УСТРОЙСТВО УПЛОТНЕНИЯ СИСТЕМЫ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ПОДВЕСКИ
DEVICE FOR SEALING AIR SUSPENSION SYSTEM

Настоящее изобретение касается устройства уплотнения системы пневматической подвески для герметизации находящегося в направляющей трубе и внешней трубе амортизатора, причем система пневматической подвески имеет, по меньшей мере, один интегрированный управляющий клапан для подачи сжатого воздуха в воздушную полость, образованную между внешней трубой, направляющей трубой и соединяющим их сильфоном, причем устройство уплотнения расположено между внутренней краевой поверхностью направляющей трубы и внешней краевой поверхностью амортизатора и/или между внутренней краевой поверхностью внешней трубы и внешней краевой поверхностью амортизатора.
Область применения изобретения распространяется, главным образом, на транспортные средства. В зоне ходового механизма в грузовиках применяются, например, гасители колебаний, содержащие, в большинстве случаев, гидравлический амортизирующий элемент и работающую совместно с ним систему пневматической подвески. В смысле интегрированной конструкции амортизирующий элемент обычно имеет трубу с емкостью, которая соединена с направляющей трубой пневматической подвески, причем направляющая труба соединена с помощью действующего в качестве оболочки пневматической рессоры диафрагменного типа сильфона с внешней трубой, расположенной концентрично и перемещающейся аксиально относительно направляющей трубы. Сильфон, направляющая труба, а также внешняя труба ограничивают воздушную полость, находящуюся для амортизации под давлением.
В системах с пневматической подвеской, содержащей амортизатор, всегда сложно обеспечить герметичность между амортизатором и внешней трубой, или направляющей трубой.
Общеизвестным решением для герметизации амортизатора, находящегося в направляющей трубе и внешней трубе, является выполнение в отверстии направляющей трубы кольцевого паза, в котором зажат, по меньшей мере, один уплотняющий элемент. Недостаток этого решения заключается в том, что кольцевой паз может быть выполнен только посредством дополнительной токарной обработки обычной направляющей трубы, изготовленной методом литья из пластмассы, в результате чего время изготовления одной детали увеличивается. Такое решение представлено в опубликованном документе DE 10  2010 012 346 А1 на фиг. 1.
Из документа ЕР 1 262 341 В1 известна амортизационная стойка, содержащая амортизатор, который имеет одну внешнюю трубу и один поршневой шток, а также направляющее устройство штока. Направляющее устройство штока содержит уплотняющее устройство штока, которое имеет кольцевую шайбу с множеством соединенных с ней уплотнений. Кольцевая шайба установлена в верхней части направляющей штока. Кроме того, амортизационная стойка содержит уплотнение из эластомера, расположенное между амортизатором и поршнем пневматической подвески для герметизации уплотненной камеры. Уплотнение из эластомера расположено между кольцевой шайбой уплотняющего устройства штока амортизатора и распространяющимся радиально внутрь фланцем поршня пневматической подвески. Согласно предпочтительному варианту выполнения, амортизационная стойка содержит кольцевую металлическую пластину, соединенную с уплотнением из эластомера. Кольцевая металлическая пластина выполнена в соответствии с поршнем пневматической подвески, с возможностью позиционирования уплотнения из эластомера между распространяющимся радиально внутрь фланцем и участком фланца внешней трубы амортизатора.
Кроме того, из документа DE 102 15 492 B3 известно устройство уплотнения системы пневматической подвески для герметизации первой закрытой нагнетательной полости демпфера, содержащего первую гидравлическую среду и вводимый в него с возможностью перемещения поршневой шток, напротив второй закрытой нагнетательной полости сильфона со второй газообразной средой, передающей давление. Первая и вторая среда передают давление на уплотнительное кольцо, предварительно натянутое с помощью, по меньшей мере, одного элемента предварительного натяжения через уплотняемую щель между движущимися концентрично относительно друг друга демпфером и его поршневым штоком. Между второй нагнетательной полостью и расположенным в демпфере пазом, в котором расположено устройство уплотнения с уплотнительным кольцом и, по меньшей мере, один элемент предварительного натяжения, предусмотрено техническое соединение в зоне элемента предварительного натяжения в основании паза и/или, по меньшей мере, боковой поверхности паза. Кроме того, уплотнительное кольцо и, по меньшей мере, один элемент предварительного натяжения таким образом подогнаны друг к другу, что, независимо от величины давления первой и второй передающей давление среды, распределение прижима в месте контакта уплотнительного кольца к конструктивному элементу, прилегающему непосредственно над одним или несколькими краями уплотнения, остается постоянным. Предпочтительно элемент предварительного натяжения состоит, по меньшей мере, из двух упругих натяжных колец.
