ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ

Предлагаемый пневматический упругий элемент относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к пневматическим подвескам с воздушным демпфером, саморегулируемым по амплитуде и направлению колебаний.
Известна пневматическая подвеска, содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с клапанным устройством, выполненным в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний, в корпусе которого установлен цилиндр с поршнем, образующий с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью дополнительной емкости и с полостью резинокордной оболочки через радиальные перепускные отверстия, закрытые эластичными элементами, закрепленными на наружной поверхности корпуса, и соединенную с полостью цилиндра через радиальные каналы, выполненные в средней части цилиндра на расстоянии, равном высоте поршня, который соединен со штоком, выполненным в виде закрепленного в крышке упругого стержня, и образует с цилиндром надпоршневую полость, сообщенную с полостью резинокордной оболочки, и подпоршневую полость, сообщенную с полостью дополнительной емкости. Данная подвеска обеспечивает разобщение рабочей и дополнительной полостей при смене направления деформации подвески и выравнивание давлений в этих полостях на ходах сжатия и отбоя в момент прохождения подвеской своего статического положения, что формирует упругую характеристику в виде «бабочки», обеспечивающую высокую степень гашения колебаний подвески, необходимую для повышения плавности хода транспортного средства даже без применения гидравлических амортизаторов.
Недостатком данной пневматической подвески является высокая сложность конструкции, что снижает ее надежность.
Наиболее близким из известных технических решений является пневматический упругий элемент, содержащий резинокордную оболочку, соединенную с корпусом и крышкой и разделенную на верхнюю и нижнюю полости направляющим элементом, выполненным в виде упругого шарнира, в осевом отверстии которого с возможностью осевого перемещения установлен шток с верхним и нижним радиальными отверстиями, соединенный с крышкой и связывающий верхнюю и нижнюю полости между собой. Данный упругий элемент обеспечивает S-образную упругую характеристику, имеющую низкую жесткость в средней части хода и высокую жесткость в конце ходов сжатия и отбоя при перекрытии верхнего и нижнего радиальных отверстий [а.с. СССР 247728, МПК F16f, 1968 г.].
Недостатком данного упругого элемента является относительно низкие его демпфирующие свойства. Поэтому при применении данных упругих элементов в подвеске транспортных средств нужны еще гидравлические амортизаторы, что приведет к ее усложнению.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой простой и надежной конструкции пневматического упругого элемента с двумя полостями, которые разобщаются при смене направления деформаций и сообщаются до выравнивания давлений в этих полостях на ходах сжатия и отбоя в момент прохождения подвеской своего статического положения.
Техническим результатом заявленного пневматического упругого элемента является автоматическое саморегулирование его упругих характеристик по амплитуде и направлению колебаний, что приведет к повышению гасящих свойств подвески и улучшению плавности хода транспортного средства по любым типам дорог.
Технический результат достигается тем, что в пневматическом упругом элементе, содержащем резинокордную оболочку, соединенную с корпусом и крышкой и разделенную на верхнюю и нижнюю полости направляющим элементом, выполненным в виде упругого шарнира, в осевом отверстии которого с возможностью осевого перемещения установлен шток с верхним и нижним радиальными отверстиями, соединенный с крышкой и связывающий верхнюю и нижнюю полости между собой, в средней части штока выполнены нижнее правое и верхнее левое радиальные отверстия, а также правый и левый продольные каналы, причем нижнее правое радиальное отверстие расположено ниже направляющего элемента и соединено правым продольным каналом с верхним радиальным отверстием, верхнее левое радиальное отверстие расположено выше направляющего элемента и соединено левым продольным каналом с нижним радиальным отверстием, а пневматический упругий элемент дополнительно снабжен двумя обратными клапанами, один из которых установлен в правом продольном канале и сообщает верхнюю полость с нижней полостью на ходе сжатия от среднего положения до момента перекрытия упругим шарниром верхнего радиального отверстия, а другой обратный клапан установлен в левом продольном канале и сообщает нижнюю полость с верхней полостью на ходе отбоя от среднего положения до момента перекрытия упругим шарниром нижнего радиального отверстия.
Указанная полезная модель отличается тем, что в пневматическом упругом элементе в средней части штока выполнены нижнее правое и верхнее левое радиальные отверстия, а также правый и левый продольные каналы, причем нижнее правое радиальное отверстие расположено ниже направляющего элемента и соединено правым продольным каналом с верхним радиальным отверстием, верхнее левое радиальное отверстие расположено выше направляющего элемента и соединено левым продольным каналом с нижним радиальным отверстием, а пневматический упругий элемент дополнительно снабжен двумя обратными клапанами, один из которых установлен в правом продольном канале и сообщает верхнюю полость с нижней полостью на ходе сжатия от среднего положения до момента перекрытия упругим шарниром верхнего радиального отверстия, а другой обратный клапан установлен в левом продольном канале и сообщает нижнюю полость с верхней полостью на ходе отбоя от среднего положения до момента перекрытия упругим шарниром нижнего радиального отверстия. Вследствие этого происходит разобщение верхней и нижней полостей при смене направления деформации подвески и выравнивание давлений в этих полостях на ходах сжатия и отбоя в момент прохождения подвеской своего статического положения, что обеспечивает автоматическое саморегулирование упругих характеристик по амплитуде и направлению колебаний, приводящее к повышению гасящих свойств подвески и улучшению плавности хода транспортного средства по любым типам дорог.
