Верхняя опора подвески транспортного средства
Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам транспортных средств. Верхняя опора подвески транспортного средства содержит первый кольцевой элемент и второй кольцевой элемент, жестко соединенные с упругим элементом. В упругом элементе в зоне его расположения под элементом выполнено посадочное место под пружину. Первый кольцевой элемент помимо горизонтального участка имеет небольшую укороченную цилиндрическую часть (отбортовку). Второй кольцевой элемент имеет фигурный профиль и состоит из горизонтального участка, ребра жесткости, образующего приподнятый горизонтальный участок, плавно переходящий в коническую часть. Плоскости горизонтальных участков и смещены друг относительно друга по вертикали. Втулка выполнена зацело со вторым кольцевым элементом и жестко соединена с упругим элементом. Упругий элемент снабжен вертикально ориентированной зоной с расположенными на ней радиальными выступами. В верхней своей части выступы переходят в горизонтальный участок, и повторяют форму кронштейна кузова в данном месте. Горизонтальный участок завершен возвышающейся кольцевой кромкой, предотвращающей попадание воды и влаги к внутренней части опоры. Технический результат заключается в увеличении долговечности опоры и улучшении эффективности работы всего узла.
Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам транспортных средств.
Известна эластичная опора на телескопическом амортизаторе, соосно охваченном пружиной, содержащая кольцевой фланец, на внутреннем конце которого выполнено полое кольцевое утолщение, направленное к оси вращения. Опора снабжена двумя эластичными кольцами, одно из которых прилегает к выступающей части утолщения и соосно закреплено на конце телескопического амортизатора. Второе эластичное кольцо расположено с внешней стороны кольцевого фланца, вставлено в углубление полого утолщения выступающей части утолщения и принимает конец винтовой пружины (см. з-ку ЕПВ 0046508, МПК B60G 15/06, 1982 г.).
Недостаток данного решения состоит в том, что при данном соотношении параметров первого эластичного кольца (соотношение наружного диаметра к высоте опоры) опора обладает прогрессивной характеристикой сжатия без линейного участка, что не позволяет обеспечить надежную шумоизоляцию кузова, особенно при движении автомобиля с полной нагрузкой, когда задействован в работе дополнительный упругий элемент (буфер сжатия). Кроме того, такая конструкция опоры не воспринимает нагрузки от амортизатора или стойки в радиальном направлении, что также ухудшает ее потребительские качества.
Известна эластичная опора упругой стойки подвески автомобиля, снабженная опорными подушками из эластичного материала, соосно установленными на штоке стойки (или амортизатора). Подушки прилегают к двухконусной опорной базе кузова (см. патент ФРГ 3302057, МПК B60G 15/06, 1984 г.).
Недостатком данного решения является большое количество деталей, что увеличивает ее стоимость и трудоемкость сборки узла, а также недолговечность опоры, т.к. в основном все силы при ходе сжатия подвески, передаваемые на опору, воспринимает нижняя подушка. Кроме того, у обоих эластичных элементов прогрессивная характеристика сжатия без линейной составляющей, что не позволяет обеспечить надежную шумоизоляцию кузова, особенно при движении автомобиля с полной нагрузкой, когда задействован в работе дополнительный упругий элемент (буфер сжатия).
Известна эластичная опора амортизатора автомобиля, содержащая соосно установленные на штоке амортизатора эластичные подушки, расположенные между амортизатором и кузовом автомобиля, и тарелку пружины, снабженную эластичной прокладкой, которая при помощи эластичного элемента присоединена к втулке опоры (см. патент Германии 3902269, МПК B60G 15/06, 1989 г.).
Недостатком данного решения является большое количество деталей, трудоемкость сборки опоры и отсутствие линейной составляющей характеристики сжатия упругих элементов.
