RU195304U1

RU195304U1 - Shock absorber

Info

Publication number: RU195304U1
Application number: RU2019128178U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Новиков; Виталий Евгеньевич Трофимов; Алексей Владимирович Поздеев; Иван Александрович Голяткин; Максим Анатольевич Губа
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2020-01-22

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для гашения колебаний и предназначена для применения в подвесках транспортных средств.Техническим результатом заявленного амортизатора является повышение его надежности.Указанный технический результат достигается тем, что в амортизаторе, содержащем две опоры и механическую передачу, преобразующую возвратно-поступательное движение во вращательное движение и выполненную в виде инерционного механизма, включающего корпус, в котором подвижно установлен полый шток с шариковой гайкой на конце, вертикальный винт, установленный в корпусе и шариковой гайке с возможностью вращения и взаимодействующий с маховиком, выполненным в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения внутри корпуса, винт установлен в верхней части корпуса с возможностью вращения, шариковая гайка закреплена на верхнем конце полого штока, нижняя опора соединена с нижним концом полого штока, верхняя опора закреплена на верхней части корпуса, а амортизатор снабжен предохранительной муфтой, включающей цилиндрическую упругую втулку, выполненную из эластичного износостойкого материала и закрепленную на верхнем конце винта, и шарики, установленные в радиальных отверстиях, выполненных в верхней части цилиндра, и частично вжатые в наружную поверхность цилиндрической упругой втулки с помощью резьбовых пробок.The invention relates to devices for damping vibrations and is intended for use in vehicle suspensions. The technical result of the claimed shock absorber is to increase its reliability. The specified technical result is achieved by the fact that in the shock absorber containing two bearings and a mechanical gear that converts the reciprocating motion into rotational movement and made in the form of an inertial mechanism including a housing in which a hollow rod with a ball nut at the end is movably mounted a rotational screw mounted in the housing and ball nut rotatably and interacting with a flywheel made in the form of a cylinder mounted rotatably inside the housing, the rotational screw installed in the upper part of the housing, the ball nut mounted on the upper end of the hollow rod, lower support connected to the lower end of the hollow rod, the upper support is fixed on the upper part of the housing, and the shock absorber is equipped with a safety coupling, including a cylindrical elastic sleeve made of elastic of wear-resistant material and fixed on the upper end of the screw, and balls installed in radial holes made in the upper part of the cylinder, and partially pressed into the outer surface of the cylindrical elastic sleeve using screw plugs.

Description

Полезная модель относится к устройствам для гашения колебаний и предназначена для применения в подвесках транспортных средств.The invention relates to devices for damping vibrations and is intended for use in vehicle suspensions.

Известно устройство для демпфирования и рекуперации энергии подвески (а.с. СССР, № 1049270, B 60 G 13/18, 1983 г.), в котором в качестве амортизатора содержится механическая передача, преобразующая возвратно-поступательное движение во вращательное, включающая корпус, соединенный с верхней опорой, маховик, установленный в корпусе и кинематически связанный с генератором, вертикальный винт с гайкой, соединенный с нижней опорой, и орган, связывающий гайку винта с инерционными элементами маховика через муфты свободного хода. При деформациях амортизатора инерционные элементы маховика, выполненные в виде колец, вращаются в разные стороны, осуществляя через генераторы рекуперацию механической энергии колебаний в электрическую энергию и создавая инерционную силу, пропорциональную относительному ускорению только при разгоне маховика.A device for damping and recovering energy of the suspension (AS USSR, No. 1049270, B 60 G 13/18, 1983), in which as a shock absorber contains a mechanical transmission that converts the reciprocating motion into rotational, including the housing, connected to the upper support, a flywheel installed in the housing and kinematically connected to the generator, a vertical screw with a nut connected to the lower support, and an organ connecting the screw nut to the inertial elements of the flywheel via freewheels. When the shock absorber deforms, the inertial elements of the flywheel, made in the form of rings, rotate in different directions, through the generators, recovering the mechanical vibrational energy into electrical energy and creating an inertial force proportional to the relative acceleration only when the flywheel accelerates.

