RU212212U1

RU212212U1 - PNEUMATIC ELASTIC ELEMENT

Info

Publication number: RU212212U1
Application number: RU2022108075U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Новиков; Константин Владимирович Чернышов; Алексей Владимирович Поздеев; Андрей Евгеньевич Гаврилов; Алёна Олеговна Еломова
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2022-07-12

Abstract

Полезная модель относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к пневматическим подвескам с воздушным демпфером, саморегулируемым по амплитуде и направлению колебаний. Заданный технический результат достигается тем, что пневматический упругий элемент содержит верхний и нижний обратные клапаны, резинокордную оболочку, соединенную с корпусом и крышкой, и разделен на верхнюю и нижнюю полости направляющим элементом, выполненным в виде упругого шарнира, в осевом отверстии которого с возможностью осевого перемещения установлен соединенный с крышкой шток, на концах и в средней части которого выполнены отверстия, причем шток выполнен полым, отверстия в нем выполнены попарно симметрично относительно его оси в виде узких поперечных щелей с большим проходным сечением, а верхний и нижний обратные клапаны выполнены в виде упругих разрезных колец, установленных внутри штока с возможностью перекрытия верхних и нижних поперечных щелей на концах штока. Техническим результатом заявленного пневматического упругого элемента является повышение плавности хода транспортного средства.

The utility model relates to the suspension of vehicles, in particular to pneumatic suspensions with an air damper, self-regulating in amplitude and direction of vibrations. The specified technical result is achieved by the fact that the pneumatic elastic element contains the upper and lower check valves, the rubber-cord shell connected to the body and the cover, and is divided into the upper and lower cavities by a guide element made in the form of an elastic hinge, in the axial hole of which with the possibility of axial movement a stem connected to the cover is installed, at the ends and in the middle part of which holes are made, and the stem is made hollow, the holes in it are made in pairs symmetrically about its axis in the form of narrow transverse slots with a large flow area, and the upper and lower check valves are made in the form of elastic split rings installed inside the rod with the possibility of overlapping the upper and lower transverse slots at the ends of the rod. The technical result of the claimed pneumatic elastic element is to increase the smoothness of the vehicle.

Description

Предлагаемый пневматический упругий элемент относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к пневматическим подвескам с воздушным демпфером, саморегулируемым по амплитуде и направлению колебаний.The proposed pneumatic elastic element relates to the suspension of vehicles, in particular to pneumatic suspensions with an air damper, self-regulating in amplitude and direction of vibrations.

Известна пневматическая подвеска, содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с клапанным устройством. Клапанное устройство выполнено в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний, в корпусе которого установлен цилиндр с поршнем, образующий с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью дополнительной емкости и с полостью резинокордной оболочки через радиальные перепускные отверстия, закрытые эластичными элементами, закрепленными на наружной поверхности корпуса, и соединенную с полостью цилиндра через радиальные каналы, выполненные в средней части цилиндра на расстоянии, равном высоте поршня, который соединен со штоком, выполненным в виде упругого стержня, и образует с цилиндром надпоршневую полость, сообщенную с полостью резинокордной оболочки, и подпоршневую полость, сообщенную с полостью дополнительной емкости. Данная подвеска обеспечивает разобщение рабочей и дополнительной полостей при смене направления деформации подвески и выравнивание давлений в этих полостях на ходах сжатия и отбоя в момент прохождения подвеской своего статического положения, что формирует упругую характеристику в виде «бабочки», обеспечивающую высокую степень гашения колебаний подвески транспортного средства (патент РФ 2340468, МПК В60G 11/26, F16F 5/00, 2008 г.).Known air suspension containing a rubber-cord shell with a lid, forming a working cavity, an additional container located between them with a partition wall with a valve device. The valve device is made in the form of a damping unit, self-regulating in amplitude and direction of vibrations, in the body of which a cylinder with a piston is installed, forming an annular cavity with the body, connected to the cavity of the additional capacity and to the cavity of the rubber-cord shell through radial bypass holes closed by elastic elements fixed on the the outer surface of the housing, and connected to the cylinder cavity through radial channels made in the middle part of the cylinder at a distance equal to the height of the piston, which is connected to the rod, made in the form of an elastic rod, and forms an over-piston cavity with the cylinder, communicated with the cavity of the rubber-cord shell, and sub-piston cavity communicated with the additional capacity cavity. This suspension provides separation of the working and additional cavities when changing the direction of suspension deformation and equalization of pressures in these cavities on the compression and rebound strokes at the moment the suspension passes its static position, which forms an elastic characteristic in the form of a "butterfly" that provides a high degree of vibration damping of the vehicle suspension (RF patent 2340468, IPC B60G 11/26, F16F 5/00, 2008).