Вследствие того, что при выравнивании давлений в полостях рессоры воздух течет по продольным каналам через обратные клапаны практически без сопротивления, воздух в пневматическом упругом элементе почти не нагревается, что повышает стабильность его упругой характеристики.
На фиг. 1 изображен предлагаемый пневматический упругий элемент, продольный разрез; на фиг. 2 - его упругая характеристика (рабочая диаграмма).
Пневматический упругий элемент содержит резинокордную оболочку 1, соединенную с корпусом 2 и крышкой 3 и разделенную направляющим элементом 4 на верхнюю 5 и нижнюю 6 полости, заправленные воздухом. Направляющий элемент 4 выполнен в виде упругого шарнира, включающего закрепленный на крышке 3 шток 7 с упором 8, установленный с возможностью осевого перемещения во втулке 9 сайлентблока 10, который установлен на корпусе 2.
В штоке 7 выполнены правый 11 и левый 12 продольные каналы. Правый продольный канал 11 соединен с верхним радиальным отверстием 13 и нижним правым радиальным отверстием 14, а левый продольный канал 12 - с нижним радиальным отверстием 15 и верхним левым радиальным отверстием 16. Нижнее правое радиальное отверстие 14 и верхнее левое радиальное отверстие 16 расположены, соответственно, снизу и сверху втулки 9 упругого шарнира при среднем статическом положении пневматического упругого элемента. В правом продольном канале 11 и левом продольном канале 12 навстречу друг другу установлены обратные клапаны 17 и 18, открытые, соответственно, на ходе сжатия и отбоя резинокордной оболочки 1 от статического положения. Снизу крышки 3 закреплен резиновый буфер 19 максимального хода сжатия.
Предлагаемый пневматический упругий элемент работает следующим образом.
На ходе сжатия пневматического упругого элемента от статического положения резинокордная оболочки 1 сжимается и воздух из верхней полости 5 свободно перетекает в нижнюю полость 6 через верхнее радиальное отверстие 13, правый продольный канал 11, обратный клапан 17 и нижнее правое радиальное отверстие 14, что обеспечивает мягкую упругую характеристику (кривая I).
На последующем ходе отбоя обратный клапан 17 закрывается, разобщая верхнюю 5 и нижнюю 6 полости, поэтому давление в верхней полости 5 резко уменьшается, что обеспечивает жесткую упругую характеристику (кривая II).
При достижении статического положения воздух из нижней полости 6 свободно поступает в верхнюю полость 5 до выравнивания давлений через нижнее радиальное отверстие 15, левый продольный канал 12, обратный клапан 18 и верхнее левое радиальное отверстие 16.
При дальнейшем ходе отбоя пневматического упругого элемента от статического положения верхняя 5 и нижняя 6 полости продолжают свободно сообщаться через нижнее радиальное отверстие 15, левый продольный канал 12, обратный клапан 18 и верхнее левое радиальное отверстие 16, что обеспечивает мягкую упругую характеристику (кривая III).
На последующем ходе сжатия обратный клапан 18 закрывается, поэтому давление в верхней полости 5 резко увеличивается, что обеспечивает жесткую упругую характеристику (кривая IV).
При достижении статического положения воздух из верхней полости 5 свободно поступает в нижнюю полость 6 до выравнивания давлений через верхнее радиальное отверстие 13, правый продольный канал 11, обратный клапан 17 и нижнее правое радиальное отверстие 14.
В результате упругая характеристика пневматического упругого элемента приобретает вид «бабочки».
В конце ходов сжатия и отбоя верхнее 13 и нижнее 15 радиальные отверстия штока 7, закрепленного на крышке 3, перекрываются втулкой 9 сайлент-блока 10 направляющего элемента 4, что разобщает верхнюю 5 и нижнюю 6 полости, увеличивая жесткость упругой характеристики (штриховые линии на фиг. 2). При этом в конце хода сжатия буфер 19 взаимодействует с сайлентблоком 10, а в конце хода отбоя упор 8 взаимодействует со втулкой 9 сайлентблока 10, что дополнительно увеличивает жесткость упругой характеристики. В результате происходит упругое ограничение максимальных ходов сжатия и отбоя и снижается вероятность пробоя подвески транспортного средства. Наличие сайлентблока 10 обеспечивает возможность небольших поперечных и угловых перемещений штока 7 относительно корпуса 2, что дополнительно повышает виброзащитные свойства подвески транспортного средства.
В зависимости от требуемых ходов в пневматическом упругом элементе может применяться односекционная или двухсекционная резинокордная оболочка баллонного типа, возможно также применение резинокордной оболочки рукавного типа.
Применение заявленного пневматического упругого элемента обеспечивает автоматическое саморегулирование его упругих характеристик по амплитуде и направлению колебаний, что приведет к повышению гасящих свойств подвески и улучшению плавности хода транспортного средства по любым типам дорог.