Недостатком данного амортизатора является сложность конструкции, что снижает его надежность, а также большие габариты, что затрудняет его установку в подвеску автомобиля. Кроме того, маховик при высоких частотах относительных перемещениях опор вследствие своей инерционности будет практически блокировать подвеску и ухудшать плавность хода. The disadvantage of this shock absorber is the design complexity, which reduces its reliability, as well as its large dimensions, which makes it difficult to install it in the car's suspension. In addition, the flywheel at high frequencies of relative movements of the supports due to its inertia will practically block the suspension and impair ride.

Наиболее близким из известных технических решений является амортизатор (патент РФ № 2142586, F16F 7/10, B60G 13/18, 1999 г.), содержащий две опоры и механическую передачу, преобразующую возвратно-поступательное движение во вращательное движение и включающую корпус, в котором установлен вертикальный винт с гайкой, взаимодействующий с маховиком. Механическая передача выполнена в виде инерционного механизма, маховик которого выполнен в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения внутри корпуса и взаимодействующего с винтом, установленным в нижней части корпуса с возможностью вращения, посредством подпружиненного плоского фрикционного диска, подвижно установленного в осевом направлении на винте и поджатого к торцевой поверхности нижней части цилиндра, причем гайка выполнена шариковой и закреплена на нижнем конце полого штока, подвижно установленного в корпусе, нижняя опора соединена с корпусом, а верхняя опора – с верхним концом полого штока. The closest known technical solution is a shock absorber (RF patent No. 2142586, F16F 7/10, B60G 13/18, 1999), containing two bearings and a mechanical transmission that converts the reciprocating motion into rotational motion and includes a housing in which a vertical screw with nut is installed that interacts with the flywheel. The mechanical transmission is made in the form of an inertial mechanism, the flywheel of which is made in the form of a cylinder mounted for rotation inside the housing and interacting with a screw mounted in the lower part of the housing for rotation by means of a spring-loaded flat friction disk, movably mounted axially on the screw and pushed to the end surface of the lower part of the cylinder, the nut being made ball-shaped and fixed on the lower end of the hollow rod movably mounted in the housing, the lower The thrust bearing is connected to the body, and the upper bearing is connected to the upper end of the hollow rod.

Данный амортизатор имеет сравнительно низкий технический уровень, обусловленный постепенным износом его фрикционной пары и загрязнением продуктами износа шарико-винтовой передачи и подшипников качения, что снижает надежность амортизатора. Недостатком является также то, что корпус амортизатора через нижнюю опору соединяется с неподрессоренной массой автомобиля и потому подвержен высоким динамическим нагрузкам, что снижает надежность работы установленных внутри него узлов и амортизатора в целом. This shock absorber has a relatively low technical level, due to the gradual wear of its friction pair and contamination by wear products of the ball screw and rolling bearings, which reduces the reliability of the shock absorber. The disadvantage is that the shock absorber body through the lower support is connected to the unsprung mass of the car and is therefore subject to high dynamic loads, which reduces the reliability of the components and the shock absorber installed inside it as a whole.

Техническим результатом заявленного амортизатора является повышение его надежности.The technical result of the claimed shock absorber is to increase its reliability.

Указанный технический результат достигается тем, что в амортизаторе, содержащем две опоры и механическую передачу, преобразующую возвратно-поступательное движение во вращательное движение и выполненную в виде инерционного механизма, включающего корпус, в котором подвижно установлен полый шток с шариковой гайкой на конце, вертикальный винт, установленный в корпусе и шариковой гайке с возможностью вращения и взаимодействующий с маховиком, выполненным в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения внутри корпуса, винт установлен в верхней части корпуса с возможностью вращения, шариковая гайка закреплена на верхнем конце полого штока, нижняя опора соединена с нижним концом полого штока, верхняя опора закреплена на верхней части корпуса, а амортизатор снабжен предохранительной муфтой, включающей цилиндрическую упругую втулку, выполненную из эластичного износостойкого материала и закрепленную на верхнем конце винта, и шарики, установленные в радиальных отверстиях, выполненных в верхней части цилиндра, и частично вжатые в наружную поверхность цилиндрической упругой втулки с помощью резьбовых пробок.The specified technical result is achieved by the fact that in the shock absorber containing two bearings and a mechanical transmission that converts the reciprocating motion into rotational motion and is made in the form of an inertial mechanism including a housing in which a hollow rod with a ball nut is movably mounted on the end, a vertical screw, installed in the housing and ball nut rotatably and interacting with a flywheel made in the form of a cylinder mounted rotatably inside the housing, the screw installed it is rotatable in the upper part of the housing, the ball nut is fixed on the upper end of the hollow rod, the lower support is connected to the lower end of the hollow rod, the upper support is fixed on the upper part of the housing, and the shock absorber is equipped with a safety sleeve including a cylindrical elastic sleeve made of wear-resistant elastic material and fixed on the upper end of the screw, and balls installed in radial holes made in the upper part of the cylinder, and partially pressed into the outer surface of the cylindrical nother sleeve with threaded plugs.

