RU2201878C2 - Фрикционный клин транспортного средства (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к подвесным устройствам транспортных средств и может быть использовано в демпферах с фрикционным клином. Технический результат - повышение демпфирующих свойств и уменьшение фрикционного износа. Клин включает в себя плоский фрикционный демпфер из синтетического полимерного материала для взаимодействия с наклонной плоскостью подпружиненной рессорной балки. Плоский фрикционный демпфер снабжен заформованным в нем упругим пластинчатым элементом с отогнутым концом. Отогнутый конец направлен от наклонной опорной плоскости металлического корпуса в сторону верхней части наклонной плоскости подпружиненной рессорной балки. Упругий пластинчатый элемент выполнен из стали, или из стеклопластика, или базальтопластика на основе стекло- или базальтоткани. Нитей основы стеклоткани или базальтоткани ориентированы в продольном направлении пластины, а нити утка - в поперечном, причем нити скрепляются эпоксисодержащим связующим. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относится к подвесным устройствам транспортных средств и может быть использовано в демпферах с фрикционным клином, обладающих возможностью рассеивания энергии.

К фрикционному клину транспортного средства предъявляются повышенные требования, связанные с обеспечением им надежного функционирования подвески в условиях многоцикличного и высокочастотного воздействия колебательных и ударных нагрузок в течение продолжительного периода времени, исключающего образование дефектов, поломок и выход транспортного средства из строя. Такие устройства требуют периодического контроля, ремонта и своевременной замены элементов, подвергшихся значительному износу.

Известен фрикционный клин транспортного средства, содержащий подпружиненный со стороны опорного основания металлический корпус с вертикальной плоскостью для взаимодействия с боковой плоскостью рамы тележки и наклонной опорной плоскостью с установленным на ней плоским фрикционным демпфером из полимерного материала для взаимодействия с наклонной плоскостью подпружиненной рессорной балки (патент США 4974521, НКИ 105/198,4, 1990).

Известен другой аналогичный фрикционный клин транспортного средства, содержащий подпружиненный со стороны опорного основания металлический корпус с вертикальной боковой плоскостью для взаимодействия с боковой плоскостью рамы тележки и наклонной опорной плоскостью с установленным на ней плоским фрикционным демпфером из синтетического полимерного материала для взаимодействия с наклонной плоскостью подпружиненной рессорной балки (патент США 5555817, НКИ 105/198,2, 1996).

Известен также фрикционный демпфер транспортного средства, содержащий подпружиненный со стороны опорного основания металлический корпус с вертикальной боковой плоскостью для взаимодействия посредством шаровых элементов с боковой плоскостью рамы и тележки и наклонной опорной плоскостью с установленным на ней фрикционным вкладышем для взаимодействия с наклонной плоскостью подпружиненной рессорной балки (авторское свидетельство СССР 1229106, F 16 F 7/08, 1986).

К недостаткам известных устройств фрикционного клина транспортных средств следует отнести отсутствие резервов по повышению демпфирующих свойств плоского фрикционного демпфера из синтетического полимерного материала, установленного на его наклонной опорной поверхности, взаимодействующего с наклонной плоскостью подпружиненной рессорной балки. Кроме того, продолжительная эксплуатация таких устройств показывает, что плоский фрикционный демпфер со стороны верхней части наклонной плоскости подпружиненной рессорной балки подвержен еще усиленному износу, что также снижает его демпфирующие свойства в этой зоне.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является фрикционный клин по патенту США 5555817.

Основной задачей является создание фрикционного клина транспортного средства, плоский фрикционный демпфер которого обладал бы повышенными демпфирующими свойствами и уменьшенным фрикционным износом.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение надежности устройства, уменьшение износа и увеличение длительности эксплуатации.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции фрикционного клина, введения в его фрикционный демпфер нового элемента с повышенными упругими свойствами, повышающими демпфирующие свойства демпфера.

Для этого во фрикционном клине транспортного средства, содержащем подпружиненный со стороны опорного основания металлический корпус с вертикальной плоскостью для взаимодействия с боковой плоскостью рамы тележки и наклонной опорной плоскостью с установленным на ней плоским фрикционным демпфером из синтетического полимерного материала для взаимодействия с наклонной плоскостью подпружиненной рессорной балки, его плоский фрикционный демпфер снабжен заформованным в нем упругим стальным пластинчатым элементом с отогнутым концом, направленным от наклонной опорной плоскости металлического корпуса в сторону верхней части наклонной плоскости подпружиненной рессорной балки (первый вариант).