Известна верхняя опора для подвески автомобиля, предназначенная для амортизатора и пружины, установленных между кузовом и колесом, и расположенная между верхней и нижней опорными шайбами по торцам втулки, надетой на шток амортизатора. Опора содержит два жестких кольцевых элемента, имеющих цилиндрические участки, переходящие во фланцы, между которыми расположен эластичный элемент, воспринимающий вертикальные нагрузки от амортизатора (см. з-ку ФРГ 3812477, МПК B60G 15/06, 1988 г.).
Недостатком данного решения является сложность и высокая трудоемкость сборки опоры с пружиной и амортизатором, высокая трудоемкость установки узла на автомобиль, а также низкая долговечность опоры из-за повышенного износа эластичного элемента в зоне его контакта со втулкой, из-за наличия проскальзывания.
Известна верхняя опора подвески транспортного средства, содержащая втулку, два кольцевых элемента с цилиндрическими участками, жестко соединенных с упругим элементом, снабженным горизонтально ориентированной зоной с расположенными на ней радиальными выступами, причем на первом кольцевом элементе выполнено посадочное место под пружину, а втулка жестко соединена с упругим элементом, отличающаяся тем, что опора снабжена дополнительным вертикальным кольцевым элементом, который расположен по всей высоте опоры, жестко соединен с упругим элементом и отделяет первый кольцевой элемент от второго кольцевого элемента и втулки, причем первый кольцевой элемент укорочен, а втулка выполнена зацело со вторым кольцевым элементом (см. патент РФ 2374089, МПК B60G 15/06 (2006.01), 2009 г.).
Недостатком решения является то, что при часто повторяющихся больших нагрузках (например, при наезде колеса на неровности, (особенно когда автомобиль полностью загружен), происходит разрыв упруго элемента по участку, работающему на «сдвиг» (участок между вторым кольцевым элементом и дополнительным кольцевым элементом), с последующей потерей своих функциональных качеств.
Известна верхняя опора подвески транспортного средства, содержащая втулку, два кольцевых элемента с цилиндрическими участками, соединенных упругим элементом, причем на одном из кольцевых элементов выполнено посадочное место под пружину. Втулка жестко соединена с упругим элементом и со вторым кольцевым элементом, имеющим коническую часть, повторяющую коническую часть нижней зоны первого кольцевого элемента. Посадочное место под пружину выполнено в верхней части первого кольцевого элемента, а упругий элемент снабжен двумя горизонтально ориентированными зонами с расположенными на них радиальными выступами (см. патент РФ 2272716, МПК B60G 15/06 (2006.01), 2006 г.). Данное решение принято за прототип.
Недостатком прототипа является то, что при часто повторяющихся больших нагрузках (например, при наезде колеса на неровности, (особенно когда автомобиль полностью загружен)), происходит разрыв упруго элемента по участку, работающему на «сдвиг» (участок между вторым кольцевым элементом и удлиненной цилиндрической частью первого кольцевого элемента), с последующей потерей своих функциональных качеств.
Задачей полезной модели является обеспечение высокой надежности при сохранении высокой виброизолирующей способности и простоты монтажа.
Поставленная задача решается за счет того, что в верхней опоре подвески транспортного средства, содержащей втулку, два кольцевых элемента, первый из которых выполнен с цилиндрическим участком, а второй с коническим участком кольцевые элементы жестко соединены с упругим элементом, снабженным горизонтально ориентированной зоной с расположенными на ней радиальными выступами, причем на первом кольцевом элементе выполнено посадочное место под пружину, в соответствии с полезной моделью, цилиндрическая часть первого кольцевого элемента укорочена, второй кольцевой элемент выполнен с ребром жесткости, образующим на периферии приподнятый горизонтальный участок, плавно переходящий в коническую часть
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в обеспечение высокой надежности при сохранении высокой виброизолирующей способности и простоты монтажа, как следствие, увеличивается долговечность опоры и улучшается эффективность работы всего узла.
Выполнение укороченной цилиндрической части первого кольцевого элемента, что позволяет увеличить толщину упругого элемента, и выполнение второго кольцевого элемента с ребром жесткости, образующим на периферии приподнятый горизонтальный участок, плавно переходящий в коническую часть, позволяет увеличить долговечность опоры, так как исключается зона упругого элемента работающая на «сдвиг» и увеличивается часть, работающая на «сжатие», при этом улучшается эффективность работы всего узла, обеспечивается высокая надежность и сохраняется высокая виброизолирующая способность.