Благодаря тому, что винт установлен в верхней части корпуса с возможностью вращения, шариковая гайка закреплена на верхнем конце полого штока, нижняя опора соединена с нижним концом полого штока, верхняя опора закреплена на верхней части корпуса, обеспечивается снижение возникающих при колебаниях динамических нагрузок на основные детали и узлы, установленные внутри корпуса, что повышает надежность амортизатора.Due to the fact that the screw is rotatably mounted in the upper part of the casing, the ball nut is fixed on the upper end of the hollow rod, the lower support is connected to the lower end of the hollow rod, the upper support is fixed on the upper part of the housing, and dynamic loads on the main parts resulting from fluctuations are reduced and nodes installed inside the housing, which increases the reliability of the shock absorber.

Вследствие того, что амортизатор снабжен предохранительной муфтой, включающей цилиндрическую упругую втулку, выполненную из эластичного износостойкого материала и закрепленную на верхнем конце винта, и шарики, установленные в радиальных отверстиях, выполненных в верхней части цилиндра, и частично вжатые в наружную поверхность цилиндрической упругой втулки с помощью резьбовых пробок, обеспечивается требуемый ограничивающий момент вращения на винте практически без проскальзывания шариков по поверхности втулки, что существенно снижает ее износ, тем самым повышая надежность работы амортизатора.Due to the fact that the shock absorber is equipped with a safety clutch including a cylindrical elastic sleeve made of elastic wear-resistant material and fixed on the upper end of the screw, and balls installed in radial holes made in the upper part of the cylinder, and partially pressed into the outer surface of the cylindrical elastic sleeve with using screw plugs, the required limiting torque on the screw is provided with virtually no slipping of balls on the surface of the sleeve, which significantly reduces t its wear, thereby increasing the reliability of the damper operation.

На чертеже изображен основной вид предлагаемого амортизатора, продольный разрез.The drawing shows the main view of the proposed shock absorber, a longitudinal section.

Амортизатор содержит механическую передачу, преобразующую возвратно-поступательное движение во вращательное движение, которая выполнена в виде инерционного механизма, сверху цилиндрического корпуса 1 которого закреплена верхняя опора 2, а внутри корпуса 1 на подшипниках 3 и 4 установлен маховик, выполненный в виде цилиндра 5 с возможностью вращения вокруг его оси. В верхней части корпуса 1 по его оси в подшипнике 6 с возможностью вращения установлен винт 7, шариковая гайка 8 которого закреплена на верхнем конце полого штока 9, подвижно установленного с возможностью телескопического движения в корпусе 1 и соединенного нижним концом с опорой 10. The shock absorber contains a mechanical transmission that converts the reciprocating motion into rotational motion, which is made in the form of an inertial mechanism, on top of the cylindrical body 1 of which the upper support 2 is fixed, and a flywheel made in the form of a cylinder 5 with the possibility of installing a cylinder 5 on bearings 3 and 4 rotation around its axis. In the upper part of the housing 1 along its axis in the bearing 6, a screw 7 is mounted rotatably, a ball nut 8 of which is fixed on the upper end of the hollow rod 9, movably mounted with the possibility of telescopic movement in the housing 1 and connected by a lower end to the support 10.

