Гидравлическая опора подвески силового агрегата автомобиля

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к конструкциям гидравлических опор подвески силового агрегата транспортного средства. Сущность изобретения заключается в том, что гидравлическая опора подвески силового агрегата автомобиля содержит полый корпус, образованный нижним и верхним крепежными блоками, неразрывно связанными между собой посредством стенки из эластичного материала, поршень, закрепленный на верхнем крепежном блоке, жесткую перегородку, снабженную центральным отверстием с расположенной в нем с гарантированным зазором эластичной мембраной и делящей полость корпуса на две гидравлические камеры - рабочую и компенсационную, сообщающиеся между собой посредством кольцевого дросселирующего канала, выполненного аксиально внутри перегородки. Поршень закреплен на верхнем крепежном блоке с возможностью вращения и оснащен лопастями или выполнен в виде лопастного винта. Эластичная мембрана имеет смещенный центр тяжести. Техническим результатом является улучшение динамических характеристик гидравлической опоры во всем диапазоне колебаний силового агрегата, улучшение плавности хода и комфортности автомобиля. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к конструкциям гидравлических опор подвески силового агрегата транспортного средства, в частности автомобиля.

Известна гидравлическая опора подвески силового агрегата автомобиля (заявка ЕПВ, №0218202, F 16 F 13/00, В 60 К 5/12, публ. 87.04.15) с изменяющейся жесткостью и коэффициентом демпфирования в зависимости от уровня колебаний, передаваемых дорожным покрытием. Механизм изменения динамических характеристик реализован в виде микропроцессора, управляющего напряжением, подводимым к электровискозной жидкости, находящейся в корпусе гидравлической опоры подвески силового агрегата автомобиля, на основе поступающей от датчиков информации о дорожном покрытии.

Недостатком данной гидравлической опоры подвески силового агрегата автомобиля является значительная стоимость изготовления и эксплуатации, сложность технологического процесса.

Известна гидравлическая опора подвески силового агрегата автомобиля, описанная в заявке ЕПВ №0164081, МКИ F 16 F 13/00, В 60 К 5/12, публ. 84.07.06, которая содержит полый корпус, образованный нижним и верхним крепежными блоками, неразрывно закрепленными между собой посредством стенки из эластичного материала, при этом полость корпуса посредством жесткой перегородки разделена на две гидравлические камеры - рабочую и компенсационную, сообщающиеся между собой посредством кольцевого дросселирующего канала, выполненного аксиально внутри перегородки, а также размещенный в центральной части перегородки газовый компенсатор.

Недостатком этого решения является ограниченная возможность функций газового компенсатора, поскольку конструктивно он может воспринимать в основном только статические нагрузки, при этом гидродинамические процессы реализуются в дросселирующем канале. Это обусловлено тем, что конструктивно узел газового компенсатора в жесткой перегородке установлен неподвижно и при значительных амплитудах колебаний способен разместить внутри себя лишь незначительную часть жидкости, равную по объему сжатого газа в газовой камере компенсатора. Короче говоря, при резком переходе от малых амплитуд колебаний к значительным по величине амплитудам известная опора осуществляет "жесткое" демпфирование, поскольку в конструкции отсутствуют средства, позволяющие плавно осуществить в течение короткого промежутка времени повышенный расход жидкости через дросселирующий канал. В ряде случаев такая ситуация может привести к поломке (пробою) гидроопоры из-за резкого повышения динамических нагрузок в ее полости. В конечном итого это ведет к ухудшению потребительских качеств автомобиля в целом.

