Упор подвески с усиленной герметичностью
Группа изобретений относится к упору подвески для стойки подвески транспортного средства. Упор подвески (10) содержит упорный подшипник (14), снабженный нижней металлической шайбой (20), поворачиваемой относительно верхней металлической шайбы (22), опорную деталь (16) для передачи на нижнюю шайбу (20) усилия пружины (12) и крышку (18), закрывающую собой верхнюю прокладку (22) и совместно с опорной деталью (16) ограничивающую гнездо (15) для подшипника. Опорная деталь (16) содержит опорную область для нижней шайбы. Крышка (18) совместно с опорной деталью (16) ограничивает кольцевой лабиринт (42), связывающий гнездо с наружным пространством. Упор снабжен кольцевым отражателем (52), совместно с крышкой ограничивающим верхнее кольцевое отверстие (56) и совместно с опорной деталью (16) ограничивающим нижнее отверстие (54). Верхнее и нижнее отверстия образуют верхний и нижний входные проходы, соединяющие наружное пространство с одним и тем же входным участком (44) лабиринта. Достигается надежная герметичность между вращающимися элементами упора подвески за счет предотвращения попадания воды, разбрызгиваемой под давлением моечным соплом. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Изобретение относится к упору подвески для стойки подвески транспортного средства, в частности для телескопической стойки подвески рулевого колеса автомобиля, снабженному подшипником и средствами защиты указанного подшипника.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Упорные подшипники подвески традиционно помещают в состоящие из двух частей корпуса, которые закрыты уплотняющими кромками, прикрепленными к одной из частей корпуса и скользящими по другой его части - как описано в документе ЕР 1000781. Недостаток данного технического решения состоит в формировании между вращающимися частями проскальзывания, называемого также моментом сопротивления, который оказывает особенно негативное воздействие на рулевые колеса.
[0003] Для устранения указанного момента сопротивления было предложено заменять традиционные уплотнительные прокладки бесконтактными устройствами с перегородкой, то есть устройствами, вращающиеся элементы которых перекрываются друг с другом без соприкосновения, что позволяет получить значительное снижение нагрузки между наружной частью и гнездом подшипника. Один из примеров такого технического решения приведен в документе FR 2857906, где описан упор подвески для стойки подвески с винтовой пружиной, который содержит упорный подшипник, образующий ось вращения устройства и снабженный нижней металлической шайбой, поворачиваемой относительно верхней металлической шайбы. Между винтовой пружиной и подшипником помещена опорная деталь из синтетического материала, предназначенная для передачи на нижнюю шайбу усилия пружины. Верхняя шайба закрыта крышкой, совместно с опорной деталью ограничивающей гнездо подшипника. Крышка снабжена цилиндрическим нижним поясом, бесконтактным образом закрывающим собой цилиндрическую периметральную область опорной детали, обеспечивая при этом снижение нагрузки между гнездом и наружной частью. Указанная несложная конструкция, обеспечивающая снижение нагрузки, позволяет осуществлять относительные смещения крышки и опорной детали, в частности, при малой жесткости шайб подшипника. При этом, однако, не исключена опасность капиллярного подъема жидкости и не обеспечена достаточная герметичность.
[0004] Для того чтобы обеспечить надежную герметичность между вращающимися элементами упора подвески без наличия трения и без значительного увеличения осевых и радиальных размеров, в документе FR 2901179 предложен упор подвески для стойки подвески транспортного средства, снабженной винтовой пружиной, содержащий: жесткий упорный подшипник, образующий ось вращения упора и снабженный нижней металлической шайбой, поворачиваемой относительно верхней металлической шайбы; опорную деталь из синтетического материала для передачи на нижнюю шайбу усилия пружины, причем промежуточная опорная деталь содержит кольцевой опорный участок для нижней шайбы; а также крышку, закрывающую собой верхнюю шайбу и совместно с опорной деталью ограничивающую гнездо подшипника, причем указанная крышка снабжена нижним поясом, бесконтактным образом закрывающим собой периметральную область опорной детали, ограничивая совместно с периметральной областью опорной детали кольцевой лабиринт, расположенный радиально снаружи гнезда и связывающий гнездо с наружным пространством, при этом указанный кольцевой лабиринт содержит последовательно расположенные в направлении от внутренней части гнезда к наружной части первый кольцевой радиальный зазор Л снижения нагрузки, второй кольцевой радиальный зазор J2 снижения нагрузки и третий кольцевой радиальный зазор J3 снижения нагрузки. Жесткость подшипника позволяет получить относительно небольшие зазоры без риска возникновения трения в месте расположения лабиринта.
