RU6535U1 - ELASTIC CAR SUSPENSION ELEMENT - Google Patents

Abstract

1. Упругий элемент подвески автомобиля, содержащий стальную пружину, отличающийся тем, что пространство между смежными витками стальной пружины полностью или частично заполнено упругим полимером, например резиной.2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что полимерное покрытие выполнено в виде трубы с продольным разрезом по всей длине, причем эта труба предварительно может формоваться как прямой, так и свернутой в спираль по форме стальной пружины или в спираль Архимеда.3. Элемент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что внутренний размер поперечного сечения трубы из полимерного материала согласован с диаметром стального прутка витков пружины, а внешний размер - с шагом витков пружины, при этом упругость полимерного материала, форма поперечного сечения и длина трубы выбирается из условия обеспечения требуемой зависимости изменения упругости подвески от нагрузки и надежности фиксации трубы из полимерного материала на витках стальной пружины.1. An elastic vehicle suspension element comprising a steel spring, characterized in that the space between adjacent turns of the steel spring is completely or partially filled with an elastic polymer, for example rubber. 2. An element according to claim 1, characterized in that the polymer coating is made in the form of a pipe with a longitudinal section along the entire length, and this pipe can be preliminarily molded either straight or rolled into a spiral in the form of a steel spring or into a spiral of Archimedes. An element according to claims 1 and 2, characterized in that the internal cross-sectional dimension of the pipe made of polymeric material is consistent with the diameter of the steel bar of the coil of spring, and the external dimension is in increments of the coil of spring, while the elasticity of the polymeric material, the shape of the cross section and the length of the pipe are selected from the condition of ensuring the required dependence of the change in the elasticity of the suspension on the load and the reliability of fixing the pipe from a polymer material on the coils of a steel spring.

Description

Упругий элемент подвески автомобиля.An elastic element of a car suspension.

1.Область техники, к которой относится полезная модель.1. The area of technology to which the utility model belongs.

Предлагаемое устройство относится к транспортным средствам и предназначено для применения в легковых автомобилях с пружинной подвеской колес.The proposed device relates to vehicles and is intended for use in cars with spring suspension of wheels.

2.Уровень техники.2. The level of technology.

Ближайшим аналогом заявляемого устройства является упругий элемент подвески, состоящий из стальной пружины подвески и резинового буфера сжатия, имеющего форму конуса или щара, щироко используемый в легковых автомобилях (см. например, Автомобили ВАЗ, Руководство по ремонту, Москва, Информавто, 1993г., стр.98. Рис. 4.28, стр.99. Рис. 4.29). Стальная пружина служит для уменьшения динамических ударных нагрузок на кузов автомобиля при движении по дороге с неровным покрытием. Одновременно достигается улучшение условий комфортности для водителя и пассажиров автомобиля. Резиновый буфер сжатия служит для ограничения минимальной продольной длины пружины подвески при сжатии под действием динамических ударных нагрузок. Он вступает в работу на конечном этапе сжатия пружины подвески и позволяет избежать стуков в подвеске автомобиля и частично ослабить воздействие динамических ударных нагрузок на кузов и пассажиров автомобиля.The closest analogue of the claimed device is an elastic suspension element consisting of a steel suspension spring and a rubber compression buffer having the shape of a cone or ball, widely used in passenger cars (see, for example, VAZ Automobiles, Repair Instructions, Moscow, Informavto, 1993, p. .98. Fig. 4.28, p. 99. Fig. 4.29). The steel spring serves to reduce dynamic shock loads on the car body when driving on roads with uneven surfaces. At the same time, an improvement in comfort conditions for the driver and passengers of the car is achieved. The rubber compression buffer serves to limit the minimum longitudinal length of the suspension spring during compression under the action of dynamic shock loads. It comes into operation at the final stage of compression of the suspension spring and avoids knocks in the suspension of the car and partially reduces the impact of dynamic shock loads on the body and passengers of the car.