Во втором варианте плоский фрикционный демпфер снабжен заформованным в нем упругим пластинчатым элементом с отогнутым концом, направленным от наклонной опорной плоскости металлического корпуса в сторону верхней части наклонной плоскости подпружиненной рессорной балки, выполненным из стеклопластика или базальтопластика на основе стекло- или базальтоткани с ориентацией нитей основы в продольном направлении пластины, а нитей утка - в поперечном ее направлении, скрепленных эпоксисодержащим связующим. Упругий пластинчатый элемент может быть выполнен с объемным соотношением нитей основы и утка от 1:1 до 15:1. Плоский фрикционный демпфер может быть снабжен армирующими нитями из стекло- или базальтоволокон; заформованными в синтетический полимерный материал по его периметру.

В первом и втором вариантах фрикционного клина отогнутый конец упругого пластинчатого элемента может быть выполнен с выпуклой радиусной кривизной, кромкой направленный в обратную сторону к наклонной плоскости металлического корпуса, в упругом пластинчатом элементе могут быть выполнены равномерно распределенные сквозные отверстия, заполненные синтетическим полимерным материалом. Плоский фрикционный демпфер может быть выполнен из полиуретана с модулем упругости при сдвиге, равным 27-100 МПа.

Отличительными особенностями фрикционного клина транспортного средства являются следующие признаки.

По первому варианту:
- снабжение плоского фрикционного демпфера заформованным в нем упругим стальным пластинчатым элементом;
- наличие в упругом стальном пластинчатом элементе отогнутого конца;
- направление отогнутого конца упругого стального пластинчатого элемента от наклонной опорной плоскости металлического корпуса в сторону верхней части наклонной плоскости подпружиненной рессорной балки.

По второму варианту:
- снабжение плоского фрикционного демпфера заформованным в нем упругим пластинчатым элементом, выполненным из стеклопластика или базальтопластика на основе стекло- или базальтоткани;
- ориентация нитей основы в продольном направлении пластины, а нитей утка - в поперечном ее направлении;
- скрепление нитей в пластине эпоксисодержащим связующим;
- объемное соотношение нитей основы и утка от 1:1 до 15:1;
- снабжение плоского фрикционного демпфера армирующими нитями из стекло- или базальтоволокон, заформованными в синтетический полимерный материал по его периметру.

По первому и второму вариантам:
- выполнение отогнутого конца упругого пластинчатого элемента с выпуклой радиусной кривизной, кромкой направленного в обратную сторону к наклонной плоскости металлического корпуса;
- выполнение в упругом пластинчатом элементе равномерно распределенных сквозных отверстий, заполненных синтетическим полимерным материалом;
- выполнение плоского фрикционного демпфера из полиуретана с модулем упругости при сдвиге, равным 27-100 МПа.

Указанные отличительные признаки являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата во фрикционном клине за счет введения в его плоский фрикционный демпфер упругого пластинчатого элемента, выполненного в виде стальной пластины или в виде пластины из стекло- или базальтопластика, с отогнутым концом, направленным от наклонной опорной плоскости металлического корпуса в сторону верхней части наклонной плоскости подпружиненной рессорной балки. При многократных усилиях, передаваемых наклонной плоскостью балки на клин в фрикционном демпфере, в работу включается не только сам синтетический полимерный материал, но и упругий пластинчатый элемент, обладающий более повышенными демпфирующими свойствами, в него заформованный. Воспринятая энергия от многократных воздействий балки в большей степени воспринимается таким фрикционным демпфером и эффективно рассеивается по всей наклонной опорной плоскости металлического корпуса. Эффективность фрикционного демпфера возрастает, если отогнутый конец упругого пластинчатого элемента выполнен с выпуклой радиусной кривизной, кромкой направленный в обратную сторону к наклонной опорной плоскости металлического корпуса. Если в упругом пластинчатом элементе с отогнутым концом усилие воздействия было направлено на преодоление упругого сопротивления пластинчатого элемента, на его разгиб с последующим возвратом в исходное положение при снятии или уменьшении усилия воздействия, то выполнение отогнутого конца упругого элемента с выпуклой радиусной кривизной, кромкой направленного к металлическому корпусу, еще дополнительно увеличивает достигнутый эффект за счет преодоления упругого сопротивления на его сжатие с последующим возвратом в исходное положение при снятии или уменьшении усилия воздействия.

В итоге упругий пластинчатый элемент претерпевает сложные изгибные деформации совместно с синтетическим полимерным материалом, фрикционный демпфер более эффективно поглощает энергию на его деформирование и рассеивание. В пластинчатом элементе из стекло- или базальтопластика нити основы ткани ориентированы вдоль пластины, а нити утка - поперек пластины. Такое распределение нитей позволяет регулировать упругие свойства пластинчатого элемента. В плоском фрикционном демпфере армирующие нити из стекло- или базальтоволокон, заформованные в синтетический полимерный материал по его периметру, дополнительно способны воспринимать деформации в его плоскости. Выполнение сквозных, равномерно распределенных отверстий в упругом элементе повышает механическую связь его пластины с пластинчатым фрикционным демпфером из синтетического полимерного материала.

