САЙЛЕНТБЛОК

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкции сайлентблоков, используемых в амортизирующих устройствах транспортных средств, преимущественно автотранспортных.
Известны конструкции сайлентблоков, состоящих, как правило, из двух металлических втулок и упругой (чаще всего резиновой) вставки между ними. За счет упругой вставки происходит гашение колебаний и дребезжаний в соединениях деталей. При этом на сайлентблок приходится значительная доля ударных нагрузок, воспринимаемых подвеской транспортного средства, компенсация значительных деформаций одновременно в различных плоскостях и направлениях. Сайлентблок обеспечивает не только угловую, но и радиальную и осевую податливости и их сочетания. Резиновый или полиуретановый упругий элемент сайлентблоков выполняется в виде цилиндрических, конических или фигурных втулок, привулканизированных или приклеенных к металлическим втулкам (см. US №№5033872, 5931597, 4386869, 5058867, 5813789, 5242228, 4447094, 6224046; DE №№10160990, 29834677, 19847842; GB №№2104590, 2112056; JP №№4025609, 4025610, 5810971; FR №№2510211, 2518674, №2870196).
Недостатками перечисленных сайлентблоков, особенно выполненных на основе резины являются: чувствительность упругодемпфирующих характеристик к изменению температуры, особенно, в области отрицательных температур; недостаточный уровень демпфирования; старение упругого резинового элемента, сопровождающееся заменой всего сайлентблока.
Известен также сайлентблок, содержащий расположенные концентрично внутреннюю и внешнюю металлические втулки и размещенную между ними амортизирующую вставку, выполненную из эластичного материала (см. RU №88322, B60S 5/00, 2009.)
Недостаток этого технического решения узкий диапазон эффективного гашения колебаний, определяемый рабочими характеристиками материала амортизирующей вставки. Поэтому сайлентблок эффективно гасит колебания большой амплитуды (и, соответственно, большие ударные нагрузки), но не «реагирует» на колебания малой амплитуды (и соответственно), на небольшие ударные нагрузки (передавая их на конструкцию транспортного средства).
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение выражается в расширении рабочего диапазона сайлент-блока на гашение колебания малой амплитуды.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи выражается в обеспечении возможности гашения сайлент-блоком, как колебаний большой амплитуды так и малой амплитуды. При этом, эксплуатационные характеристики сайлент-блока, такие, как стойкость в агрессивной среде с высокой масло- и водонасыщенностью не зависят от стойкости материала дополнительного вкладыша.
Для решения поставленной задачи сайлентблок, содержащий расположенные концентрично внутреннюю и внешнюю металлические втулки и размещенную между ними амортизирующую вставку, выполненную из эластичного материала, отличается тем, что в объеме, занимаемом амортизирующей вставкой сформирован вкладыш из материала, отличающегося твердостью по Шору от материала амортизирующей вставки, ориентированный так, что направление приложения нагрузки на сайлент блок пересекает амортизирующую вставку и вкладыш. Кроме того, в качестве материала амортизирующей вставки использован материал, стойкий в условиях эксплуатации, при этом, вкладыш герметично изолирован материалом амортизирующей вставки от воздействия внешней среды. Кроме того, по меньшей мере часть внешней поверхности вкладыша, выполнена цилиндрической. Кроме того, вкладыш размещен в контакте с внутренней втулкой и выполнен трубчатым, с диаметром полости соответствующим наружному диаметру внутренней втулки. Кроме того, вкладыш и амортизирующая вставка выполнены из полиуретана, причем твердость материала вставки по Шору отличается от твердости материала амортизирующая вставки по Шору, как минимум в полтора раза.
Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".
Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает решение поставленной технической задачи, а именно - расширение рабочего диапазона сайлент-блока на гашение колебаний малой амплитуды.
На фиг.1-3 схематически показаны продольные разрезы сайлент-блока при различных вариантах размещения вкладыша цилиндрической формы в объеме амортизирующей вставки; на фиг.4-6 схематически показаны продольные разрезы сайлент-блока при различных вариантах размещения вкладыша нецилиндрической формы в объеме амортизирующей вставки.
На чертежах показаны внутренняя 1 и внешняя 2 металлические втулки, амортизирующая вставка 3, вкладыш 4 его полость 5, торцы 6 и внешняя поверхность 7, участки контакта 8 амортизирующей вставки 3 с поверхностью внутренней втулки 1, направление 9 приложения нагрузки на сайлент блок.
Внутренняя 1 и внешняя 2 металлические втулки могут быть выполнены из стали марки Ст 3-Ст.20 и т.п. или алюминиевых сплавов или композитных материалов (стекло- или углепластпластики и т.п.).
Амортизирующая вставка 3 может быть выполнена из двухкомпонентнойполиуретановой системы холодной полимеризации Por-A-Mold SX-30, SX-40, SX-50 (порамолд) (США). Полиуретан Пор-А-Молд разработан для полимеризации при комнатной температуре. При более высоких температурах может иметь место термическая усадка до 0,125%. Усадка полиуретана зависит от температуры и длительности температурного воздействия.
Компоненты материала смешиваются в соответствующей пропорции для получения твердости от 90 до 30 ед.. Компоненты используемые для приготовления материала разной твердости отличаются по составу, поэтому их соотношение и в том и другом случае составляет 1:1.
Полимеризованный материал представляет собой эластомер и имеет твердость по Шору 30-90 ед. (меньшие значения твердости соответствуют вкладышу 4, а большие - амортизирующей вставке 3).