Выполнение на упругом элементе горизонтально ориентированной зоны с расположенными на ней радиальными выступами обеспечивает плавное изменение линейной характеристики на прогрессивную, которая при малых нагрузках оказывает свое наибольшее влияние на прогрессивную характеристику в тех случаях, когда автомобиль полностью загружен, либо включен в работу дополнительный упругий элемент (буфер сжатия).
Для обеспечения высоких функциональных свойств опоры проработаны все важные элементы и детали. Так, например, выполнение на упругом элементе с внутренней стороны верхней, центральной и нижней части радиально ориентированных выступов обеспечивает плотную посадку опоры на кузове. Частичное сминание выступов обеспечивает посадку с натягом на кузове без возможности появления проскальзывания (являющегося основной причиной появление скрипа).
Кроме того, верхняя часть наружной поверхности упругого элемента выполнена с уклоном в сторону первого кольцевого элемента. При максимальных нагрузках, передаваемых через пружину, упругий элемент деформируется в сторону кузова, обеспечивая контакт по всей горизонтальной поверхности кузова, прилегающей к опоре по всей площади. Таким образом, виброизолирующие свойства опоры остаются достаточно высокими как для нагружения со стороны пружины (в вертикальном направлении), так и для осевой (также в вертикальном направлении) продольной, боковой и радиальной нагрузок (в горизонтальном направлении) от втулки, выполненной зацело со вторым кольцевым элементом, закрепленным на штоке стойки (амортизатора).
Фиг.1 - вид снизу на опору.
Фиг.2 - сечение А-А фиг.1.
Фиг.3 - пример установки опоры на автомобиле.
Верхняя опора подвески транспортного средства содержит первый кольцевой элемент 1 и второй кольцевой элемент 2, жестко соединенные с упругим элементом 3. В упругом элементе 3 в зоне его расположения под элементом 1 выполнено посадочное место под пружину 3а. Первый кольцевой элемент 1 помимо горизонтального участка имеет небольшую укороченную цилиндрическую часть (отбортовку) 1а. Второй кольцевой элемент 2 имеет фигурный профиль и состоит из горизонтального участка 2б, ребра жесткости 2с, образующего приподнятый горизонтальный участок 2в, плавно переходящий в коническую часть 2а. Плоскости горизонтальных участков 2б и 2в смещены друг относительно друга по вертикали. Втулка 4 выполнена зацело со вторым кольцевым элементом 2 и жестко соединена с упругим элементом 3.
Упругий элемент 3 снабжен вертикально ориентированной зоной 3б с расположенными на ней радиальными выступами 5. В верхней своей части выступы переходят в горизонтальный участок 3в, и повторяют форму кронштейна кузова в данном месте. Горизонтальный участок Зв завершен возвышающейся кольцевой кромкой 3г, предотвращающей попадание воды и влаги к внутренней части опоры.
Упругий элемент 3 в нижней внутренней части опоры образует две зоны, одна из которых 3д расположена под элементом 2. Зона 3д имеет два кольцевых выступа 3и. Другая зона 3е расположена над элементом 2 в зоне втулки 4 и имеет радиально ориентированные выступы 3з.
Сборка опоры с амортизатором (стойкой) и пружиной осуществляется следующим образом (см. фиг.3).
На амортизатор устанавливается пружина 6, на которую своим посадочным местом (зоной 3а) устанавливается верхняя опора. Сжимая пружину, устанавливают верхнюю опору на хвостовик штока 7 амортизатора (стойки), после чего сборку фиксируют гайкой 8. Таким образом, образована единая монтажная единица, пригодная для установки на автомобиль.
Установка на автомобиль осуществляется следующим образом.