Выполнение плоского фрикционного демпфера из полиуретана с модулем упругости при сдвиге, равным 27-100 МПа, в сочетании с упругим пластинчатым элементом и его упругодемпфирующие свойства, связанные с восприятием и рассеиванием повторяющихся усилий сжатия, также является эффективным.

Существенные отличительные признаки фрикционного клина транспортного средства являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат, что характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом опытно-экспериментальных работ, творческого вклада без использования стандартных решений или каких-либо рекомендаций в данной области техники, является оригинальным и неочевидным для специалистов, в общей совокупности существенных признаков соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен фрикционный клин транспортного средства, находящийся в функциональной взаимосвязи с узлами и деталями его подвески; на фиг.2 - фрикционный клин в изометрии (общий вид); на фиг.3 - пластинчатый фрикционный демпфер (вид в плане); на фиг.4 - пластинчатый фрикционный демпфер с упругим стальным пластинчатым элементом с отогнутом концом, поперечное сечение (вариант 1); на фиг.5 - пластинчатый фрикционный демпфер с упругим стальным пластинчатым элементом с отогнутым концом и выпуклой радиусной кривизной, его поперечное сечение (вариант 1); на фиг.6 - пластинчатый фрикционный демпфер с упругим стекло- или базальтопластиковым пластинчатым элементом с отогнутым концом, его поперечное сечение (вариант 2); на фиг.7 - пластинчатый фрикционный демпфер с упругим стекло- или базальтопластиковым пластинчатым элементом с отогнутым концом и выпуклой радиусной кривизной, его поперечное сечение (вариант 2); на фиг.8 - схема армирования упругого пластинчатого элемента из стекло- или базальтопластика (вид в плане); на фиг.9 - схема расположения сквозных отверстий в упругом пластинчатом элементе; на фиг. 10 - армирующие нити из стекло- или базальтоволокон по периметру фрикционного демпфера, вид в плане; на фиг.11 - характеристические кривые нагружения фрикционного демпфера с показом петли гистерезиса.

Более подробное описание сущности изобретения с указанием позиций состоит в следующем.

Фрикционный клин транспортного средства содержит подпружиненный со стороны опорного основания 1 металлический корпус 2 с вертикальной плоскостью 3 для взаимодействия с боковой плоскостью 4 рамы 5 тележки и наклонной опорной плоскостью 6 с установленным на ней плоским фрикционным демпфером 7 из синтетического полимерного материала для взаимодействия им с наклонной плоскостью 8 подпружиненной рессорной балки 9. Плоский фрикционный демпфер 7 снабжен заформованным в нем упругим стальным пластинчатым элементом 10 (первый вариант) с отогнутым концом 11, направленным от наклонной опорной плоскости 6 металлического корпуса 2 в сторону верхней части наклонной плоскости 8 подпружиненной рессорной балки 9. Отогнутый конец 11 упругого пластинчатого элемента 10 может быть выполнен с выпуклой радиусной кривизной 12, кромкой 13 направленный в обратную сторону к наклонной опорной плоскости 6 металлического корпуса 2. В упругом стальном пластинчатом элементе 10 могут быть выполнены равномерно распределенные по его поверхности сквозные отверстия 14, заполненные синтетическим материалом плоского фрикционного демпфера 7.

Плоский фрикционный демпфер 7 фрикционного клина транспортного средства (второй вариант) снабжен заформованным в нем упругим пластинчатым элементом 15 с отогнутым концом 16, направленным от наклонной опорной плоскости 6 металлического корпуса 2 в сторону верхней части наклонной плоскости 8 подпружиненной рессорной балки 9, выполненным из стеклопластика или базальтопластика на основе стекло- или базальтоткани 17 с ориентацией нитей 18 основы в продольном направлении пластины 15, нитей 19 утка - в поперечном ее направлении, скрепленных эпоксисодержащим связующим. Упругий пластинчатый элемент 15 может быть выполнен с объемным соотношением нитей 18 основы и нитей 19 утка от 1:1 до 15:1. Отогнутый конец 16 упругого пластинчатого элемента 15 может быть выполнен с выпуклой радиусной кривизной 20, кромкой 21 направленный в обратную сторону к наклонной плоскости 6 металлического корпуса 2. В упругом пластинчатом элементе 15 из стекло- или базальтопластика могут быть выполнены равномерно распределенные сквозные отверстия 22, заполненные синтетическим полимерным материалом фрикционного демпфера 7. Плоский фрикционный демпфер 7 может быть снабжен армирующими нитями 23 из стекло- или базальтоволокон, заформованными в синтетический полимерный материал по его периметру.