Недостатком данной пневматической подвески является относительно низкая пропускная способность радиальных перепускных отверстий, закрытых эластичными элементами, и кольцевой полости демпфирующего узла, что будет приводить к задержке выравнивания давлений в рабочей полости и дополнительной емкости на ходах сжатия и отбоя при прохождении подвеской своего статического положения, тем самым снижая эффективность воздушного демпфирования и плавность хода транспортного средства. The disadvantage of this air suspension is the relatively low throughput of the radial bypass holes covered with elastic elements and the annular cavity of the damping assembly, which will lead to a delay in equalizing pressure in the working cavity and additional capacity on the compression and rebound strokes when the suspension passes its static position, thereby reducing the effectiveness of air damping and the smoothness of the vehicle.

Наиболее близким из известных технических решений является пневматический упругий элемент, содержащий резинокордную оболочку, соединенную с корпусом и крышкой, и разделенный на верхнюю и нижнюю полости направляющим элементом, выполненным в виде упругого шарнира, в осевом отверстии которого с возможностью осевого перемещения установлен шток с верхним и нижним радиальными отверстиями, соединенный с крышкой и связывающий верхнюю и нижнюю полости между собой. В средней части штока выполнены нижнее правое и верхнее левое радиальные отверстия, а также правый и левый продольные каналы, причем нижнее правое радиальное отверстие расположено ниже направляющего элемента и соединено правым продольным каналом с верхним радиальным отверстием, верхнее левое радиальное отверстие расположено выше направляющего элемента и соединено левым продольным каналом с нижним радиальным отверстием. В продольных каналах установлены два обратных клапана, один из которых сообщает верхнюю полость с нижней полостью на ходе сжатия от среднего положения до момента перекрытия упругим шарниром верхнего радиального отверстия, а другой сообщает нижнюю полость с верхней полостью на ходе отбоя от среднего положения до момента перекрытия упругим шарниром нижнего радиального отверстия. Данный упругий элемент обеспечивает упругую характеристику в виде «бабочки», обеспечивающую высокую степень гашения колебаний подвески транспортного средства (патент РФ 186292 МКП F16F 9/04, 2019 г.).The closest of the known technical solutions is a pneumatic elastic element containing a rubber-cord shell connected to the body and cover, and divided into upper and lower cavities by a guide element made in the form of an elastic hinge, in the axial hole of which a rod with an upper and lower radial holes, connected to the cover and connecting the upper and lower cavities with each other. In the middle part of the rod, there are lower right and upper left radial holes, as well as right and left longitudinal channels, wherein the lower right radial hole is located below the guide element and is connected by the right longitudinal channel to the upper radial hole, the upper left radial hole is located above the guide element and connected left longitudinal channel with a lower radial hole. Two check valves are installed in the longitudinal channels, one of which communicates the upper cavity with the lower cavity on the compression stroke from the middle position until the elastic hinge covers the upper radial hole, and the other communicates the lower cavity with the upper cavity on the rebound stroke from the middle position until the elastic hinge overlaps hinge of the lower radial hole. This elastic element provides an elastic characteristic in the form of a "butterfly", which provides a high degree of damping of vibrations of the vehicle's suspension (RF patent 186292 MCP F16F 9/04, 2019).

