Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ПРУЖИННОЙ СТОЙКИ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам автомобилей.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство крепления стойки подвески для моторного транспортного средства, заявка Германии №3514067, B 60 G 15/00, опубл. 24.10.85 г., содержащее верхнюю опору с элементами крепления к кузову, которые соединены с дополнительным ее элементом, охватывающим ее кольцеобразный корпус (наружную гильзу), к внутренней поверхности которого привулканизирована упругая вставка с привулканизированной центральной втулкой (внутренней гильзой), в которой закреплен хвостовик штока стойки с установленными на нем с контактом с торцами центральной втулки тарельчатыми ограничителями отбоя и сжатия упругой вставки верхней опоры, содержащим опорный элемент подшипника, выполненный в виде чашки пружины и опоры буфера, и поджимающий под действием пружины стойки подшипник к его упорной втулке, привулканизированной к нижней поверхности упругой вставки. Опора буфера опорного элемента подшипника расположена на его чашке пружины и выполнена в виде фигурной в поперечном осевом сечении тарельчатой шайбы, в которой имеется кольцевая канавка под подшипник. Буфер расположен на штоке и зафиксирован своей верхней частью в чашке пружины под (ниже) опорой буфера. Кроме того, устройство крепления стойки подвески для моторного транспортного средства содержит кольцевой упругий элемент с выступами, привулканизированный к верхней периферийной отбортовке тарельчатого ограничителя хода отбоя упругой вставки с расположением с зазором своими выступами напротив верхней отбортовки корпуса верхней опоры. Выступы кольцевого упругого элемента необходимы для плавного демпфирования вибраций при ходе подвески вниз, т.е. когда происходит движении тарельчатого ограничителя хода отбоя вниз и эти выступы начинают давить на верхнюю отбортовку корпуса верхней опоры. Эффект плавности демпфирования вибраций в данном случае объясняется тем, то колебания передаются только на поверхность выступов кольцевого упругого элемента и они под действием давлений на них (от действия этих колебаний) начинают как бы постепенно с увеличением давлений перетекать в расположенные рядом углубления, и только потом давления передаются на всю площадь кольцевого упругого элемента, а это задержка передачи давлений по времени и отсюда эффект плавности демпфирования вибраций, в отличие если бы на кольцевом упругом элементе не было бы этих выступов - давление (от действия колебаний) передавалось бы сразу на всю площадь кольцевого упругого элемента, а это означает в конечном итоге резкие толчки, передаваемые на кузов транспортного средства.

На нижнем конце штока стойки закреплен поршень, расположенный в демпфирующем цилиндре стойки, а нижний конец пружины зафиксирован в посадочном седле установочного элемента, жестко закрепленном на цилиндре стойки.

Дополнительный элемент верхней опоры жестко соединен с ее корпусом и выполнен, как и ее корпус, кольцеобразным с нижней и верхней отбортовкой.

На верхней и нижней поверхностях упругой вставки верхней опоры, под соответствующими тарельчатыми ограничителями отбоя и сжатия, выполнены кольцеобразные выемки, имеющие радиусную форму образующих в продольном осевом ее сечении.

Чашка пружины опорного элемента подшипника выполнена в виде массивной детали с центральным сквозным отверстием, образованным ступенчатой образующей, один из выступов которой является фиксирующим для верхней части буфера. Поверхность верхней части чашки пружины опорного элемента подшипника повторяет (копирует) поверхность тарельчатой шайбы, в виде которой выполнена опора буфера, а на пересечении нижней и боковой поверхности чашки пружины в чашке выполнено винтовое посадочное седло под верхний виток пружины. Ступенчатая (боковая) образующая поверхность центрального сквозного отверстия чашки пружины и расположенная над этим отверстием поверхность части тарельчатой шайбы, в виде которой выполнена опора буфера, образуют пространство расположения верхней части буфера.

Тарельчатый ограничитель хода сжатия упругой вставки верхней опоры выполнен с наружным диаметром, не превышающим наименьший внутренний диаметр корпуса верхней опоры, и, кроме того, между тарельчатым ограничителем хода сжатия и имеющей радиусную форму образующей в продольном осевом сечении упругой вставки, нижней поверхностью кольцеобразной выемки упругой вставки имеется большой зазор.

