RU130020U1

RU130020U1 - SILENTBLOCK

Info

Publication number: RU130020U1
Application number: RU2012137014/11U
Authority: RU
Inventors: Сергей Евгеньевич Машуков
Original assignee: Сергей Евгеньевич Машуков
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-07-10

Abstract

1. Сайлентблок, содержащий расположенные концентрично внутреннюю и внешнюю металлические втулки и размещенную между ними амортизирующую вставку, выполненную из эластичного материала, отличающийся 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 сайлентблок пересекает амортизирующую вставку и вкладыш.2. Сайлентблок по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала амортизирующей вставки использован материал, стойкий в условиях эксплуатации, при этом вкладыш герметично изолирован материалом амортизирующей вставки от воздействия внешней среды.3. Сайлентблок по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть внешней поверхности вкладыша выполнена цилиндрической.4. Сайлентблок по п.1, отличающийся тем, что вкладыш размещен в контакте с внутренней втулкой и выполнен трубчатым с диаметром полости, соответствующим наружному диаметру внутренней втулки.5. Сайлентблок по п.1, отличающийся тем, что вкладыш и амортизирующая вставка выполнены из полиуретана, причем твердость материала вставки по Шору отличается от твердости материала амортизирующей вставки по Шору как минимум в полтора раза.1. Silent block containing concentrically located inner and outer metal bushings and a cushioning insert located between them made of an elastic material, characterized in that in the volume occupied by the cushioning insert, an insert is formed of a material different in Shore hardness from the material of the cushioning insert, oriented so that the direction of application of the load on the silent block crosses the shock-absorbing insert and liner. 2. Silent block according to claim 1, characterized in that the material resistant to the conditions of use is used as the material of the shock-absorbing insert, while the liner is hermetically isolated by the material of the shock-absorbing insert from the external environment. Silent block according to claim 1, characterized in that at least part of the outer surface of the liner is cylindrical. Silent block according to claim 1, characterized in that the liner is placed in contact with the inner sleeve and is made tubular with a cavity diameter corresponding to the outer diameter of the inner sleeve. Silent block according to claim 1, characterized in that the liner and cushioning insert are made of polyurethane, and the hardness of the material of the insert according to Shore differs from the hardness of the material of the cushioning insert according to Shore at least one and a half times.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкции сайлентблоков, используемых в амортизирующих устройствах транспортных средств, преимущественно автотранспортных.The utility model relates to the field of engineering, in particular to the design of silent blocks used in shock absorbing devices of vehicles, mainly motor vehicles.

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).There are known designs of silent blocks, consisting, as a rule, of two metal bushings and an elastic (most often rubber) insert between them. Due to the elastic insert, damping of vibrations and rattles in the joints of the parts takes place. At the same time, the silent block accounts for a significant proportion of shock loads perceived by the vehicle suspension, and compensation for significant deformations simultaneously in different planes and directions. The silent block provides not only angular, but also radial and axial compliance and their combinations. The rubber or polyurethane elastic element of the silent blocks is made in the form of cylindrical, conical or figured bushings vulcanized or glued to metal bushings (see US No. 5033872, 5931597, 4386869, 5058867, 5813789, 5242228, 4447094, 6224046; DE No. 2901606, 6224046, DE0706, 461996, 6224046; , 19847842; GB No. 2104590, 2112056; JP No. 4025609, 4025610, 5810971; FR No. 2510211, 2518674, No. 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.The disadvantages of these silent blocks, especially those made on the basis of rubber, are: the sensitivity of the elastic damping characteristics to temperature changes, especially in the region of negative temperatures; insufficient damping; aging of the elastic rubber element, accompanied by the replacement of the entire silent block.

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.)A silent block is also known, containing concentrically located inner and outer metal bushings and a cushioning insert placed between them made of elastic material (see RU No. 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).The disadvantage of this technical solution is a narrow range of effective damping, determined by the performance of the material of the shock-absorbing insert. Therefore, the silent block effectively dampens large-amplitude vibrations (and, accordingly, large shock loads), but does not “respond” to small-amplitude vibrations (and, accordingly), small shock loads (transferring them to the vehicle structure).

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение выражается в расширении рабочего диапазона сайлент-блока на гашение колебания малой амплитуды.The problem to which the claimed technical solution is directed is expressed in expanding the operating range of the silent block to damp small-amplitude oscillations.