Недостатком данного пневматического упругого элемента является низкая пропускная способность каждого из двух продольных каналов штока, каждый из которых соединен с верхней и нижней полостями через одно верхнее и одно нижнее радиальные отверстия в штоке и один обратный клапан в виде подпружиненного шарика. Это будет приводить к задержке выравнивания давлений в указанных полостях на ходах сжатия и отбоя при прохождении упругим элементом своего статического положения, тем самым снижая эффективность воздушного демпфирования и плавность хода транспортного средства. The disadvantage of this pneumatic elastic element is the low throughput of each of the two longitudinal channels of the rod, each of which is connected to the upper and lower cavities through one upper and one lower radial holes in the rod and one check valve in the form of a spring-loaded ball. This will lead to a delay in the equalization of pressures in these cavities on the compression and rebound strokes when the elastic element passes its static position, thereby reducing the efficiency of air damping and the smoothness of the vehicle.

В связи с этим важнейшей задачей является создание новой более эффективной конструкции пневматического упругого элемента, обеспечивающей быстрое выравнивание давлений в его полостях в среднем положении за счет применения в штоке одного продольного канала и радиальных щелей с увеличенными проходными сечениями.In this regard, the most important task is to create a new, more efficient design of a pneumatic elastic element that ensures rapid equalization of pressures in its cavities in the middle position due to the use of one longitudinal channel and radial slots with increased flow sections in the rod.

Техническим результатом заявленного пневматического упругого элемента является повышение плавности хода транспортного средства.The technical result of the claimed pneumatic elastic element is to increase the smoothness of the vehicle.

Заданный технический результат достигается тем, что пневматический упругий элемент содержит верхний и нижний обратные клапаны, резинокордную оболочку, соединенную с корпусом и крышкой, и разделен на верхнюю и нижнюю полости направляющим элементом, выполненным в виде упругого шарнира, в осевом отверстии которого с возможностью осевого перемещения установлен соединенный с крышкой шток, на концах и в средней части которого выполнены отверстия, причем шток выполнен полым, отверстия в нем выполнены попарно симметрично относительно его оси в виде узких поперечных щелей с большим проходным сечением, а верхний и нижний обратные клапаны выполнены в виде упругих разрезных колец, установленных внутри штока с возможностью перекрытия верхних и нижних поперечных щелей на концах штока. The specified technical result is achieved by the fact that the pneumatic elastic element contains the upper and lower check valves, the rubber-cord shell connected to the body and the cover, and is divided into the upper and lower cavities by a guide element made in the form of an elastic hinge, in the axial hole of which with the possibility of axial movement a stem connected to the cover is installed, at the ends and in the middle part of which there are holes, and the stem is made hollow, the holes in it are made in pairs symmetrically about its axis in the form of narrow transverse slots with a large flow area, and the upper and lower check valves are made in the form of elastic split rings installed inside the rod with the possibility of overlapping the upper and lower transverse slots at the ends of the rod.

Выполнение штока полым обеспечивает движение воздуха внутри штока практически без сопротивления, что повышает эффективность воздушного демпфирования, а значит и плавность хода транспортного средства.The implementation of the rod hollow ensures the movement of air inside the rod with virtually no resistance, which increases the efficiency of air damping, and hence the smoothness of the vehicle.

Выполнение отверстий на концах и в средней части полого штока попарно симметрично относительно его оси в виде узких поперечных щелей с большим проходным сечением уменьшает сопротивление при течении воздуха через них, тем самым повышая эффективность воздушного демпфирования и плавность хода транспортного средства.Making holes at the ends and in the middle part of the hollow rod in pairs symmetrically about its axis in the form of narrow transverse slots with a large flow area reduces the resistance to air flow through them, thereby increasing the efficiency of air damping and the smoothness of the vehicle.

Выполнение верхнего и нижнего обратных клапанов в виде упругих разрезных колец, установленных внутри полого штока с возможностью перекрытия верхних и нижних поперечных щелей на его концах, практически не уменьшает внутреннее проходное сечение полого штока, что повышает эффективность воздушного демпфирования, надежность работы обратных клапанов и плавность хода транспортного средства. The execution of the upper and lower check valves in the form of elastic split rings installed inside the hollow rod with the possibility of overlapping the upper and lower transverse slots at its ends, practically does not reduce the internal flow area of the hollow rod, which increases the efficiency of air damping, the reliability of the check valves and smooth running vehicle.