Недостатками данного технического решения являются: недостаточно качественное гашения устройством крепления колебаний (вибраций) от стойки, т.к. различающиеся между собой по частоте и амплитуде колебания от штока и от пружины передаются на упругую вставку, которая выполнена из однородного материала, который (материал) может оптимально гасить колебания только от одного их источника, т.е. или от штока стойки или от пружины стойки, к тому же из-за сравнительно большого веса чашки пружины опорного элемента подшипника она (чашка) дополнительно усиливает колебания от стойки; сложность и, как следствие, усложнение технологичности изготовления устройства крепления пружинной стойки подвески автомобиля, во-первых, из-за того, что элементы крепления верхней опоры с кузовом соединены не с ее корпусом, а с ее дополнительным элементом, охватывающим корпус, во-вторых, из-за того, что упругую вставку верхней опоры приходится привулканизировать к поверхностям трех деталей, а именно к поверхности корпуса верхней опоры, к поверхности ее центральной втулки, и к поверхности упорной втулки подшипника, а в-третьих, из-за выполнения опорного элемента подшипника из двух деталей, частично выполняющих функции друг друга, это чашки пружины и опоры буфера (на опоре буфера выполнена опорная канавка для подшипника, которая могла бы быть выполнена непосредственно на чашке пружины, а опора буфера могла бы быть выполнена заодно с чашкой пружины), кроме того, чашка пружины опорного элемента подшипника выполнена со сложным в изготовлении посадочным винтовым седлом под верхний виток пружины.

Задача изобретения: улучшение вибродемпфирующих свойств устройства креплений пружинной стойки подвески автомобиля за счет направления на упругую вставку его верхней опоры только колебаний от штока и за счет направления колебаний от пружины через эластичную прокладку между пружиной и чашкой пружины опорного элемента подшипника через сам подшипник непосредственно на корпус верхней опоры, а также упрощение устройства и улучшение технологичности его изготовления.

Указанная задача решается тем, что в устройстве крепления пружинной стойки подвески автомобиля, включающем верхнюю опору с элементами крепления к кузову, к внутренней поверхности кольцеобразного корпуса которой привулканизирована упругая вставка с привулканизированной центральной втулкой, в которой закреплен хвостовик штока стойки с установленными на нем по торцам центральной втулки тарельчатыми ограничителями хода отбоя и хода сжатия упругой вставки верхней опоры, кольцевой упругий элемент с выступами, расположенный между периферийной отбортовкой тарельчатого ограничителя хода отбоя упругой вставки и верхней отбортовкой корпуса верхней опоры, опорный элемент подшипника, выполненный в виде чашки пружины и опоры буфера, и поджимающий подшипник к его упорной втулке под действием пружины стойки, буфер, расположенный на штоке под опорой буфера опорного элемента с фиксацией в последнем своей верхней частью, согласно изобретению элементы крепления верхней опоры к кузову жестко соединены непосредственно с ее корпусом, с нижней отбортовкой которого жестко соединена и опорная втулка подшипника, а чашка пружины и опора буфера опорного элемента подшипника выполнены в виде единой детали из однородного материала с посадочным гнездом под верхнюю часть буфера, причем в чашке пружины опорного элемента подшипника между ней и пружиной установлена эластичная прокладка, в которой выполнено винтовое посадочное седло под верхний виток пружины, кольцевой же упругий элемент с выступами выполнен за одно целое с упругой вставкой верхней опоры и привулканизирован к верхней отбортовке корпуса верхней опоры.

В частном случае, в устройстве крепления элементы крепления верхней опоры к кузову выполнены в виде болтов, запрессованных в нижнюю отбортовку ее корпуса.

В частном случае, в устройстве крепления опорный элемент подшипника выполнен литым из легкого сплава металлов.

В частном случае, в посадочном гнезде опорного элемента подшипника устройства крепления, а именно в образующей поверхности этого гнезда имеется кольцевая фиксирующая канавка, в которой расположен кольцевой фиксируемый выступ верхней части буфера.

В частном случае, в устройстве крепления установленная между чашкой пружины и пружиной эластичная прокладка расположена в выполненной в чашке пружины опорного элемента подшипника кольцеобразной канавке.

В частном случае, в устройстве крепления тарельчатый ограничитель хода сжатия упругой вставки контактирует с выполненными на ее нижней поверхности выступами.

В частном случае, в устройстве крепления наружный диаметр тарельчатого ограничителя хода сжатия упругой вставки превышает наименьший внутренний диаметр корпуса верхней опоры.

В частном случае, в устройстве крепления тарельчатый ограничитель хода отбоя упругой вставки контактирует с выступами кольцевого упругого элемента, выполненного за одно целое с упругой вставкой.