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.The technical result obtained when solving the problem is expressed in providing the possibility of suppressing the silent block, both large-amplitude and small-amplitude oscillations. At the same time, the operational characteristics of the silent block, such as resistance in an aggressive environment with high oil and water saturation, do not depend on the resistance of the material of the additional liner.

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.To solve the problem, the silent block containing concentrically located inner and outer metal bushings and a cushioning insert placed between them made of an elastic material differs in that in the volume occupied by the cushioning insert, an insert is formed of a material differing in Shore hardness from the material of the cushioning insert, oriented so that the direction of application of the load on the silent block crosses the shock absorbing insert and liner. In addition, a material that is resistant under operating conditions was used as the material of the shock-absorbing insert, while the liner is hermetically isolated by the material of the shock-absorbing insert from the external environment. In addition, at least part of the outer surface of the liner is cylindrical. In addition, the liner is placed in contact with the inner sleeve and is made tubular, with a cavity diameter corresponding to the outer diameter of the inner sleeve. In addition, the liner and shock-absorbing insert are made of polyurethane, and the hardness of the material of the insert according to Shore differs from the hardness of the material of the shock-absorbing insert according to Shore, at least one and a half times.

Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".A comparison of the features of the claimed solution with the features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."

Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает решение поставленной технической задачи, а именно - расширение рабочего диапазона сайлент-блока на гашение колебаний малой амплитуды.The combination of features of the utility model formula provides a solution to the technical problem posed, namely, expanding the operating range of the silent block to damp small-amplitude oscillations.

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.Figure 1-3 schematically shows longitudinal sections of the silent block with various options for placing the liner of a cylindrical shape in the volume of the shock-absorbing insert; 4-6 schematically shows longitudinal sections of the silent block with various options for placing a non-cylindrical liner in the volume of the shock-absorbing insert.

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.The drawings show the inner 1 and outer 2 metal bushings, shock absorbing insert 3, insert 4 of its cavity 5, ends 6 and outer surface 7, contact sections 8 of the shock absorbing insert 3 with the surface of the inner sleeve 1, direction 9 of applying load to the silent block.

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.).The inner 1 and outer 2 metal bushings can be made of steel grade St 3-St.20, etc. or aluminum alloys or composite materials (glass or carbon fiber plastic, etc.).

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.The cushioning insert 3 can be made of a two-component polyurethane cold polymerization system Por-A-Mold SX-30, SX-40, SX-50 (Pramold) (USA). Por-A-Mold polyurethane is designed for polymerization at room temperature. At higher temperatures, thermal shrinkage of up to 0.125% may occur. Polyurethane shrinkage depends on the temperature and duration of the temperature exposure.

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.The components of the material are mixed in the appropriate proportion to obtain a hardness of 90 to 30 units. The components used to prepare the material of different hardness differ in composition, so their ratio in either case is 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).The polymerized material is an elastomer and has a shore hardness of 30-90 units. (lower hardness values correspond to liner 4, and larger ones to shock absorbing insert 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).The shape of the shock-absorbing insert 3 is determined by the shape of the gap between the inner 1 and outer 2 metal bushings, while the liner 4 is hermetically isolated by the material of the shock-absorbing insert 3 from the influence of the external environment (located in its volume).

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.The liner can be made as a body of revolution (cylinder, barrel-shaped element, etc., as a single part), but also of two or more parts (for example, a body of revolution cut obliquely and so on), with the polyurethane forming a shock-absorbing insert 3 can touch both the inner sleeve and the outer ... forming complex spatial forms of filling. Those. depending on operating conditions (expected axial displacement, the number of acting force vectors (twist, axial displacement, angular displacement) of their simultaneity, the insert and its location relative to the clips can vary. However, when placing the insert between the inner and outer metal bushings, it can to have channels providing the flow of polyurethane to completely fill the gap between the inner 1 and outer 2 metal bushings.

Как пример, далее приведен вариант выполнения вкладыша трубчатым, с диаметром полости соответствующим диаметру сечения внутренней втулки.As an example, the following is an embodiment of a tubular insert with a cavity diameter corresponding to the cross-sectional diameter of the inner sleeve.

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.The liner 4 can be made as part of the inner layer of the cushioning insert 3 (monolithic in it). However, from the standpoint of simplifying the manufacturing technology of the silent block, a variant is possible when the insert 4 is made tubular, with a cavity diameter 5 corresponding to the cross-sectional diameter of the inner sleeve 1. The insert is put on it and fixed with adhesive or vulcanized during formation. The insert 4 is made of polyurethane of the above brand. The wall thickness of the liner is 7-15 mm.