Зоной 3б верхней опоры узел устанавливается на кузовном кронштейне 9, при этом хвостовик штока 7 проходит в отверстии 10, оставляя кольцевой зазор. С внутренней стороны (верхней части) кронштейна кузова 9 на хвостовик штока 7 амортизатора устанавливают эластичную подушку 11, шайбу 12, гайку 13, навинчивающуюся на хвостовик штока и препятствующую съему узла с посадочного места на элементе кузова 9.
Работает верхняя опора следующим образом.
При статической нагрузке (неподвижном автомобиле) усилия от пружины 6 передаются через кольцевой элемент 1, частично деформировав упругий элемент 3и, на кузовной кронштейн 9.
При движении транспортного средства в нормальных дорожных условиях колебания, передаваемые через шток 7 и пружину 6 на элемент 9 кузова, гасятся частично как в нижней части упругого элемента 3е и 3з, так и в верхней его части 3и. Причем в его верхней части в большей степени гасятся низкочастотные колебания, а в зоне 3е и 3з - в большей степени высокочастотные колебания. Работа в обоих случаях происходит «на сжатие».
При движении транспортного средства по неровной дороге (а также при увеличенном ходе подвески) при ходе штока вверх нагрузка от амортизатора передается через второй кольцевой элемент 2 на нижнюю часть упругого элемента 3е и выступы 3з, нагружая на сжатие благодаря контакту с прилегающей к нему частью кронштейна кузова 9. Чем больше нагрузка, тем большая площадь упругого элемента вступает в работу на сжатие, в результате того, что элемент 3е начинает взаимодействовать, соответственно, с большей площадью нижней части кронштейна кузова 9.
В частности, при ходе штока вниз нагрузка от него передается на ограничитель хода отбоя (элементы 11, 12) воздействует сначала на часть нижней поверхности кронштейна 9, а затем, полностью сминая подушку 11, воздействует на всю площадь нижней поверхности кронштейна, находящейся в зоне перекрытия между элементами 9 и 12. Характеристика жесткости становится в последнем случае достаточно прогрессивной, что и требуется для компенсации таких нагрузок.
При больших нагрузках (например, при наезде колеса на неровности, особенно когда автомобиль полностью загружен), в момент задействования в работу всей площади нижней части упругого элемента, характеристика жесткости верхней опоры становится достаточно прогрессивной, что и требуется, как и в вышеописанном случае, для компенсации таких нагрузок.
Так как нагрузки на ходе сжатия превышают нагрузки на ходе отбоя, то, следовательно, жесткостные характеристики опоры в направлении сжатия также должны быть выше, чем на ходе отбоя. Это условие обеспечивается тем, что нижняя часть упругого элемента по массе превосходит упругий элемент 8, воспринимающий усилия отбоя.
Регулировку характеристик опоры возможно осуществить:
- в верхней части за счет изменения размеров и количества упругого элемента 3 и величинами уклона и площади контакта элемента 3и с кронштейном кузова 9;
- в нижней части за счет изменения количества и формы упругого элемента 3е и выступов 3з.
Таким образом, величина жесткости верхней опоры меняется в зависимости от величин, вступивших в работу площадей упругого элемента, прилегающих к кронштейну кузова в каждом из конкретных режимов работы опоры.
Предлагаемая конструкция проста в изготовлении, т.к. не требует чистовой обработки и покрытия корпусов, и проста в использовании, т.к. легко объединяет амортизатор, пружину и опору в единую монтажную единицу, с применением одного крепежного элемента.
Верхняя опора может быть изготовлена с использованием известного технологического оборудования.
Верхняя опора подвески транспортного средства, содержащая втулку, два кольцевых элемента, первый из которых выполнен с цилиндрическим участком, а второй - с коническим участком, кольцевые элементы жестко соединены с упругим элементом, снабженным горизонтально ориентированной зоной с расположенными на ней радиальными выступами, причем на первом кольцевом элементе выполнено посадочное место под пружину, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть первого кольцевого элемента укорочена, второй кольцевой элемент выполнен с ребром жесткости, образующим на периферии приподнятый горизонтальный участок, плавно переходящий в коническую часть.