Недостатком такого технического решения является низкая эффективность работы подвески при динамических ударных нагрузках, возникающих при движении автомобиля по дорогам с неровным покрытием, обусловленная тем, что при линейной зависимости сжатия пружины подвески от приложенной ударной нагрузки буфер сжатияThe disadvantage of this technical solution is the low efficiency of the suspension under dynamic shock loads that occur when the car is moving on roads with uneven surfaces, due to the fact that with a linear dependence of the suspension spring compression on the applied shock load, the compression buffer

вступает в работу только на конечном этапе сжатия пружины подвески, когда величина ударной нагрузки уже успевает достигнуть максимального значения, а восприятие и передача кузову ударной нагрузки происходит вдоль продольной оси буфера и имеет точечный характер. Возможности буфера ограничены его геометрическими размерами, в частности, высотой. Увеличение высоты буфера с целью обеспечения его работы на более ранней стадии сжатия пружины подвески под воздействием ударной нагрузки не может дать положительного эффекта вследствие того, что это может привести к переходу работы буфера из режима сжатия в режим изгиба с соответствующим уменьшением эффективности выполнения им своих функций. Цель предложения - повышение эффективности работы пружинной подвески колес автомобиля при динамических ударных и повышенных статических нагрузках и улучшение условий комфортности для водителя и пассажиров.only comes into operation at the final stage of suspension spring compression, when the magnitude of the shock load has already reached its maximum value, and the shock body is perceived and transmitted to the body along the longitudinal axis of the buffer and has a point character. The capabilities of the buffer are limited by its geometric dimensions, in particular, by its height. An increase in the height of the buffer in order to ensure its operation at an earlier stage of compression of the suspension spring under the influence of shock cannot give a positive effect due to the fact that this can lead to the transition of the buffer from compression to bending with a corresponding decrease in the efficiency of its functions. The purpose of the proposal is to increase the efficiency of the spring suspension of the wheels of the car under dynamic shock and increased static loads and to improve the comfort conditions for the driver and passengers.

3. Сущность полезной модели.3. The essence of the utility model.

Предлагаемый упругий элемент подвески автомобиля содержит стальную пружину, упругость которой зависит линейно от величины нагрузки, и отличается тем, что пространство между смежными витками стальной пружины полностью или частично заполнено упругим полимерным материалом, например, резиной, полиуретаном и т. п.The proposed elastic suspension element of the vehicle contains a steel spring, the elasticity of which depends linearly on the magnitude of the load, and is characterized in that the space between adjacent turns of the steel spring is completely or partially filled with an elastic polymer material, for example, rubber, polyurethane, etc.

Благодаря этому достигается переменная упругость подвески, увеличивающаяся по мере сжатия упругого элемента под действием внешней нагрузки.Due to this, a variable elasticity of the suspension is achieved, increasing as the elastic element is compressed under the action of an external load.

Поперечное сечение полимерного покрытия стального прутка витков пружины может быть различной формы: круглое кольцо, круглое кольцо с усеченными боковыми сегментами, кольцо с квадратным и прямоугольным периметром и т.д.The cross section of the polymer coating of the steel bar of the coil of the spring can be of various shapes: a round ring, a round ring with truncated side segments, a ring with a square and rectangular perimeter, etc.

с целью упрощения технологического процесса нанесения полимерного материала на стальной пруток витков пружины полимерное покрытие выполнено в виде трубы с продольным разрезом по всей длине, причем труба может быть прямой, а также предварительно сформованной свернутой в спираль по форме стальной пружины или в спираль Архимеда.in order to simplify the process of applying polymer material on a steel coil of spring coils, the polymer coating is made in the form of a pipe with a longitudinal section along the entire length, the pipe can be straight, as well as preformed, coiled into a spiral in the shape of a steel spring or into an Archimedes spiral.

Используя полимерный материал с различной упругостью и выбирая форму поперечного сечения трубы из полимерного материала, можно обеспечить требуемую зависимость изменения упругости подвески при воздействии статических и динамических нагрузок различной величины.Using a polymeric material with different elasticities and choosing a cross-sectional shape of a pipe made of a polymeric material, it is possible to provide the required dependence of the change in suspension elasticity under the influence of static and dynamic loads of various sizes.

Для надежной фиксации трубы из полимерного материала на витках стальной пружины подвески внутренний размер поперечного сечения трубы должен быть согласован с диаметром стального прутка, а внешний размер с шагом витков пружины.For reliable fixation of a pipe made of polymer material on the coils of the steel spring of the suspension, the inner dimension of the cross section of the pipe must be consistent with the diameter of the steel bar, and the outer dimension in increments of the coil of the spring.