В частном случае, в устройстве крепления на верхней и нижней поверхностях упругой вставки верхней опоры, под соответствующими тарельчатыми ограничителями отбоя и сжатия, выполнены кольцеобразные выемки, каждая из которых образована в продольном осевом сечении верхней опоры тремя участками, один из которых расположен ближе к корпусу верхней опоры и выполнен в форме прямой, второй представляет из себя радиусную впадину, а третий расположен ближе к центральной втулке и выполнен в форме гиперболы.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предлагаемое решение имеет признаки, отсутствующие в известных решениях, а их использование в заявляемой совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость",

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где изображено устройство крепления пружинной стойки подвески автомобиля.

Устройство крепления 1 пружинной стойки 2 подвески автомобиля содержит: верхнюю опору 3 с элементами крепления 4 к кузову (не показан), которые жестко соединены непосредственно с кольцеобразным корпусом 5, к внутренней поверхности которого привулканизирована упругая вставка 6 с привулканизированной центральной втулкой 7, в которой закреплен хвостовик 8 штока 9 стойки 2 с установленными на нем по торцам центральной втулки 7 тарельчатыми ограничителями хода отбоя 10 и хода сжатия 11 упругой вставки 6 верхней опоры 3; выполненный за одно целое с упругой вставкой 6 верхней опоры 3 кольцевой упругий элемент 12 с выступами 13, привулканизированный к верхней отбортовке 14 корпуса 5 верхней опоры 3 с расположением между ней (отбортовкой 14) и периферийной отбортовкой 15 тарельчатого ограничителя хода отбоя 10; опорный элемент 16 подшипника 17, чашка 18 пружины 19 и опора 20 буфера 21 которого выполнены в виде единой детали из однородного материала (в частном случае из алюминия) с посадочным гнездом 22, в котором под опорой 20 буфера 21 расположена с фиксацией верхняя часть 23 буфера 21, находящегося на штоке 9; жестко соединенную с нижней отбортовкой 24 корпуса 5 верхней опоры 3 стойки 2 упорную втулку 25, к которой поджимается подшипник 17 его опорным элементом 16 под действием пружины 19, через расположенную между последней (пружиной 19) и ее чашкой 18 опорного элемента 16 подшипника 17 эластичную прокладку 26, которая установлена в чашке 18 пружины 19 опорного элемента 16 подшипника 17 и в которой выполнено винтовое посадочное седло 27 под верхний виток пружины 19.

В частном случае, в устройстве крепления 1 элементы крепления 4 верхней опоры 3 к кузову выполнены в виде болтов, запрессованных в нижнюю отбортовку 24 ее корпуса 5.

В частном случае, в устройстве крепления 1 опорный элемент 16 подшипника 17 выполнен литым из легкого сплава металлов.

В частном случае, в посадочном гнезде 22 опорного элемента 16 подшипника 17 устройства крепления 1, а именно в образующей поверхности 28 этого гнезда 22, имеется кольцевая фиксирующая канавка 29, в которой расположен кольцевой фиксируемый выступ 29 верхней части 23 буфера 21.

В частном случае, в устройстве крепления 1 установленная между чашкой 18 пружины 19 и пружиной 19 эластичная прокладка 26 расположена в выполненной в чашке 18 пружины 19 опорного элемента 16 подшипника 17 кольцеобразной канавке 30.

В частном случае, в устройстве крепления 1 тарельчатый ограничитель хода сжатия 11 упругой вставки 6 контактирует с выполненными на ее нижней поверхности выступами 31.

В частном случае, в устройстве крепления 1 наружный диаметр "d₁" тарельчатого ограничителя хода сжатия 11 упругой вставки 6 превышает наименьший внутренний диаметр "d₂" корпуса 5 верхней опоры 3.

В частном случае, в устройстве крепления 1 тарельчатый ограничитель хода отбоя 10 упругой вставки 6 контактирует с выступами 13 кольцевого упругого элемента 12, выполненного за одно целое с упругой вставкой 6.

В частном случае, в устройстве крепления 1 на верхней и нижней поверхностях упругой вставки 6 верхней опоры 1 под соответствующими тарельчатыми ограничителями отбоя 10 и сжатия 11 выполнены кольцеобразные выемки 32, каждая из которых образована в продольном осевом сечении верхней опоры 3 тремя участками, один участок 33 из которых расположен ближе к корпусу 5 верхней опоры 3 и выполнен в форме прямой, второй участок 34 представляет из себя радиусную впадину, а третий участок 35 расположен ближе к центральной втулке 7 и выполнен в форме гиперболы.

Работает устройство крепления пружинной стойки подвески автомобиля следующим образом.

В статическом состоянии автомобиля устройство крепления его пружинной стойки обеспечивает крепление стойки к его кузову, а именно путем жесткого закрепления верхней опоры 3 пружинной стойки 2 к кузову (не показан) с помощью элементов крепления (болтов) 4.