Наиболее близкой по технической сути и принятой в качестве прототипа является гидравлическая опора подвески силового агрегата автомобиля, содержащая полый корпус, образованный нижним и верхним крепежными блоками, неразрывно закрепленными между собой посредством стенки из эластичного материала, при этом полость корпуса посредством жесткой перегородки разделена на две гидравлические камеры - рабочую и компенсационную, сообщающиеся между собой посредством кольцевого дросселирующего канала, выполненного аксиально внутри перегородки, а также размещенный в центральной части перегородки газовый компенсатор, перегородка снабжена центральным отверстием, боковая стенка которого снабжена глухим аксиальным пазом, в котором с гарантированным зазором установлена мембрана из эластичного материала, причем высота паза превышает толщину стенки мембраны в месте ее расположения в пазу, мембрана имеет выпуклую форму, внутри ее образована центральная герметичная газовая полость, образующая газовый компенсатор. (Патент РФ №2138407, 6 В 60 К 5/12, F 16 F 13/00, публ. 27.09.99. Бюлл. №27).

Однако прототипное решение имеет существенные недостатки, а именно ограниченные функциональные возможности мембраны, недостаточная эффективность диссипации виброэнергии, невысокая надежность и долговечность.

Это обусловлено тем, что условия работы мембраны в этой конструкции не позволяют использовать в полной мере возможности свободно колеблющейся мембраны для диссипации виброэнергии, ограничивая ее перемещения только вертикальными колебаниями. Кроме того, выполнение периферийных участков мембраны с утоньшением в сторону глухого паза перегородки и ударное соприкосновение мембраны со стенками этого паза способствуют разрушению мембраны в периферийной зоне, что ведет к ухудшению характеристик опоры в процессе эксплуатации.

Сложность и трудоемкость изготовления герметичной газонаполненной мембраны, небольшой эффект влияния сжимаемого в компенсаторе газа на характеристики опоры также ограничивают ее функциональные возможности и потребительские качества.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик гидравлической опоры во всем диапазоне колебаний силового агрегата и тем самым улучшение плавности хода и комфортности автомобиля.

Указанная цель достигается тем, что в гидравлической опоре подвески силового агрегата автомобиля, содержащей полый корпус, образованный нижним и верхним крепежными блоками, неразрывно связанными между собой посредством стенки из эластичного материала, поршень, закрепленный на верхнем блоке, жесткую перегородку, снабженную центральным отверстием с расположенной в нем с гарантированным зазором эластичной мембраной и делящей полость корпуса на две гидравлические камеры - рабочую и компенсационную, сообщающиеся между собой посредством кольцевого дросселирующего канала, выполненного аксиально внутри перегородки, поршень закреплен на верхнем крепежном блоке с возможностью вращения, оснащен лопастями или выполнен в виде лопастного винта, эластичная мембрана имеет смещенный центр тяжести, центральное отверстие жесткой перегородки оснащено перфорированными торцовыми стенками с центральными отверстиями, эластичная мембрана оснащена в центральной части эластичными выступами-осями, которыми она устанавливается с возможностью перемещения в центральных отверстиях торцовых стенок центрального отверстия жесткой перегородки.

Мембрана может быть армирована и разделена радиальными сквозными пазами на секторы неравной величины, масса и жесткость которых выполнены такими, чтобы частоты их собственных колебаний соответствовали частотам колебаний силового агрегата на режимах, характеризующихся наибольшими уровнями вибрации. Мембрана может быть выполнена также в виде лопастного винта, где лопасти - секторы мембраны. Поршень может быть закреплен на верхнем блоке посредством упругого элемента, например, из резины, параметры поршня и упругого элемента выбраны такими, чтобы собственная частота колебаний поршня соответствовала определенной частоте колебаний силового агрегата.