На верхнем конце винта 7 закреплена цилиндрическая упругая втулка 11, выполненная из эластичного износостойкого материала, например полиуретана, что снижает ее износ и повышает надежность амортизатора. В верхней части цилиндра 5 выполнены радиальные отверстия 12, в которых установлены шарики 13 с резьбовыми пробками 14, частично вдавливающие шарики 13 в наружную цилиндрическую поверхность упругой втулки 11 для создания необходимого момента на винте 7. Для удобства закручивания резьбовых пробок 14 в радиальные отверстия 12, напротив последних в корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 15 с большим диаметром, которые для обеспечения герметичности амортизатора могут закрываться резиновыми заглушками (на чертеже не показаны). С целью уравновешивания сил, действующих на втулку 11 и подшипник 6 винта 7 количество шариков 13 должно быть не меньше двух и они должны устанавливаться симметрично относительно вертикальной оси амортизатора. At the upper end of the screw 7 is mounted a cylindrical elastic sleeve 11 made of an elastic wear-resistant material, for example polyurethane, which reduces its wear and increases the reliability of the shock absorber. In the upper part of the cylinder 5 there are made radial holes 12 in which balls 13 with threaded plugs 14 are installed, partially pressing the balls 13 into the outer cylindrical surface of the elastic sleeve 11 to create the necessary moment on the screw 7. For the convenience of screwing the threaded plugs 14 into the radial holes 12, opposite the latter, in the housing 1 there are made radial holes 15 with a large diameter, which can be closed with rubber plugs (not shown) to ensure the shock absorber is tight. In order to balance the forces acting on the sleeve 11 and bearing 6 of the screw 7, the number of balls 13 must be at least two and they must be installed symmetrically with respect to the vertical axis of the shock absorber.

Цилиндрическая упругая втулка 11 с частично вдавленными в нее шариками 13 посредством резьбовых пробок 14 образуют предохранительную муфту, момент срабатывания которой зависит от силы сопротивления качения шариков 13 по упруго-деформируемой поверхности втулки 11. A cylindrical elastic sleeve 11 with balls 13 partially pressed into it by means of threaded plugs 14 form a safety coupling, the actuation moment of which depends on the rolling resistance of the balls 13 along the elastically deformable surface of the sleeve 11.

Шток 5 с опорой 10, шариковая гайка 8 с винтом 7, корпус с опорой 2 образуют шарико-винтовую передачу, преобразующую возвратно-поступательные движения опор 2 и 10 в возвратно-вращательные движения винта 7. A rod 5 with a support 10, a ball nut 8 with a screw 7, a body with a support 2 form a ball screw transmission that converts the reciprocating movements of the supports 2 and 10 into the reciprocating movements of the screw 7.

Предлагаемый амортизатор работает следующим образом.The proposed shock absorber works as follows.

При относительных перемещениях опор 2 и 10, имеющих место при абсолютных и относительных колебаниях транспортного средства, полый шток 9 перемещается относительно корпуса 1 и винта 7, который вследствие взаимодействия с шариковой гайкой 8 вращается вокруг своей оси в подшипнике 6. Вместе с винтом 7 вращается втулка 11, в наружную цилиндрическую поверхность которой с помощью резьбовых пробок 14 вдавлены шарики 13, которые установлены в радиальных отверстиях 12 цилиндра 5 и прокатываются по упруго-деформируемой поверхности втулки 11 практически без проскальзывания. При этом возможны следующие режимы работы амортизатора: без и с прокатыванием шариков 13 по втулке 11.With the relative movements of the supports 2 and 10, which take place during absolute and relative vibrations of the vehicle, the hollow rod 9 moves relative to the housing 1 and the screw 7, which, due to the interaction with the ball nut 8, rotates around its axis in the bearing 6. Together with the screw 7, the sleeve rotates 11, into the outer cylindrical surface of which, with the help of threaded plugs 14, balls 13 are pressed, which are installed in the radial holes 12 of the cylinder 5 and are rolled along the elastically deformable surface of the sleeve 11 slip. In this case, the following modes of operation of the shock absorber are possible: without and with rolling of balls 13 along sleeve 11.