Форма амортизирующей вставки 3 определяется формой зазора между внутренней 1 и внешней 2 металлическими втулками, при этом, вкладыш 4 герметично изолирован материалом амортизирующей вставки 3 от воздействия внешней среды (находится в ее объеме).
Вкладыш может быть выполнен как тело вращения (цилиндр, бочонкообразный элемент и т.п., в виде единой детали), но и из двух и более деталей (например, тело вращения разрезанное наискосок и так далее), при этом полиуретан, формирующий амортизирующую вставку 3 может касаться и внутренней втулки и наружной… образуя сложные пространственные формы заполнения. Т.е. в зависимости от условий эксплуатации (ожидаемое осевое смещение, количество действующих векторов сил (закрутка, осевое смещение, угловое смещение) их одновременности, вкладыш и его расположение относительно обойм может варьировать. При этом, при размещении вкладыша между внутренней и внешней металлическими втулками, он может иметь каналы обеспечивающие протекания полиуретана для полного заполнения зазора между внутренней 1 и внешней 2 металлическими втулками.
Как пример, далее приведен вариант выполнения вкладыша трубчатым, с диаметром полости соответствующим диаметру сечения внутренней втулки.
Вкладыш 4 может быть выполнен как часть внутреннего слоя амортизирующей вставки 3 (замоноличен в нем). Однако, с позиций упрощения технологии изготовления сайлент-блока, возможен вариант когда вкладыш 4 выполнен трубчатым, с диаметром полости 5 соответствующим диаметру сечения внутренней втулки 1. Вкладыш надет на нее и закреплен клеем или привулканизирован в процессе формирования. Вкладыш 4 выполнен из полиуретана вышеназванной марки. Толщина стенки вкладыша составляет 7-15 мм.
Размеры амортизирующей вставки 3 и вкладыша 4, а также длина участков контакта 8 амортизирующей вставки 3 с поверхностью внутренней втулки 1 определяются маркой транспортного средства и задаваемым типом жесткости подвески (комфорт, норма и спорт, при этом жесткость подвески повышается от подвески типа комфорт - к подвеске типа спорт).
Пример 1. Амортизирующая вставка 3 сайлент блока, предназначенного для использования на автомобиле BMW (тип жесткости подвески - комфорт) выполнена в виде цилиндрической втулки, внешним и внутренним диаметром, соответственно, 65 мм и 30 мм, длиной 60 мм, при этом толщина вкладыша равна 12 мм, а его длина по образующей - 40 мм. Полиуретан амортизирующей вставки 3 имеет жесткость по Шору - 65 ед, Полиуретан дополнительного вкладыша 4 имеет жесткость по Шору - 30 ед.
Пример 2. Амортизирующая вставка 3 сайлент блока, предназначенного для использования на автомобиле Тойота (тип жесткости подвески - норма) выполнена в виде цилиндрической втулки, внешним и внутренним диаметром, соответственно, 60 мм и 30 мм, длиной 65 мм (по внутренней втулке) и 30 мм по внешней втулке, при этом толщина вкладыша равна 10 мм, а его длина по образующей - 10 мм. Полиуретан амортизирующей вставки 3 имеет жесткость по Шору - 65 ед, Полиуретан дополнительного вкладыша 4 имеет жесткость по Шору - 50 ед
Пример 3. Амортизирующая вставка 3 сайлент блока, предназначенного для использования на автомобиле Тойота (тип жесткости подвески - спорт) выполнена в виде цилиндрической втулки, внешним и внутренним диаметром соответственно, 60 мм и 30 мм, длиной 65 мм (по внутренней втулке) и 30 мм по внешней втулке, при этом толщина вкладыша равна 10 мм, а его длина по образующей - 10 мм. Полиуретан амортизирующей вставки 3 имеет жесткость по Шору - 65 ед, Полиуретан дополнительного вкладыша 4 имеет жесткость по Шору - 90 ед.
Приведенные примеры выполнения сайлентблока не исчерпывают его возможных конструктивных вариантов реализации в объеме заявленной формулы изобретения (как по используемым материалам амортизирующей вставки и вкладыша, так и по их форме), а иллюстрируют соответствие заявленного решения критерию промышленная применимость.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Сайлент-блок известным образом фиксируется на подвеске автотранспортного средства (конструктивное решение элементов крепления не имеет отношение к рассматриваемому изобретению и поэтому на чертежах они не показаны). При перемещении автотранспортного средства по дорожному полотну, неровности последнего вызывают колебания кузова, которые как толчки воспринимаются подвеской.
Колебания действуют по линии 9 пересекающей оба слоя сайлентблока, отличающиеся по эластичности, т.е. слой составленный вкладышем 4 и слой, составленный амортизирующей вставкой 3. Колебания малой амплитуды (и, соответственно, небольшие ударные нагрузки) сайлент-блок эффективно гасит за счет упругой «работы» вкладыша 4 (при этом амортизирующая вставка 3 фактически не вступает в работу). Если амплитуда колебаний такова, что приводит к исчерпанию запаса упругости вкладыша 4, в «работу» вступает амортизирующая вставка 3, которая за счет своего упругого деформирования эффективно гасит такие колебания.
Кроме того, вкладыш обеспечивает большую степень свободы деформаций, при этом толщина основного слоя составленного амортизирующей вставкой 3 достаточна, чтобы не образовывались трещины и порывы, при этом также обеспечивается сглаживание импульса деформаций между двумя слоями демпфирующего материала разной твердости (эластичности) за счет его растягивание во времени).