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).The dimensions of the shock-absorbing insert 3 and the liner 4, as well as the length of the contact sections 8 of the shock-absorbing insert 3 with the surface of the inner sleeve 1 are determined by the vehicle brand and the specified type of suspension stiffness (comfort, normal and sport, while the suspension stiffness increases from comfort to suspension suspension type of sport).

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.Example 1. The shock-absorbing insert 3 of the silent block intended for use on a BMW car (suspension stiffness type - comfort) is made in the form of a cylindrical sleeve with an external and internal diameter of 65 mm and 30 mm, respectively, 60 mm long, while the liner thickness is 12 mm, and its length along the generatrix is 40 mm. The polyurethane of the shock-absorbing insert 3 has a shore rigidity of 65 units, the polyurethane of the additional liner 4 has a shore rigidity of 30 units.

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 едExample 2. The shock-absorbing insert 3 of the silent block intended for use on a Toyota car (suspension stiffness type is normal) is made in the form of a cylindrical sleeve with an external and internal diameter of 60 mm and 30 mm, respectively, 65 mm long (along the inner sleeve) and 30 mm along the outer sleeve, while the thickness of the liner is 10 mm, and its length along the generatrix is 10 mm. The polyurethane of the cushioning insert 3 has a shore rigidity of 65 units, the polyurethane of the additional liner 4 has a shore rigidity of 50 units

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.Example 3. The shock-absorbing insert 3 of the silent block intended for use on a Toyota car (suspension stiffness type - sport) is made in the form of a cylindrical sleeve with an external and internal diameter of 60 mm and 30 mm, respectively, 65 mm long (along the inner sleeve) and 30 mm along the outer sleeve, while the thickness of the liner is 10 mm, and its length along the generatrix is 10 mm. The polyurethane of the shock-absorbing insert 3 has a shore rigidity of 65 units, the polyurethane of the additional liner 4 has a shore rigidity of 90 units.

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.The given examples of the implementation of the silent block do not exhaust its possible structural options for implementation within the scope of the claimed claims (both for the materials used for the shock-absorbing insert and the liner, and for their form), but illustrate the compliance of the claimed solution with the criterion of industrial applicability.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

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.The silent block is fixed in a known manner on the suspension of a motor vehicle (the structural solution of the fastening elements is not related to the invention under consideration and therefore they are not shown in the drawings). When moving a vehicle along the roadway, the irregularities of the latter cause fluctuations in the body, which are perceived by the suspension as shock.

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.The oscillations act along line 9 intersecting both layers of the silent block, differing in elasticity, i.e. the layer composed by the liner 4 and the layer composed by the shock-absorbing insert 3. Vibrations of small amplitude (and, accordingly, small shock loads) silent block effectively dampens due to the elastic "work" of the liner 4 (while the shock-absorbing insert 3 does not actually come into operation). If the amplitude of the oscillations is such that leads to the exhaustion of the reserve of elasticity of the liner 4, the shock absorbing insert 3 enters the “work”, which effectively dampens such vibrations due to its elastic deformation.

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).In addition, the liner provides a greater degree of freedom of deformation, while the thickness of the main layer made up by the shock-absorbing insert 3 is sufficient so that cracks and gusts do not form, while smoothing the strain pulse between two layers of damping material of different hardness (elasticity) due to its stretching into time).

Claims

1. Silent block containing concentrically located inner and outer metal bushings and a cushioning insert placed between them made of an elastic material, characterized in that in the volume occupied by the cushioning insert, an insert is formed of a material differing in Shore hardness from the material of the cushioning insert, oriented so that the direction of application of the load on the silent block crosses the shock absorbing insert and liner.

2. Silent block according to claim 1, characterized in that the material resistant to the conditions of use is used as the material of the shock-absorbing insert, while the liner is hermetically isolated by the material of the shock-absorbing insert from the external environment.

3. Silent block according to claim 1, characterized in that at least part of the outer surface of the liner is made cylindrical.

4. Silent block according to claim 1, characterized in that the liner is placed in contact with the inner sleeve and is made tubular with a cavity diameter corresponding to the outer diameter of the inner sleeve.

5. Silent block according to claim 1, characterized in that the liner and the shock-absorbing insert are made of polyurethane, and the hardness of the material of the insert according to Shore differs from the hardness of the material of the shock-absorbing insert according to Shore at least one and a half times.