При таком конструктивном исполнении, в отличие от прототипа, мембрана осуществляет дополнительные колебательные движения вдоль вертикальной оси и вокруг горизонтальной оси из-за смещенного центра тяжести, вместе с тем выполнение мембраны в виде лопастного винта с разделением ее на неравные подвижные секторы позволяет ей осуществлять вращательные движения вокруг вертикальной оси и вступать в резонанс с колебаниями силового агрегата на различных частотах его эксплуатационных режимов, значительно увеличивая диссипацию виброэнергии в гидравлической опоре и снижая уровень вибрации, передаваемых от силового агрегата на корпус автомобиля. Кроме того, закрепление поршня на верхнем крепежном блоке с возможностью вращения, а также закрепление поршня на верхнем блоке посредством упругого элемента, оснащение его лопастями или выполнение поршня в виде лопастного винта также существенно увеличивает диссипацию виброэнергии за счет дополнительной турбулизации демпфирующей жидкости при вращении поршня, а также при резонансных колебаниях его на определенных частотах. Вышеуказанные конструктивные решения позволяют существенно расширить функциональные возможности гидравлической опоры, повысить эффективность снижения уровня вибрации в широком диапазоне колебаний силового агрегата.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена гидравлическая опора подвески силового агрегата автомобиля в разрезе; на фиг.2 - мембрана со сквозными радиальными пазами, делящими мембрану на неравные секторы; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 изображен поршень (вид сверху), оснащенный лопастями в виде отогнутых пластин, полученных, например, перфорацией периферийной части поршня радиальными сквозными пазами; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 изображена мембрана в виде лопастного винта (в разрезе); на фиг.7 представлен поршень, выполненный в виде лопастного винта; на фиг.8 - тот же вид сверху; на фиг.9 - узел закрепления поршня на верхнем блоке посредством упругого элемента.

Гидравлическая опора подвески силового агрегата автомобиля содержит полый корпус, образованный нижним 1 и верхним 2 крепежными блоками, неразрывно связанными между собой посредством стенки 3 из эластичного материала (резины). Полость корпуса посредством жесткой перегородки 4 с крышкой 5 разделена на две гидравлические камеры - рабочую 6 и компенсационную 7, сообщающиеся между собой посредством кольцевого дросселирующего канала 8, выполненного аксиально внутри жесткой перегородки. Перегородка с крышкой снабжена центральным отверстием 9, имеющим боковую 10 и торцовые стенки 11. Торцовые стенки 11 перфорированы отверстиями 12 и имеют центральные отверстия 13. Внутри центрального отверстия 9 жесткой перегородки размещена с гарантированным зазором относительно боковой стенки 10 эластичная мембрана 14, оснащенная с двух сторон в своей центральной части выступами-осями 15, которыми мембрана устанавливается с возможностью перемещения в центральных отверстиях 13 торцовых стенок центрального отверстия 9 жесткой перегородки.

На верхнем крепежном блоке 2 закреплен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси поршень 16, оснащенный лопастями в виде, например, отогнутых пластин 17, полученных, например, перфорацией периферийной части поршня радиальными сквозными пазами 18, или выполненный в виде лопастного винта 19. При этом между лопастями поршня образуются каналы 20 перетекания демпфирующей жидкости.

Эластичная мембрана выполнена таким образом, что имеет смещенный центр тяжести и может быть снабжена по периферии армирующими элементами 21 и разделена сквозными радиальными прорезями 22 на секторы неравной величины. Мембрана может быть выполнена в виде лопастного винта 23. Поршень может быть закреплен на верхнем блоке 2 посредством упругого элемента 24.

Гидравлическая опора работает следующим образом.

При силовом воздействии на крепежные блоки эластичная стенка деформируется, давление жидкости внутри опоры изменяется, демпфирующая жидкость и внутренние подвижные элементы опоры приходят в движение, поглощая при этом виброэнергию.

При больших амплитудах (более 2,0) и низких частотах колебаний силового агрегата, действующих на верхний крепежный блок 2 и резиновую стенку 3, жидкость, находящаяся в рабочей камере 6, при направлении нагрузки вниз перемещает мембрану 14 вдоль вертикальной оси к нижней стенке 11 и вращает ее вокруг этой оси (при выполнении мембраны в виде лопастного винта). Также мембрана при этом "качается" вокруг горизонтальной оси за счет смещенного центра тяжести, а сектор мембраны, имеющий собственную частоту колебаний, равную "возмущающей" частоте, вступает в резонанс и увеличивает тем самым эффект рассеяния виброэнергии. Кроме того, часть жидкости перетекает через кольцевой зазор между мембраной и центральным отверстием жесткой перегородки между периферией поршня и стенкой рабочей камеры. Основной поток жидкости устремляется в нижнюю компенсационную камеру 7 через дросселирующий канал 8, обеспечивая высокое гидродинамическое сопротивление. Также жидкость перетекает через каналы 20 между лопастями поршня, вращая его, тем самым поглощая часть виброэнергии. Кроме того, колебания поршня за счет упругого элемента увеличивают эффект поглощения виброэнергии.