Применение упругого элемента подвески автомобиля вместо пружины с буфером сжатия повышает эффективность работы подвески автомобиля при динамических ударных и повышенных статических нагрузках, а также улучшает условия комфортности для водителя и пассажиров автомобиля.The use of an elastic element of the car's suspension instead of a spring with a compression buffer increases the efficiency of the car's suspension under dynamic shock and increased static loads, and also improves comfort conditions for the driver and passengers of the car.

4. Перечень фигур чертежей.4. The list of figures of the drawings.

На чертеже Фиг. 1 приведен общий вид упругого элемента подвески автомобиля, содержащего стальную пружину 1 с полимерным покрытием прутка, выполненным в виде трубы 2, имеющей продольный разрез по всей длине и поперечное сечение в виде кольца. При этом пространство между смежными витками стальной пружины частично заполнено полимерным материалом, так как внешний диаметр трубы 2 полимерного покрытия Отр меньше шага t свободной пружины 1.In the drawing of FIG. 1 shows a General view of the elastic element of the suspension of the vehicle, containing a steel spring 1 with a polymer coating of the rod, made in the form of a pipe 2 having a longitudinal section along the entire length and cross section in the form of a ring. In this case, the space between adjacent turns of the steel spring is partially filled with polymer material, since the outer diameter of the pipe 2 of the polymer coating Ot is less than the step t of the free spring 1.

Прутка, выполненным в виде трубы 2, имеющей продольный разрез по всей длине и поперечное сечение в виде кольца с усеченными сегментами. Как видно, упругие элементы подвески, представленные на Фиг. 1 и Фиг. 2, отличаются формой поперечного сечения полимерного покрытия прутка пружины. Возможны и другие варианты форм поперечного сечения полимерного покрытия, при этом их выбор определяется условиями обеспечения требуемой зависимости изменения упругости подвески от нагрузки, а также возможностями технической реализации.A bar made in the form of a pipe 2 having a longitudinal section along the entire length and a cross section in the form of a ring with truncated segments. As can be seen, the elastic suspension elements shown in FIG. 1 and FIG. 2, differ in the cross-sectional shape of the polymer coating of the spring bar. Other variants of the cross-sectional shapes of the polymer coating are possible, and their choice is determined by the conditions for ensuring the required dependence of the suspension elasticity on the load, as well as the technical implementation possibilities.

5. Сведения, подтверждающие возможиость осуществления нолезной модели.5. Information confirming the feasibility of the noose model.

На представленном чертеже видно, что упругий элемент подвески автомобиля состоит из стальной пружины 1 и трубы из полимерного материала 2, имеющей продольный разрез и надетой на средние витки пружины. Крайние витки пружины остаются свободными, чтобы концы пружины вощли в посадочные чащки, предусмотренные конструкцией подвески автомобиля. На чертеже приняты следующие обозначения:In the drawing, it can be seen that the elastic suspension element of the vehicle consists of a steel spring 1 and a pipe of polymer material 2 having a longitudinal section and worn on the middle coils of the spring. The extreme turns of the spring remain free so that the ends of the spring are waxed into the landing cups provided for by the suspension structure of the car. In the drawing, the following notation:

Dcp - средний диаметр витков стальной пружины;Dcp is the average diameter of the turns of a steel spring;

d - диаметр стального прутка пружины;d is the diameter of the steel bar spring;

t - шаг витков свободной пружины;t is the pitch of the turns of the free spring;

Втр - внещний диаметр трубы из полимерного материала;Vtr is the external diameter of the pipe made of polymer material;

S - продольный разрез трубы из полимерного материала.S is a longitudinal section of a pipe made of a polymer material.

На чертеже показан упругий элемент, у которого пространство между смежными витками стальной пружины частично заполнено упругим полимерным материалом, при этом: Отр t.The drawing shows an elastic element in which the space between adjacent coils of a steel spring is partially filled with an elastic polymer material, with: Ot t.

Упругий элемент подвески автомобиля работает следующим образом.The elastic element of the suspension of the car operates as follows.