На фиг.1 изображен предлагаемый пневматический упругий элемент, продольный разрез, на фиг. 2 - сечение по А-А, а на фиг. 3 - упругая характеристика (рабочая диаграмма) заявляемой конструкции пневматического упругого элемента.Figure 1 shows the proposed pneumatic elastic element, a longitudinal section, in Fig. 2 is a section along A-A, and in Fig. 3 - elastic characteristic (working diagram) of the proposed design of the pneumatic elastic element.

Пневматический упругий элемент содержит резинокордную оболочку 1, соединенную с корпусом 2 и крышкой 3 и разделенную направляющим элементом, выполненным в виде упругого шарнира 4, на верхнюю 5 и нижнюю 6 полости, заправленные воздухом. С крышкой 3 соединен полый шток 7 с упором 8. Полый шток 7 установлен с возможностью осевого перемещения в осевом отверстии упругого шарнира 4, выполненного в виде сайлент-блока.The pneumatic elastic element contains a rubber-cord shell 1 connected to the body 2 and the cover 3 and divided by a guide element made in the form of an elastic hinge 4 into the upper 5 and lower 6 cavities filled with air. A hollow rod 7 is connected to the cover 3 with a stop 8. The hollow rod 7 is installed with the possibility of axial movement in the axial hole of the elastic hinge 4, made in the form of a silent block.

На концах штока 7 попарно симметрично относительно его оси выполнены узкие верхние 9 и нижние 10 поперечные щели, соединяющие верхнюю полость 5 и нижнюю полость 6 полостью полого штока 7 через верхний и нижний обратные клапаны, установленные внутри полого штока 7. Верхний и нижний обратные клапаны выполнены в виде упругих разрезных колец 11 и 12 соответственно, каждое из которых в средней своей части посредством заклепок 13 и 14 соответственно соединено с полым штоком 7 и своими концами перекрывает верхние 9 и нижние 10 поперечные щели, соответственно. At the ends of the rod 7, symmetrically in pairs with respect to its axis, narrow upper 9 and lower 10 transverse slots are made, connecting the upper cavity 5 and the lower cavity 6 with the cavity of the hollow rod 7 through the upper and lower check valves installed inside the hollow rod 7. The upper and lower check valves are made in the form of elastic split rings 11 and 12, respectively, each of which in its middle part, by means of rivets 13 and 14, respectively, is connected to a hollow rod 7 and, with its ends, covers the upper 9 and lower 10 transverse slots, respectively.

В средней части полого штока 7 попарно симметрично относительно его оси выполнены узкие верхние 15 и нижние 16 поперечные щели с большим проходным сечением, которые расположены, соответственно, сверху и снизу упругого шарнира 4 при среднем статическом положении пневматического упругого элемента. In the middle part of the hollow rod 7, in pairs symmetrically with respect to its axis, narrow upper 15 and lower 16 transverse slots with a large flow area are made, which are located, respectively, above and below the elastic hinge 4 at the average static position of the pneumatic elastic element.

Снизу крышки 3 закреплен резиновый буфер 17 максимального хода сжатия.From the bottom of the cover 3, a rubber buffer 17 of the maximum compression stroke is fixed.

Предлагаемый пневматический упругий элемент работает следующим образом.The proposed pneumatic elastic element works as follows.

На ходе сжатия пневматического упругого элемента от статического положения резинокордная оболочки 1 сжимается, давление в верхней полости 5 увеличивается, что приводит к отжатию обоих концов упругого разрезного кольца 11 от внутренней цилиндрической поверхности полого штока 7, т.е. к открытию верхних поперечных щелей 9 верхним обратным клапаном. Воздух из верхней полости 5 свободно перетекает в нижнюю полость 6 через верхние поперечные щели 9, отжатое упругое разрезное кольцо 11, полость полого штока 7 и средние нижние поперечные щели 16, что обеспечивает мягкую упругую характеристику (кривая I).In the course of compression of the pneumatic elastic element from the static position, the rubber-cord shell 1 is compressed, the pressure in the upper cavity 5 increases, which leads to the pressing of both ends of the elastic split ring 11 from the inner cylindrical surface of the hollow rod 7, i.e. to the opening of the upper transverse slots 9 by the upper check valve. Air from the upper cavity 5 freely flows into the lower cavity 6 through the upper transverse slots 9, the pressed elastic split ring 11, the cavity of the hollow rod 7 and the middle lower transverse slots 16, which provides a soft elastic characteristic (curve I).