Если амортизатор работает без прокатывания шариков 13 по втулке 11, что имеет место при низких частотах колебаний, то при вращении винта 7 происходит знакопеременное вращение цилиндра 5, который установлен внутри корпуса 1 на подшипниках 3 и 4 и создает инерционное сопротивление. В результате на опорах 2 и 10 создается осевая сила, пропорциональная относительному ускорению, что снижает частоту собственных колебаний подрессоренной части машины, тем самым повышая плавность хода автомобиля. If the shock absorber works without rolling the balls 13 along the sleeve 11, which occurs at low vibrational frequencies, then when the screw 7 is rotated, the cylinder 5 rotates alternately, which is installed inside the housing 1 on bearings 3 and 4 and creates an inertial resistance. As a result, an axial force proportional to relative acceleration is created on the supports 2 and 10, which reduces the natural frequency of the sprung parts of the machine, thereby increasing the smoothness of the car.

При прокатывании шариков 13 по втулке 11, что имеет место в основном при высоких частотах колебаний, цилиндр 5 вследствие своей высокой инерционности практически не вращается, поэтому приведенная к оси амортизатора сила ограничена по величине моментом сопротивления качению шариков 13 по втулке 11, что исключает блокировку амортизатора при высоких зарезонансных частотах колебаний, тем самым также повышая плавность хода автомобиля и предохраняя амортизатор от поломок и выхода из строя. When rolling the balls 13 through the sleeve 11, which takes place mainly at high vibrational frequencies, the cylinder 5 practically does not rotate due to its high inertia, therefore, the force given to the axis of the shock absorber is limited by the moment of rolling resistance of the balls 13 through the sleeve 11, which eliminates the blocking of the shock absorber at high resonance vibration frequencies, thereby also increasing the smoothness of the car and protecting the shock absorber from breakdowns and failure.

Момент сопротивления качению шариков 13 регулируется с помощью резьбовых пробок 14, доступ к которым возможен через радиальные отверстия 15 в корпусе 1, что позволяет настраивать силу сопротивления амортизатора для разных автомобилей без его разборки.The moment of rolling resistance of the balls 13 is regulated using threaded plugs 14, access to which is possible through radial holes 15 in the housing 1, which allows you to adjust the resistance force of the shock absorber for different cars without disassembling it.

В процессе качения шарики 13 с одной стороны упираются в центральный выступ резьбовой пробки 14, а с противоположной стороны – в упруго-деформируемую поверхность втулки 11. Поскольку площадь контакта каждого шарика 13 со стороны вдавленной поверхности втулки 11 значительно больше, чем поверхность его контакта с центральным выступом резьбовой пробки 14, а коэффициент трения скольжения стали по стали значительно меньше, чем стали по полиуретану, то шарики 13 перекатываются по наружной поверхности втулки 11 практически без проскальзывания, что существенно снижает ее износ, тем самым повышая надежность работы амортизатора.During the rolling process, the balls 13 on one side abut against the central protrusion of the threaded plug 14, and on the opposite side, into the elastically deformable surface of the sleeve 11. Since the contact area of each ball 13 from the side of the pressed surface of the sleeve 11 is much larger than the surface of its contact with the central the protrusion of the threaded plug 14, and the coefficient of friction of the sliding of steel on steel is much smaller than that of steel on polyurethane, the balls 13 are rolled over the outer surface of the sleeve 11 with virtually no slippage, which significantly reduces its wear, thereby increasing the reliability of the shock absorber.

Таким образом, достигается заявленный технический результат, заключающийся в повышении надежности амортизатора.Thus, the claimed technical result is achieved, which consists in increasing the reliability of the shock absorber.

Claims

A shock absorber containing two bearings and a mechanical gear that converts the reciprocating motion into rotational motion and is made in the form of an inertial mechanism including a housing in which a hollow rod with a ball nut is movably mounted on the end, a vertical screw mounted in the body and ball nut with the possibility rotation and interacting with a flywheel made in the form of a cylinder mounted rotatably inside the housing, characterized in that the screw is installed in the upper part of the housing with rotation, the ball nut is fixed on the upper end of the hollow rod, the lower support is connected to the lower end of the hollow rod, the upper support is fixed on the upper part of the housing, and the shock absorber is equipped with a safety sleeve including a cylindrical elastic sleeve made of an elastic wear-resistant material and fixed on the upper end screws, and balls installed in radial holes made in the upper part of the cylinder, and partially pressed into the outer surface of the cylindrical elastic sleeve using threaded timid.