Кроме этого, из документа DE 10 2010 026 236 А1 известна пневматическая подвеска с цилиндрическим корпусом и поршень, оснащенный поршневым штоком. При этом поршень и цилиндрический корпус образуют цилиндр. Цилиндрический корпус проходит через корпус подвески, причем уплотнение располагается между корпусом подвески и цилиндрическим корпусом. Цилиндрический корпус и уплотнение обеспечивают блокировку и герметизацию отверстия корпуса подвески. Уплотнение в отверстии корпуса подвески размещено между плечом корпуса подвески и эластичным кольцом, расположенным напротив радиального края корпуса подвески. Плечо корпуса подвески и расположенное напротив радиального края эластичное кольцо образуют гнездо уплотнения. Это гнездо уплотнения выполняется без обработки корпуса подвески. При этом даже нет необходимости в проведении этапов обработки, однако, требуются специальные инструменты. Кроме того, пневматическая подвеска содержит пружину, прижимающую эластичное кольцо и соединенную со штоком поршня, чтобы входное устройство штока поршня вдавливало пружину в цилиндрический корпус.
В документе DE 100 37 026 С1 описывается пневматическая амортизационная стойка, состоящая из оболочки пневматической рессоры, которая может катиться по направляющему кожуху, расположенного внутри оболочки пневматической рессоры и/или направляющего кожуха гидравлического гасителя колебаний с поршневым штоком, погружающимся в него посредством колебательных движений, и верхней и нижней замыкающей крепежной детали, оснащенной уплотнением. В качестве уплотнения применяются уплотнительные кольца круглого сечения, которые лежат в открытой, аксиально и радиально, соответственно, с одной стороны, выемке первого конструктивного элемента, и которые радиально опираются на второй конструктивный элемент и удерживаются и/или натягиваются аксиально над кольцом, соединенным с первым конструктивным элементом. Кольцо, удерживающее уплотнительное кольцо круглого сечения, поделено радиально на одну или несколько секций, и входит в окружающий паз первого конструктивного элемента, как в соединении «шип-паз».
Поэтому задача настоящего изобретения заключается в создании такого устройства уплотнения системы пневматической подвески, которое обеспечивает герметичность между амортизатором и направляющей трубой, а также герметичность между амортизатором и внешней трубой, причем само изделие и монтаж устройства уплотнения на системе пневматической подвески должны быть улучшены.
Согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения, исходя из устройства уплотнения, эта задача решается отличительными признаками. Другие преимущественные варианты изобретения вытекают из последующих зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно изобретению, опорное кольцо, выполненное ступенчатым на внешней краевой поверхности, расположено на дистальном конце направляющей трубы и/или на дистальном конце внешней трубы. При этом ступенчатое кольцо частично входит в направляющую трубу и/или во внешнюю трубу. Расположенная напротив меньшая часть ступенчатого кольца расположена вне направляющей трубы и/или вне внешней трубы. Можно расположить опорное кольцо только на внешней трубе или только на направляющей трубе, однако особенно предпочтительно располагать опорное кольцо как на внешней трубе, так и на направляющей трубе.
Особенно предпочтительно выполнять опорное кольцо из металлического материала. Металлическое опорное кольцо имеет преимущество по сравнению с выполненным из полимера опорным кольцом благодаря его более высокой прочности и износостойкости. Особенно предпочтительно выбирать легкий металл, в частности, алюминий, поскольку в этом случае уменьшается вес детали.
В изобретении предусматривается техническое условие, которое заключается в том, что опорное кольцо образует неразъемное соединение с направляющей трубой и/или внешней трубой. В частности, при этом предлагается сварное или клеевое соединение.