На последующем ходе отбоя давление в полости 5 уменьшается, что приводит к прижатию обоих концов упругого разрезного кольца 11 к внутренней цилиндрической поверхности полого штока 7, т.е. к закрытию верхних поперечных щелей 9 верхним обратным клапаном. При этом средние верхние поперечные щели 15 перекрываются упругим шарниром 4. В результате верхняя 5 и нижняя 6 полости разобщаются, давление в нижней полости 6 остается постоянным и высоким, а давление в верхней полости 5 резко уменьшается, что обеспечивает жесткую упругую характеристику (кривая II).On the subsequent rebound stroke, the pressure in the cavity 5 decreases, which leads to the pressing of both ends of the elastic split ring 11 to the inner cylindrical surface of the hollow rod 7, i.e. to close the upper transverse slots 9 with the upper check valve. In this case, the middle upper transverse slots 15 are overlapped by an elastic hinge 4. As a result, the upper 5 and lower 6 cavities are separated, the pressure in the lower cavity 6 remains constant and high, and the pressure in the upper cavity 5 decreases sharply, which provides a rigid elastic characteristic (curve II) .

При достижении статического положения воздух из нижней полости 6 свободно поступает в верхнюю полость 5 до выравнивания давлений через средние нижние поперечные щели 16 и нижние поперечные щели 10, нижний обратный клапан, полость полого штока 7 и средние верхние поперечные щели 15.When a static position is reached, air from the lower cavity 6 freely enters the upper cavity 5 until the pressure equalizes through the middle lower transverse slots 16 and the lower transverse slots 10, the lower check valve, the cavity of the hollow rod 7 and the middle upper transverse slots 15.

При дальнейшем ходе отбоя пневматического упругого элемента от статического положения верхняя 5 и нижняя 6 полости продолжают свободно сообщаться через нижние поперечные щели 10, нижний обратный клапан, полость полого штока 7 и средние верхние поперечные щели 15, что обеспечивает мягкую упругую характеристику (кривая III).With a further rebound of the pneumatic elastic element from the static position, the upper 5 and lower 6 cavities continue to freely communicate through the lower transverse slots 10, the lower check valve, the cavity of the hollow rod 7 and the middle upper transverse slots 15, which provides a soft elastic characteristic (curve III).

При последующем ходе сжатия давление в полости 5 увеличивается, что приводит к открытию верхнего обратного клапана, упругое разрезное кольцо 11 которого закреплено в полом штоке 7 с помощью заклепки 13. При этом нижние поперечные щели 10 перекрываются концами упругого разрезного кольца 12, закрепленного в полом штоке 7 с помощью заклепки 14. В результате верхняя 5 и нижняя 6 полости разобщаются, давление в нижней полости 6 остается постоянным и низким, а давление в верхней полости 5 резко увеличивается, что обеспечивает жесткую упругую характеристику (кривая IV).With the subsequent compression stroke, the pressure in cavity 5 increases, which leads to the opening of the upper check valve, the elastic split ring 11 of which is fixed in the hollow stem 7 with the help of a rivet 13. In this case, the lower transverse slots 10 are blocked by the ends of the elastic split ring 12, fixed in the hollow stem 7 with a rivet 14. As a result, the upper 5 and lower 6 cavities are separated, the pressure in the lower cavity 6 remains constant and low, and the pressure in the upper cavity 5 increases sharply, which provides a rigid elastic characteristic (curve IV).