[0005] В документе WO 2009/019340 предложено еще одно техническое решение, направленное на одновременное предотвращение опасности возникновения трения, которое не удается устранить в области лабиринта в случае деформации деталей, и чрезмерного трения на периметральной уплотнительной кромке. Это решение состоит в том, чтобы поместить в пространство между крышкой и опорной площадкой пружины уплотнительный элемент, выполненный таким образом, что он имеет контакт скольжения, во-первых, с крышкой и, во-вторых, с опорной площадкой пружины, причем указанный уплотнительный элемент установлен подвижным образом относительно по меньшей мере опорной площадки пружины или крышки.
[0006] При этом пренебрегают необходимостью защиты упорных подшипников подвески при использовании современных способов мойки транспортных средств, в частности мойки кузова снизу струей воды высокого давления.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Задача изобретения состоит в полном или частичном устранении перечисленных выше недостатков известных технических решений, в частности в создании упора подвески, который обеспечивал бы предотвращение попадания воды, разбрызгиваемой под давлением моечным соплом.
[0008] Для решения указанной задачи в соответствии с первым аспектом изобретения предложен упор подвески для стойки подвески транспортного средства, причем указанная стойка снабжена винтовой пружиной, содержащий:
упорный подшипник, образующий ось вращения упора и снабженный нижней металлической шайбой, поворачивающейся относительно верхней металлической шайбы;
опорную деталь из синтетического материала для передачи на нижнюю шайбу усилия пружины, причем опорная деталь содержит опорную область для нижней шайбы;
крышку, закрывающую собой верхнюю шайбу и совместно с опорной деталью ограничивающую гнездо для подшипника, причем крышка совместно с опорной деталью ограничивает кольцевой лабиринт, связывающий гнездо с наружным пространством;
кольцевой отражатель, совместно с крышкой ограничивающий верхнее кольцевое отверстие и совместно с опорной деталью ограничивающий по меньшей мере одно нижнее отверстие, причем указанные верхнее и нижнее отверстия образуют верхний и нижний входные проходы, соединяющие наружное пространство с одним и тем же входным участком лабиринта.
[0009] Наличие по меньшей мере двух отверстий позволяет использовать одно из них для отвода при подаче под высоким давлением моющей жидкости на другое отверстие. Если точнее - разбрызгиваемая под высоким давлением струя воды, входящая через нижнее отверстие, будет по меньшей мере частично отводиться через верхнее отверстие, при этом будет обеспечено снижение давления на участке входа в лабиринт, с предотвращением подъема воды в подшипник.
[0010] Предпочтительно расположить отражатель таким образом, чтобы световой луч, входящий в нижнее отверстие, выходил через верхнее отверстие, не отражаясь и не попадая на входной участок лабиринта - это позволит свести к минимуму повышение давления на входном участке.
[0011] Предпочтительно, чтобы лабиринт дополнительно имел по меньшей мере второй участок, соединяющий первый участок с подшипником.
[0012] В соответствии с одной из особо предпочтительных геометрических компоновок, участок входа в лабиринт проходит от отражателя радиально внутрь, то есть в сторону оси вращения. Указанный входной участок можно выполнить по существу радиальным или под некоторым углом, придающим ему форму по существу усеченного конуса, ориентированного в сторону подшипника - такое решение будет способствовать удалению воды. Предпочтительно, чтобы лабиринт содержал второй участок, соединяющий входной участок с подшипником. Предпочтительно, чтобы входной участок был соединен со вторым участком лабиринта осевым кольцевым отверстием, образованным между опорной деталью и крышкой. В соответствии с особо предпочтительным вариантом осуществления, входной участок проходит радиально внутрь до кольцевой канавки, при этом осевое кольцевое отверстие, соединяющее входной участок со вторым участком, расположено радиально снаружи относительно кольцевой канавки. Таким образом, кольцевая канавка образует полость, предназначенную для ограничения давления в зоне области кольцевого отверстия.