Во время движения автомобиля, при наезде на неровности, колесо автомобиля совершает колебательные движения, при этом низкочастотные колебания от пружины 19 в большей части демпфируются (поглощаются) эластичной прокладкой 26, установленной в чашке 18 пружины 19 опорного элемента 16 подшипника 17, тогда как меньшая часть низкочастотных колебаний через подшипник 17, его упорную втулку 25 и корпус 5 верхней опоры 3 передается на кузов, а высокочастотные колебания от штока 9 пружинной стойки 2 демпфируются (поглощаются) упругой вставкой 6 верхней опоры 3 устройства крепления 1. Для повышения эффективности гашения колебаний, идущих от элементов пружинной стойки 2, эластичная прокладка 26 и упругая вставка 6 изготовлены из материалов с разными жесткостными характеристиками (например, из разных сортов резины), что улучшает вибродемпфирующие свойства устройства крепления 1 пружинной стойки 2 подвески автомобиля, а значит, улучшает и плавность хода последнего.

При равномерном движении автомобиля по ровной дороге через подвеску на кузов передаются вибрации, возникающие от мелких неровностей и жесткого качения шин, шток 9 пружинной стойки 2 колеблется таким образом, что упругая вставка 6 верхней опоры 3 работает на сдвиг своих слоев, достигая при этом максимальной эффективности поглощения вибраций и комфортности езды на автомобиле. Выполненные на упругой вставке 6 верхней опоры 3 кольцеобразные выемки 32 предназначены для выравнивания напряжений, возникающих в упругой вставке 6 при работе (т.е. при перемещениях центральной втулки 7 относительно корпуса 5 верхней опоры 3). Когда же усилия, передающиеся на верхнюю опору 3 через шток 9, возрастают, а это происходит при наезде колеса на крупную неровность или попадании колеса в яму, в работу вступают ограничители ходов сжатия 26 и отбоя 10. За счет наличия на выполненном за одно целое с упругой вставкой 6 упругом элементе 12 выступов 13 и за счет наличия на нижней поверхности упругой вставки 6 выступов 31, контактирующих соответственно с периферийной отбортовкой 15 ограничителя хода отбоя 10 и ограничителем хода сжатия 11 (точнее, с периферийной частью его верхней поверхности), обеспечивается эффект плавности демпфирования (поглощения) вибраций верхней опорой 3 устройства крепления 1 пружинной стойки 2 подвески автомобиля, т.к. данные выступы 13 и 31 выполняют функцию плавного включения той части материала упругого элемента 12 и упругой вставки 6, которая должна работать на сжатие в данный момент времени, ограничивая тем самым перемещение штока 9 пружинной стойки 2 и формируя прогрессивную характеристику верхней опоры 3, увеличивая тем самым ее энергоемкость. Эффект плавности демпфирования вибраций в данном случае объясняется тем, что, как и было показано относительно прототипа в уровне техники, колебания передаются только на поверхность выступов 13 упругого элемента 12 и на поверхность выступов 31 упругой вставки 6 и они под действием давлений на них (от действия этих колебаний) начинают как бы постепенно с увеличением давлений перетекать в расположенные рядом углубления, и только потом давления передаются на всю площадь упругого элемента 12 или упругой вставки 6 (в зависимости от направления передаваемых от штока 9 колебаний на верхнюю опору 3), а это задержка передачи давлений по времени и отсюда эффект плавности демпфирования вибраций.

За счет того что в заявляемом техническом решении устройства крепления 1 пружинной стойки 2 подвески автомобиля на упругую вставку 6 его верхней опоры 3 направляются только колебания от штока 9 и за счет направления колебаний от пружины 19 через эластичную прокладку 26 между пружиной 19 и чашкой 18 пружины 19 опорного элемента 16 подшипника 17, через сам подшипник 17 непосредственно на корпус 5 верхней опоры 3, что элементы крепления 4 верхней опоры 3 к кузову жестко соединены непосредственно с ее корпусом 5, что чашка 18 пружины 19 и опора 20 буфера 23 опорного элемента 16 подшипника 17 выполнены в виде единой детали, что в чашке 18 пружины 19 опорного элемента 16 подшипника 17 между ней и пружиной 19 установлена эластичная прокладка 26, в которой выполнено винтовое посадочное седло 27 под верхний виток пружины 19, что кольцевой упругий элемент 12 с выступами 13 выполнен за одно целое с упругой вставкой 6 верхней опоры 3 и привулканизирован к верхней отбортовке 14 корпуса 5 верхней опоры 3, в отличие от конструкции устройства прототипа оно (устройство) обладает более лучшими вибродемпфирующими свойствами, более проще, а следовательно, более технологично в изготовлении.