При достижении статического положения воздух из верхней полости 5 свободно поступает в нижнюю полость 6 до выравнивания давлений через средние верхние поперечные щели 15 и верхние поперечные щели 9, верхний обратный клапан, полость полого штока 7 и средние нижние поперечные щели 16.When a static position is reached, air from the upper cavity 5 freely enters the lower cavity 6 until the pressures are equalized through the middle upper transverse slots 15 and upper transverse slots 9, the upper check valve, the cavity of the hollow rod 7 and the middle lower transverse slots 16.

В результате упругая характеристика пневматического упругого элемента приобретает вид «бабочки». As a result, the elastic characteristic of the pneumatic elastic element takes the form of a "butterfly".

В конце ходов сжатия и отбоя верхние 9 и нижние 10 поперечные щели полого штока 7, закрепленного на крышке 3, перекрываются сайлент-блоком упругого шарнира 4 направляющего элемента, что разобщает верхнюю 5 и нижнюю 6 полости, увеличивая жесткость упругой характеристики (штриховые линии на фиг. 3). При этом в конце хода сжатия буфер 17 взаимодействует с сайлент-блоком упругого шарнира 4, а в конце хода отбоя упор 8 взаимодействует с сайлент-блоком упругого шарнира 4, что дополнительно увеличивает жесткость упругой характеристики. В результате происходит упругое ограничение максимальных ходов сжатия и отбоя и снижается вероятность пробоя подвески транспортного средства. Наличие сайлент-блока упругого шарнира 4 обеспечивает возможность небольших поперечных и угловых перемещений полого штока 7 относительно корпуса 2, что дополнительно повышает виброзащитные свойства подвески транспортного средства.At the end of the compression and rebound strokes, the upper 9 and lower 10 transverse slots of the hollow rod 7 fixed on the cover 3 are covered by the silent block of the elastic hinge 4 of the guide element, which separates the upper 5 and lower 6 cavities, increasing the rigidity of the elastic characteristic (dashed lines in Fig. .3). At the same time, at the end of the compression stroke, the buffer 17 interacts with the silent block of the elastic hinge 4, and at the end of the rebound stroke, the stop 8 interacts with the silent block of the elastic hinge 4, which further increases the rigidity of the elastic characteristic. As a result, the maximum compression and rebound strokes are elastically limited and the probability of breakdown of the vehicle suspension is reduced. The presence of a silent block of the elastic hinge 4 provides the possibility of small transverse and angular displacements of the hollow rod 7 relative to the housing 2, which further increases the vibration-proof properties of the vehicle suspension.

В зависимости от требуемых ходов применяется односекционная или двухсекционная резинокордная оболочка баллонного типа, возможно также применение резинокордной оболочки рукавного типа.Depending on the required strokes, a one-section or two-section rubber-cord casing of a balloon type is used; it is also possible to use a rubber-cord casing of a sleeve type.

Таким образом, то, что шток выполнен полым, отверстия в нем выполнены попарно симметрично относительно его оси в виде узких поперечных щелей с большим проходным сечением, а верхний и нижний обратные клапаны выполнены в виде упругих разрезных колец, установленных внутри штока с возможностью перекрытия верхних и нижних поперечных щелей на концах штока, повышает эффективность воздушного демпфирования, надежность работы обратных клапанов и плавность хода транспортного средства. Thus, the fact that the stem is made hollow, the holes in it are made in pairs symmetrically about its axis in the form of narrow transverse slots with a large flow area, and the upper and lower check valves are made in the form of elastic split rings installed inside the stem with the possibility of overlapping the upper and lower transverse slots at the ends of the rod, improves the efficiency of air damping, the reliability of the check valves and the smoothness of the vehicle.

Claims

Pneumatic elastic element containing upper and lower check valves, rubber-cord shell connected to the body and cover, and divided into upper and lower cavities by a guide element made in the form of an elastic hinge, in the axial hole of which a rod connected to the cover is installed with the possibility of axial movement, at the ends and in the middle part of which holes are made, characterized in that the stem is made hollow, the holes in it are made in pairs symmetrically about its axis in the form of narrow transverse slots with a large flow area, and the upper and lower check valves are made in the form of elastic split rings, installed inside the rod with the possibility of overlapping the upper and lower transverse slots at the ends of the rod.