Функционирование фрикционного клина транспортного средства заключается в восприятии им усилий на опорное основание 1 металлического корпуса 2, вертикальную плоскость 3 со стороны плоскости 4 рамы 5 тележки, на плоский фрикционный демпфер 7 из синтетического полимерного материала со стороны наклонной плоскости 8 подпружиненной рессорной балки 9. Фрикционный демпфер 7 (фиг. 4, 5 - вариант 1, фиг.6, 7 - вариант 2) при восприятии усилий своим упругим сжатием включает в упругое деформирование упругий стальной пластинчатый элемент 10 (вариант 1), упругий пластинчатый элемент 15 (вариант 2) из стекло- или базальтопластика. Воздействие и уменьшение усилий на фрикционный демпфер 7 приводит соответственно к упругому сжатию и рассеиванию энергии деформирования как в самом синтетическом полимерном материале, так и в упругом пластинчатом элементе 10, 15. Практически фрикционный демпфер может быть изготовлен, как по варианту 1 или по варианту 2, в виде плоской пластины из полиуретана с модулем упругости при сдвиге, равным 27-100 МПа.

Проведенные результаты испытаний фрикционного демпфера по указанным вариантам являются положительными, что подтверждается характеристическими кривыми нагружения с показом петли гистерезиса на фиг.11.

Таким образом, предложенное новое техническое решение является воспроизводимым промышленным способом, соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Объем предлагаемого изобретения следует понимать шире, чем то конкретное выполнение, приведенное в описании, формуле и чертежах. Следует иметь в виду, что форма выполнения изобретения представляет собой только возможные предпочтительные варианты его осуществления, могут быть различные комбинации в отношении размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в пунктах формулы.

Claims (8)

1. Фрикционный клин транспортного средства, содержащий подпружиненный со стороны опорного основания металлический корпус с вертикальной плоскостью для взаимодействия с боковой плоскостью рамы тележки и наклонной опорной плоскостью с установленным на ней плоским фрикционным демпфером из синтетического полимерного материала для взаимодействия с наклонной плоскостью подпружиненной рессорной балки, отличающийся тем, что плоский фрикционный демпфер снабжен заформованным в нем упругим стальным пластинчатым элементом, отогнутым концом направленным от наклонной опорной плоскости металлического корпуса в сторону верхней части наклонной плоскости подпружиненной рессорной балки.

2. Клин по п.1, отличающийся тем, что в упругом стальном пластинчатом элементе выполнены равномерно распределенные по его поверхности сквозные отверстия, заполненные синтетическим полимерным материалом.

3. Клин по пп.1 и 2, отличающийся тем, что плоский фрикционный демпфер выполнен из полиуретана с модулем упругости при сдвиге, равным 27-100 МПа.

4. Фрикционный клин транспортного средства, содержащий подпружиненный со стороны опорного основания металлический корпус с вертикальной плоскостью для взаимодействия с боковой плоскостью рамы тележки и наклонной опорной плоскостью с установленным на ней плоским фрикционным демпфером из синтетического полимерного материала для взаимодействия с наклонной плоскостью подпружиненной рессорной балки, отличающийся тем, что плоский фрикционный демпфер снабжен заформованным в нем упругим пластинчатым элементом, отогнутым концом направленным от наклонной опорной плоскости металлического корпуса в сторону верхней части наклонной плоскости подпружиненной рессорной балки, выполненным из стеклопластика или базальтопластика на основе стекло- или базальтоткани с ориентацией нитей основы в продольном направлении пластины, а нитей утка - в поперечном ее направлении, скрепленных эпоксисодержащим связующим.

5. Клин по п.4, отличающийся тем, что упругий пластинчатый элемент выполнен с объемным соотношением нитей основы и утка от 1:1 до 15:1.

6. Клин по пп.4 и 5, отличающийся тем, что в упругом пластинчатом элементе из стекло- или базальтопластика выполнены равномерно распределенные сквозные отверстия, заполненные синтетическим полимерным материалом.

7. Клин по пп. 4-6, отличающийся тем, что плоский фрикционный демпфер выполнен из полиуретана с модулем упругости при сдвиге, равным 27-100 МПа.

8. Клин по пп. 4-7, отличающийся тем, что плоский фрикционный демпфер снабжен армирующими нитями из стекло- или базальтоволокон, заформованным в синтетический полимерный материал по его периметру.

Images