Предпочтительно дистальный конец направляющей трубы и/или дистальный конец внешней трубы содержит на внутренней краевой поверхности выполненную для зажима опорного кольца зону зажима, которая имеет больший внутренний диаметр, чем окружающая зона, причем внутренний диаметр увеличивается ступенчато, в результате чего образуется плечо. Зона зажима изготавливается технологически с помощью рассверливания дистального конца направляющей трубы и/или дистального конца внешней трубы. Однако технически также возможно изготовить направляющую трубу и/или внешнюю трубу непосредственно с зоной зажима. Ступенчатое увеличение внутреннего диаметра направляющей трубы и/или внешней трубы образуется из-за острого края, который проходит предпочтительно вертикально относительно внутренней краевой поверхности. В результате между зоной зажима, имеющей больший внутренний диаметр, и расположенной напротив окружающей зоной с меньшим внутренним диаметром, образуется плечо.
Согласно предпочтительному примеру выполнения, уплотняющий элемент располагают аксиально между торцевой поверхностью опорного кольца и плечом. Уплотняющий элемент расположен на внешней краевой поверхности амортизатора и находится в зоне зажима. Преимущественно уплотняющим элементом является уплотнительное кольцо круглого сечения.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения, между уплотняющим элементом и торцевой поверхностью опорного кольца располагается кольцевая шайба. Кольцевая шайба применяется как на опорном кольце, так и на уплотняющем элементе и, тем самым, фиксирует позицию уплотняющего элемента.
Предпочтительно опорное кольцо имеет, по меньшей мере, две ступенчатые поверхности, причем одна ступенчатая поверхность служит в качестве опорной поверхности для направляющей трубы или внешней трубы, а другая ступенчатая поверхность служит в качестве опорной поверхности для уплотняющего элемента или кольцевой шайбы. Служащая в качестве опорной поверхности для направляющей трубы или внешней трубы ступенчатая поверхность фиксирует опорное кольцо на направляющей трубе или на внешней трубе. Преимущественно на этой опорной поверхности выполняется неразъемное соединение материала. Служащая в качестве опорной поверхности для уплотняющего элемента или кольцевой шайбы ступенчатая поверхность реализует аксиальное позиционирование уплотняющего элемента или кольцевой шайбы.
Кроме того, предпочтительно, чтобы кольцевая шайба укладывалась в качающемся состоянии между внешней краевой поверхностью амортизатора и внутренней краевой поверхностью направляющей трубы, или в качающемся состоянии между внешней краевой поверхностью амортизатора и внутренней краевой поверхностью внешней трубы. Кроме того, кольцевая шайба выполнена таким образом, что она располагается со свободным допуском относительно внешней краевой поверхности амортизатора, однако, также со свободным допуском относительно внутренней краевой поверхности направляющей трубы или относительно внутренней краевой поверхности внешней трубы. Посредством таких допусков предотвращаются напряжения в кольцевой шайбе, и осуществляется аксиальное перемещение кольцевой шайбы вдоль внешней краевой поверхности амортизатора. Кроме того, предлагается, чтобы кольцевая шайба была выполнена из металлического материала, а торцевая поверхность, соответствующая уплотняющему элементу, была плоскошлифованной. Металлическая кольцевая шайба имеет более высокую износостойкость и большую прочность, чем шайба, изготовленная из полимера. Кроме того, плоскостное шлифование торцевой поверхности позволяет обеспечить оптимальный контакт, и, тем самым, оптимальное уплотнение между кольцевой шайбой и уплотняющим элементом.
В изобретении предусматривается техническое условие, которое заключается в том, что служащая в качестве опорной поверхности для уплотняющего элемента торцевая поверхность опорного кольца является плоскошлифованной. Плоскостное шлифование торцевой поверхности позволяет в этом случае обеспечить также оптимальный контакт, а также оптимальное уплотнение между опорным кольцом и уплотняющим элементом.
Дополнительные мероприятия, улучшающие изобретение, более подробно представлены далее совместно с описанием предпочтительных примеров выполнения изобретения со ссылками на чертежи. На них показано:
Фиг. 1 - частичное продольное сечение через систему пневматической подвески с предложенным в изобретении устройством уплотнения,
Фиг. 2 - увеличенное изображение через систему пневматической подвески с предложенным в изобретении устройством уплотнения согласно первому предпочтительному примеру выполнения.
