ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ
PNEUMATIC ELASTIC ELEMENT

Изобретение относится к амортизационным устройствам, в частности с использованием газа в камерах с эластичными стенками.
Известна пневматическая подвеска, описанная в патенте РФ №2304523, M. кл. B60G 15/12, F16F 9/05, опубл. 20.08.2007, содержащая установленный между подрессоренной и неподрессоренной массами основной упругий элемент и соосно установленный внутри него дополнительный упругий элемент, причем дополнительный упругий элемент выполнен в виде полого плунжера, который разделен поршнем на две полости, при этом штоковая полость плунжера соединена воздушным каналом через электропневмоклапан, управляемый с помощью датчика скорости и коммутирующего устройства, для подвода массы газа в начале каждого хода отбоя - с ресивером, а для отвода этой массы газа в начале каждого хода сжатия - с атмосферой, а вторая полость плунжера через отверстие в днище внутреннего плунжера также соединена с атмосферой, причем шток поршня укреплен в крышке основного упругого элемента.
Недостатком пневматической подвески является то, что уменьшение упругой силы основного упругого элемента осуществляется только на ходе отбоя, что снижает эффективность пневматической подвески.
Известен также пневматический упругий элемент по пат. РФ №2429396 M.кл. F16F 9/04, опубл. 20.09.2011 (прототип), содержащий основной упругий элемент, состоящий из резинокордной оболочки, рабочей и дополнительной емкости и расположенной между ними перегородки, вспомогательный упругий элемент, состоящий из вспомогательной резинокордной оболочки, вспомогательной рабочей и дополнительной емкости и расположенной между ними вспомогательной перегородки, причем основной упругий элемент заключен в первый цилиндрический стакан, имеющий отверстие на торце стакана, вспомогательный упругий элемент заключен также во второй цилиндрический стакан, соосный первому цилиндрическому стакану, а дополнительные емкости обоих упругих элементов жестко соединены друг с другом, согласно изобретению, перегородка основного упругого элемента соединена с первым цилиндрическим стаканом, второй цилиндрический стакан установлен внутри первого цилиндрического стакана в его отверстии на торце, на краях первого цилиндрического стакана установлены центрирующие ролики, соприкасающиеся с внешней поверхностью второго цилиндрического стакана, к верхнему торцу второго цилиндрического стакана, имеющего центральное отверстие с уплотнением, примыкают рабочие емкости основного и вспомогательного упругих элементов, вспомогательная дополнительная емкость выполнена в виде третьего цилиндрического стакана, имеющего по нижним краям центрирующие ролики, соприкасающиеся с внутренней поверхностью второго цилиндрического стакана, обе дополнительные емкости основного и вспомогательного упругих элементов жестко связаны друг с другом за счет штока, соединяющего их перегородки и проходящего через обе рабочие емкости основного и вспомогательного упругих элементов и через отверстие с уплотнением на торце второго цилиндрического стакана, в днище второго цилиндрического стакана выполнено отверстие, соединяющее его с атмосферой, а в перегородках обоих упругих элементов расположены электромагнитные клапаны, подсоединенные к блоку управления, причем шток выполнен полым и постоянно соединяет полости дополнительных емкостей обоих упругих элементов. Блок управления содержит преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок разделения управления, блоки управления ключами, силовые ключи для подключения обмоток электромагнитов запорных клапанов к источнику питания, причем преобразователь перемещения объекта соединен с формирователем сигнала скорости объекта, который соединен с блоком разделения управления, его выходы соединены с входами блоков управления силовыми ключами, а выходы этих блоков соединены с управляющими входами силовых ключей.