[0013] В соответствии с одним из вариантов осуществления, упор дополнительно содержит размещенное в лабиринте герметичное уплотнение с контактом скольжения. Указанное уплотнение может находиться на втором участке. В соответствии с одним, наиболее предпочтительным, вариантом осуществления, уплотнение выполнено с возможностью скольжения по поверхности скольжения нижней опорной детали и по поверхности скольжения крышки.
[0014] Отражатель можно выполнить как составную часть крышки или опорной детали, либо закрепить на крышке или опорной детали.
[0015] Если отражатель выполнен в виде составной части или закреплен на крышке, нижнее отверстие предпочтительно имеет кольцевую форму и находится предпочтительно напротив ряда верхних отверстий, расположенных по окружности крышки и разделенных попарно перемычками, соединяющими отражатель и крышку.
[0016] В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, лабиринт расположен радиально снаружи относительно гнезда. В более общем случае лабиринт и отражатель расположены радиально снаружи относительно шайб упорного подшипника. Именно в этом случае будет обеспечена защита по наружному периметру. На практике крышка снабжена нижним поясом, бесконтактным образом перекрывающим внешнюю область зону опорной детали, ограничивая совместно с указанной внешней областью лабиринт.
[0017] В качестве альтернативы можно предусмотреть отражатель для защиты внутреннего периметрального лабиринта, расположенного радиально внутри относительно гнезда упорного подшипника.
[0018] Разумеется, что одно из указанных решений не исключает другого, так что вполне возможно предусмотреть два отражателя типа описанных выше - один для защиты наружного лабиринта, а второй - для защиты внутреннего лабиринта.
[0019] Другой аспект изобретения относится к способу ослабления или предотвращения впрыскивания воды в упор подвески, согласно которому предусматривают два кольцевых отверстия, параллельно связывающие с наружным пространством участок входа в лабиринт, находящийся между нижней опорной деталью и крышкой гнезда подшипника упора подвески.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0020] Остальные признаки и преимущества изобретения приведены в нижеследующем описании со ссылками на фиг.1, на которой проиллюстрирован упор подвески в соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОДНОГО ИЗ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0021] На фиг.1 показан упор подвески 10, выполненный таким образом, чтобы образовывать поворотное средство сопряжения между верхним витком винтовой пружины 12 и кузовом транспортного средства. Указанный упор 10 содержит подшипник 14, обеспечивающий соединение с поворотом вокруг оси 100, причем указанный подшипник 14 помещен в кольцевое гнездо 15 между нижней опорной деталью 16, в нижнюю поверхность которой упирается верхний виток пружины 12, и защитной крышкой 18. При необходимости можно предусмотреть использование фильтрующих блоков (не показаны) между верхним витком пружины и опорной деталью и/или над крышкой. Форму крышки 18 выбирают такой, чтобы она могла быть помещена либо непосредственно в предусмотренную для этого полость в кузове, либо на соединительную плиту крепления к кузову. В рассматриваемом примере в качестве подшипника 14 использован подшипник качения, состоящий из нижней шайбы 20 и верхней шайбы 22, образующих поверхности качения для тел 24 качения, направляемых также посредством направляющего сепаратора 26. Нижняя шайба 20 опирается на предназначенные для этого элементы нижней опорной детали 16, а верхняя шайба прилегает к крышке 18.
[0022] Со стороны, противоположной подшипнику, на опорной детали 16 имеется нижний пояс 28 цилиндрической формы, используемый для направления пружины, а также и поперечная закраина 30, используемая в качестве опоры для пружины 12. Между закраиной 30 и пружиной 12 можно вставить кольцеобразный конец складной манжеты (не показана), предназначенной для защиты амортизатора от внешних загрязнений. В некоторых случаях указанный конец манжеты может образовывать механический фильтр между пружиной и нижней опорной деталью 16, что позволяет, в частности, ограничить передачу на кузов автомобиля шумов качения колеса. Кроме того, опорная деталь 16 имеет кольцевую стенку 32, выполненную радиально снаружи относительно подшипника 14 и с выступанием в сторону крышки 18, причем указанная стенка снабжена несколькими, в данном случае тремя, кольцевыми канавками 34, 36, 38, открытыми в радиальном направлении в сторону крышки 18.