Система пневматической подвески согласно фиг. 1 состоит, в основном, из внешней трубы 2 с одной верхней крепежной проушиной 13, напротив которой расположена направляющая труба 1 с соответствующей нижней крепежной проушиной 14. Нижняя крепежная проушина 14 является составной частью гидравлического амортизатора 3, коаксиально окруженного внешней трубой 2 и направляющей трубой 1. Верхняя крепежная проушина 13 соединена с поршневым штоком амортизатора 3. Между внешней трубой 2 и направляющей трубой 1 проходит сильфон 5 пневматической подвески из эластомера, который скатывается по внешней поверхности направляющей трубы 1 в зависимости от высоты пневматической подвески. Воздушная полость 6, которая с помощью сжатого воздуха инициирует функцию пневматической подвески в системе пневматической подвески, образуется от внешней трубы 2, направляющей трубы 1, а также сильфона 5 пневматической подвески. Для создания давления в воздушной полости 6 предусмотрен управляющий клапан 4, расположенный на внутренней краевой поверхности направляющей трубы 1. Кроме того, верхняя часть 15 трубы, установленная коаксиально на внешней трубе 2, вместе с нижней частью 16 трубы и с расположенной между ними и предварительно сжатой пружиной 17 сжатия образует телескопическое устройство.
Соответственно, металлическое опорное кольцо 7а и 7b, выполненное ступенчатым на внешней краевой поверхности, образует неразъемное соединение с дистальным концом направляющей трубы 1 и с дистальным концом внешней трубы 2. Дистальный конец направляющей трубы 1 и дистальный конец внешней трубы 2 имеют на внутренней краевой поверхности зону 8 зажима, образованную для зажима опорных колец 7а и 7b. Она имеет больший диаметр, чем окружающая зона, в результате образуется выступающее плечо 9.
Согласно фиг. 2, на которой показано увеличенное изображение нижней зоны, представленной на фиг. 1, уплотняющий элемент 10 в виде уплотнительного кольца круглого сечения расположен на внешней краевой поверхности амортизатора 3. Уплотняющий элемент 10 фиксируется посредством кольцевой шайбы 11, расположенной аксиально на торцевой поверхности опорного кольца 7b. Опорное кольцо 7b имеет две ступенчатые поверхности 12а и 12b, причем ступенчатая поверхность 12b служит в качестве опорной поверхности для направляющей трубы 1, а другая ступенчатая поверхность 12а служит в качестве опорной поверхности для кольцевой шайбы 11. На показанной рядом фигуре представлено увеличенное изображение фрагмента устройства уплотнения.
Изобретение не ограничивается вышеописанными предпочтительными примерами выполнения. Более того, также возможны отклонения от этих примеров выполнения, которые содержатся в последующих пунктах формулы изобретения, подпадающих под действие патента. Так, например, на внешней краевой поверхности амортизатора 3 также можно вместо уплотнительного кольца круглого сечения устанавливать другой уплотняющий элемент 10, который обеспечивает функцию надежного уплотнения.
Дополнительно следует отметить, что термин «содержащий» не исключает другие элементы или шаги, а термин «одна» или «один» не исключает большее количество. Кроме того, следует отметить, что признаки или шаги, которые описывались со ссылкой на один из вышеуказанных примеров выполнения, также могут применяться в комбинации с другими признаками или шагами других вышеописанных примеров выполнения. Ссылочные обозначения в пунктах формулы изобретения не следует рассматривать как ограничение.
Список обозначений
1 Направляющая труба
2 Внешняя труба
3 Амортизатор
4 Управляющий клапан
5 Сильфон пневматической подвески
6 Воздушная полость
7а, 7b Опорное кольцо
8 Зона зажима
9 Плечо
10 Уплотняющий элемент
11 Кольцевая шайба
12а, 12b Ступенчатая поверхность
13 Верхняя крепежная проушина
14 Нижняя крепежная проушина
15 Верхняя часть трубы
16 Нижняя часть трубы
17 Пружина сжатия