Основными недостатками устройства являются низкая эффективность при высоких частотах внешних воздействий вследствие одновременного взаимодействия четырех емкостей и двух клапанов, что приводит к увеличению длительности процессов взаимодействия объемов газа как рабочей среды при коммутации емкостей, а также сложность конструкции, содержащей три цилиндрических стакана, имеющих соосное расположение и требующих одновременного обеспечения возможности их относительного перемещения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности пневматического упругого элемента, улучшение его демпфирующих свойств, обеспечение регулирования упругодемпфирующих характеристик во всем амплитудно-частотном диапазоне внешних воздействий и упрощение конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в пневматическом упругом элементе, содержащем установленный между подрессоренной и неподрессоренной массами основной упругий элемент, состоящий из резинокордной оболочки, заключенной в первый цилиндрический стакан, имеющий отверстие на торце стакана, рабочей и дополнительной емкостей, расположенных, соответственно, в резинокордной оболочке и втором цилиндрическом стакане и постоянно сообщенных одна с другой, и соосно установленный в дополнительной емкости и жестко связанный с цилиндрическим стаканом вспомогательный упругий элемент, согласно изобретению, вспомогательный упругий элемент выполнен в виде полого плунжера, разделенного поршнем на две полости, поршень снабжен штоками, размещенными в указанных полостях вспомогательного упругого элемента, причем один шток поршня укреплен в крышке основного упругого элемента, а другой своим свободным концом размещен в дополнительной емкости основного упругого элемента, вспомогательный упругий элемент снабжен струйным элементом, связанным воздушными каналами с полостями вспомогательного упругого элемента и ресивером, вспомогательный упругий элемент снабжен также блоком управления с преобразователем перемещения объекта.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена конструктивная схема пневматического упругого элемента;
Пневматический упругий элемент содержит основной упругий элемент 1, состоящий из резинокордной оболочки 2, заключенной в первый цилиндрический стакан 3, имеющий отверстие на торце стакана, рабочей 4 и дополнительной 5 емкостей, расположенных, соответственно, в резинокордной оболочке 2 и втором цилиндрическом стакане 6 и постоянно сообщенных одна с другой, вспомогательный упругий элемент в виде полого плунжера 7, соосно установленного в дополнительной 5 емкости и жестко связанного с цилиндрическим стаканом 6 и разделенного поршнем 8 на полость 9 над поршнем 8 и полость 10 под поршнем 8, при этом поршень 8 снабжен штоком 11 полости 9, закрепленным на основном упругом элементе 1, и штоком 12 полости 10, свободным концом размещенным в дополнительной 5 емкости основного упругого элемента, вспомогательный упругий элемент 7 снабжен струйным элементом 13, связанным воздушными каналами с полостями 9 и 10 вспомогательного упругого элемента 7 и ресивером 14, вспомогательный упругий элемент снабжен также блоком управления 15, закрепленным, например, на первом цилиндрическом стакане 3 и содержащим преобразователь перемещения объекта 16.
Наличием штоков 11 и 12 обеспечивается создание одинаковых по величине усилий вспомогательного упругого элемента 7 при ходах сжатия и отбоя основного упругого элемента 1 и. Такое конструктивное исполнение вспомогательного упругого элемента 7 способствует повышению эффективности в соответствии с целью изобретения.
Пневматический упругий элемент работает следующим образом.
В исходном положении масса системы уравновешена статически за счет избыточного давления в основном упругом элементе. При перемещении амортизируемого объекта 3 вниз вследствие возникшего колебательного движения осуществляется ход сжатия основного упругого элемента 1, при этом газ переходит из рабочей емкости 4 в дополнительную емкость 5, давление в полостях 4 и 5 возрастает, создавая осевое усилие на торце штока 12, препятствующее ходу сжатия. В полости 9 полого плунжера 7 давление уменьшается, а в полости 10 увеличивается. Блок управления 15 по сигналу преобразователя перемещения объекта 16 включает струйный элемент 13, и газ от ресивера 14 подается под давлением в полость 10, препятствуя посредством поршня 8 через шток 11 ходу сжатия. Полость 9 при этом сообщается с атмосферой через струйный элемент 13.
При перемещении амортизируемого объекта 3 вверх осуществляется ход отбоя основного упругого элемента 1, при этом газ переходит из дополнительной емкости 5 в рабочую емкость 4, устраняя осевое усилие на торце штока 12 и уменьшая сопротивление ходу отбоя. В полости 9 полого плунжера 7 давление увеличивается, а в полости 10 - уменьшается. Блок управления 15 по сигналу преобразователя перемещения объекта 16 включает струйный элемент 13, и газ от ресивера 14 подается под давлением в полость 9, препятствуя посредством поршня 8 через шток 11 ходу отбоя за счет уменьшения усилия на основном упругом элементе. Полость 10 при этом сообщается с атмосферой через струйный элемент 13.
При следующем перемещении амортизируемого объекта вниз осуществляется ход сжатия основного упругого элемента 1, газ переходит из рабочей емкости 5 в дополнительную емкость 6, создавая осевое усилие на торце штока 12, препятствующее ходу сжатия. В полости 9 полого плунжера 7 давление уменьшается, а в полости 10 увеличивается. Блок управления 15 по сигналу преобразователя перемещения объекта 16 включает струйный элемент 13, и давление от ресивера 14 подается в полость 10, препятствуя посредством поршня 8 через шток 11 ходу сжатия. Полость 9 при этом сообщается с атмосферой через струйный элемент 13.
Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить эффективность пневматического упругого элемента, улучшить его демпфирующие свойства и обеспечить возможность регулирования упругодемпфирующих характеристик во всем амплитудно-частотном диапазоне внешних воздействий, благодаря уменьшению количества взаимодействующих емкостей, и обеспечить упрощение конструкции посредством сокращения количества соосных взаимно подвижных элементов и исключения клапанов.