[0023] Крышка 18 имеет наружный нижний пояс 40, расположенный напротив указанной кольцевой стенки 32. Крышка 18 и опорная деталь 16 размещены так, что между ними нет непосредственного контакта и получен кольцевой канал 42 в виде лабиринта, образованного посредством упомянутых кольцевых канавок 34, 36, 38, выполненных в кольцевой стенке 32 опорной детали 16. В рассматриваемом примере лабиринт 42 содержит: по существу радиальный кольцевой входной участок 44, дно которого образовано кольцевой канавкой 34; второй участок в зоне кольцевой канавки, образующий полость, связанную с входным участком 44 осевым кольцевым отверстием 46 малой ширины; третий участок, образованный в области кольцевой канавки 38, соединенный со вторым участком кольцевым отверстием 48 малой ширины.
[0024] В полости 36 второго участка размещено подвижное герметичное уплотнение 50. По радиусу уплотнение 50 опирается с возможностью скольжения на нижнюю часть 40 крышки, причем уплотнение 50 выполнено таким образом, чтобы между ним и опорной деталью 16 был образован осевой и радиальный рабочий зазор. При наличии значительных механических нагрузок, приводящих к деформации или относительным перемещениям опорной детали 16 и крышки 18, указанное герметичное уплотнение 50 может входить в контакт со стенкой опорной детали 16, однако даже при возникновении такого двойного контакта скольжения с опорной деталью 16 и крышкой 18 момент трения будет очень слабым.
[0025] Кроме того, имеется возможность осевого смещения уплотнения 50 для закрытия прохода 48 между вторым и третьим участками, под действием значительного давления.
[0026] Крышка 18 также снабжена отражателем 52 для защиты входного участка 44 лабиринта. Отражатель образован кольцевой стенкой, расположенной радиально снаружи и напротив входного участка 44, и препятствует непосредственному прямолинейному доступу к участку 44.
Стенка отражателя 52 направлена вниз и расположена напротив опорной детали 16, образуя вместе с ней нижнее кольцевое отверстие 54 для доступа к входному участку 44. Верхние отверстия 56 разделены перемычками 58 материала, соединяющего отражатель 52 с нижней частью 40 крышки, однако суммарное рабочее сечение верхних отверстий 56 остается довольно значительным, более половины рабочего сечения нижнего отверстия 54.
[0027] Как показано на чертеже, световой луч 88, входящий в нижнее отверстие 54 по основному направлению отверстия, выходит наружу через верхнее отверстие 56. Таким образом, если направить струю воды под давлением в нижнее отверстие 54, значительная часть потока выйдет наружу без отклонения верхними отверстиями 56. При этом оставшаяся часть потока, поступающая во входной участок 44, перед тем, как устремиться в проход 46, связывающий со вторым участком, заполнит канавку 34. Если поток в этой области по-прежнему достаточно интенсивен, это приведет к осевому смещению уплотнения 59 параллельно оси вращения подшипника, в результате чего указанное уплотнение перекроет проход 48, ведущий к третьему участку и к подшипнику.
[0028] Выше был описан наружный отражатель 52, расположенный радиально снаружи относительно упорного подшипника 14 и предназначенный для защиты лабиринта 42, который можно считать наружным в том смысле, что он находится в радиально снаружи относительно гнезда 15 упорного подшипника 14. То же решение применимо и для защиты прохода 60, образованного между крышкой 18 и опорной деталью 16 по внутреннему периметру упора. Дело в том, что проход 60, тоже выполненный в виде лабиринта, в некоторых вариантах использования также может омываться струями под давлением с опасностью попадания воды в гнездо 15 по входному участку 62, расположенному радиально внутри относительно гнезда 15, то есть между гнездом 15 и осью вращения 100. Поэтому предусмотрен внутренний отражатель 64, соединенный с крышкой 18 перемычками 55, расположенными напротив указанного входного участка, с получением таким образом двух отверстий - нижнего отверстия 66 и верхнего отверстия 68, образующих два прохода, соединяющих наружное пространство с входным участком 62. Верхнее отверстие 68 находится на одной линии с нижним отверстием 66 - в том смысле, что можно провести световой луч 70, входящий в нижнее отверстие 66 и выходящий наружу из верхнего отверстия 68 без отклонения или проникновения во входной участок 62.