При обратном ходе (внешняя нагрузка направлена вверх) мембрана перемещается вверх, и процессы течения, дросселирования жидкости и движения мембраны и поршня происходят в обратном направлении.

При средних амплитудах (от 0,2 до 2,0 мм) и средних частотах колебаний силового агрегата происходит значительное уменьшение потока жидкости через дросселирующий канал 8, однако эффективность диссипации виброэнергии обеспечивается за счет широких функциональных возможностей мембраны (колебание и вращение относительно вертикальной оси, качание вокруг горизонтальной оси, дросселирование жидкости в кольцевом зазоре центрального отверстия жесткой перегородки и в каналах между лопастями поршня и мембраны, а также в кольцевом зазоре между поршнем и стенками рабочей камеры). Кроме того, за счет резонансных колебаний секторов мембраны, а также поршня, подвешенного на упругом элементе, на соответствующих частотах.

При малых амплитудах (менее 0,2 мм) и высоких частотах колебаний силового агрегата жидкость "запирает" дросселирующий канал 8 и объем жидкости, вытесняемый резиновой стенкой 3, полностью компенсируется вертикальными колебаниями и качанием мембраны, дросселированием жидкости в кольцевых зазорах между мембраной и центральным отверстием жесткой перегородки, между периферией поршня и стенками рабочей камеры, в каналах между лопастями мембраны и поршня, а также резонансными колебаниями секторов мембраны и поршня, подвешенного на упругом элементе, с частотой, соответствующей частоте возмущающих колебаний.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет расширить функциональные возможности гидроопоры, улучшить ее динамические характеристики, увеличить диссипацию виброэнергии силового агрегата, снизить уровень вибрации и шума в широком амплитудно-частотном диапазоне и повысить комфортность и потребительские качества автомобиля.

Формула изобретения

1. Гидравлическая опора подвески силового агрегата автомобиля, содержащая полый корпус, образованный нижним и верхним крепежными блоками, неразрывно связанными между собой посредством стенки из эластичного материала, поршень, закрепленный на верхнем крепежном блоке, жесткую перегородку, снабженную центральным отверстием с расположенной в нем с гарантированным зазором эластичной мембраной и делящей полость корпуса на две гидравлические камеры - рабочую и компенсационную, сообщающиеся между собой посредством кольцевого дросселирующего канала, выполненного аксиально внутри перегородки, отличающаяся тем, что поршень закреплен на верхнем крепежном блоке с возможностью вращения, оснащен лопастями или выполнен в виде лопастного винта, эластичная мембрана имеет смещенный центр тяжести.

2. Гидравлическая опора по п.1, отличающаяся тем, что центральное отверстие жесткой перегородки оснащено перфорированными торцовыми стенками с центральными отверстиями, эластичная мембрана оснащена в центральной части эластичными выступами - осями, которыми она устанавливается с возможностью перемещения в центральных отверстиях торцовых стенок центрального отверстия жесткой перегородки, разделена радиальными сквозными пазами на сектора неравной величины, масса и жесткость которых выполнены такими, чтобы частоты их собственных колебаний соответствовали частотам колебаний силового агрегата на режимах, характеризующихся наибольшим уровнем вибрации.

3. Гидравлическая опора по п.1 или 2, отличающаяся тем, что мембрана выполнена в виде лопастного винта, где лопасти - сектора мембраны.

4. Гидравлическая опора по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что поршень закреплен на верхнем блоке посредством упругого элемента, например из резины, параметры поршня и упругого элемента выбраны такими, чтобы собственная частота колебаний поршня соответствовала определенной частоте колебаний силового агрегата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9