[0029] Разумеется, что возможны самые разнообразные модификации рассмотренной выше конструкции. Так, например, отражатель можно закрепить на крышке или на опорной детали, или выполнить как составную частью опорной детали.
1. Упор подвески (10) для стойки подвески транспортного средства, причем указанная стойка снабжена винтовой пружиной, содержащий:
упорный подшипник (14), образующий ось (100) вращения упора и снабженный нижней металлической шайбой (20), поворачиваемой относительно верхней металлической шайбы (22);
опорную деталь (16) из синтетического материала для передачи на нижнюю шайбу (20) усилия пружины (12), причем опорная деталь (16) содержит опорную область для нижней шайбы;
крышку (18), закрывающую собой верхнюю прокладку (22) и совместно с опорной деталью (16) ограничивающую гнездо (15) для подшипника, причем крышка (18) совместно с опорной деталью (16) ограничивает кольцевой лабиринт (42), связывающий гнездо с наружным пространством, отличающийся тем, что упор снабжен кольцевым отражателем (52), совместно с крышкой ограничивающим верхнее кольцевое отверстие (56) и совместно с опорной деталью (16) ограничивающим по меньшей мере одно нижнее отверстие (54), причем указанные верхнее и нижнее отверстия образуют верхний и нижний входные проходы, соединяющие наружное пространство с одним и тем же входным участком (44) лабиринта.
2. Упор по п.1, отличающийся тем, что отражатель расположен таким образом, что световой луч, входящий в нижнее отверстие (58), выходит через верхнее отверстие (56), не попав на входной участок (44) лабиринта.
3. Упор по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что в лабиринте (42) дополнительно имеется по меньшей мере второй участок, соединяющий первый участок (44) с подшипником (14).
4. Упор по п.3, отличающийся тем, что участок (44) входа в лабиринт проходит в радиальном направлении от отражателя (52) в сторону оси вращения (100).
5. Упор по п.4, отличающийся тем, что входной участок (44) соединен со вторым участком лабиринта осевым кольцевым отверстием (46), причем второй участок лабиринта соединяет входной участок (44) с подшипником (14).
6. Упор по п.5, отличающийся тем, что входной участок (44) проходит в радиальном направлении в сторону оси вращения (100) до кольцевой канавки (34), причем осевое кольцевое отверстие (46), соединяющее входной участок со вторым участком, расположено радиально снаружи относительно кольцевой канавки (34).
7. Упор по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит размещенное в лабиринте герметичное уплотнение (50) с контактом скольжения.
8. Упор по п.7, отличающийся тем, что герметичное уплотнение (50) расположено на втором участке.
9. Упор по п.7, отличающийся тем, что герметичное уплотнение (50) выполнено с возможностью скольжения по поверхности скольжения опорной детали (16) и по поверхности скольжения крышки (18).
10. Упор по п.1, отличающийся тем, что отражатель (52) выполнен как составная часть крышки (18).
11. Упор по п.1, отличающийся тем, что отражатель (52) выполнен как составная часть опорной детали (16).
12. Упор по п.1, отличающийся тем, что отражатель (52) закреплен на крышке (18) или на опорной детали (16).
13. Упор по п.1, отличающийся тем, что входной участок (44) лабиринта расположен радиально снаружи относительно гнезда (15).
14. Упор по п.1, отличающийся тем, что радиально внутри относительно гнезда (15) расположен входной участок (62) лабиринта.
15. Способ ослабления или предотвращения впрыскивания воды в упор подвески (10), согласно которому предусматривают два отверстия, верхнее отверстие (56)и нижнее отверстие (54), параллельно связывающие с наружным пространством участок (44) входа в лабиринт (42), находящийся между нижней опорной деталью (16) и крышкой (18) гнезда подшипника (14) упора подвески (10).