характеристиками стальной пружины, упругость которой пропорциональна приложенной нагрузке. При возникновении динамических ударных нагрузок, а также при увеличении загрузки автомобиля увеличивается сжатие уругого элемента, вследствие чего в работу автоматически включается полимерное покрытие, находящееся между витками стальной пружины и обеспечивающее непрерывное нелинейное увеличение упругости подвески по мере увеличения нагрузки. При этом нагрузка, передаваемая кузову, оказывается распределенной по окружности, длина которой определяется средним диаметром витков стальной пружины Dcp.characteristics of a steel spring, the elasticity of which is proportional to the applied load. With the occurrence of dynamic shock loads, as well as with an increase in the vehicle load, the compression of the other element increases, as a result of which the polymer coating located between the turns of the steel spring and providing a continuous nonlinear increase in suspension elasticity as the load increases is automatically activated. In this case, the load transmitted to the body is distributed around a circle, the length of which is determined by the average diameter of the turns of the steel spring Dcp.

В результате этих мер значительно уменьщается воздействие ударной нагрузки на кузов автомобиля, водителя и пассажиров. Одновременно выполняется требование по ограничению продольного сжатия стальной пружины, поскольку между ее витками находится полимер, сжимающийся до определенной конечной толщины. Вследствие этого неприятных стуков в подвеске автомобиля не возникает.As a result of these measures, the impact of shock on the car body, driver and passengers is significantly reduced. At the same time, the requirement to limit the longitudinal compression of the steel spring is fulfilled, since there is a polymer between its coils, which compresses to a certain final thickness. As a result, there are no unpleasant knocks in the car's suspension.

Нелинейная зависимость сжатия упругого элемента от величины нагрузки обусловлена свойствами упругого полимерного материала и формой поперечного сечения полимерного покрытия. В частности, если поперечное сечение полимерного покрытия имеет форму круглого кольца, то площадь контакта соседних витков нелинейно зависит от величины нагрузки и соответственно степени сжатия упругого элемента. Это обеспечивает нелинейное увеличение упругости подвески автомобиля с увеличением как статической, так и динамической нагрузок.The nonlinear dependence of the compression of the elastic element on the magnitude of the load is due to the properties of the elastic polymer material and the cross-sectional shape of the polymer coating. In particular, if the cross section of the polymer coating has the shape of a round ring, then the contact area of adjacent turns non-linearly depends on the load and, accordingly, the compression ratio of the elastic element. This provides a nonlinear increase in the suspension elasticity of the vehicle with an increase in both static and dynamic loads.

При полной загрузке автомобиля упругий элемент не только обеспечивает нелинейный режим работы подвески автомобиля при воздействии динамических ударных нагрузок, но и препятствует значительному уменьщению клиренса автомобиля при увеличении статической (Н агрузки.When the vehicle is fully loaded, the elastic element not only provides a non-linear mode of operation of the vehicle's suspension when exposed to dynamic shock loads, but also prevents a significant decrease in vehicle clearance with an increase in static (H load).

Таким образом, предлагаемый упругий элемент подвески автомобиля обеспечивает значительное улучшение потребительских свойств автомобиля. В частности, использование упругого элемента полностью избавляет владельца автомобиля от необходимости периодической замены пружин подвески из-за усталостного снижения упругости стальной пружины подвески, приводящей к просадке автомобиля.Thus, the proposed elastic suspension element of the car provides a significant improvement in consumer properties of the car. In particular, the use of an elastic element completely eliminates the need for the vehicle owner to periodically replace the suspension springs due to the fatigue reduction in the elasticity of the steel suspension spring, leading to vehicle drawdown.

Техническая реализация предлагаемого упругого элемента подвески не вызывает трудностей. Изготовлены и испытаны непосредственно в подвеске автомобиля два макетных образца упругого элемента подвески с резиновым покрытием. Результаты испытаний полностью подтверждают преимущества подвески автомобиля с упругими элементами вместо обычных пружин подвески с буферами сжатия.The technical implementation of the proposed elastic suspension element does not cause difficulties. Two prototypes of an elastic suspension element with a rubber coating were made and tested directly in the car suspension. The test results fully confirm the advantages of a car suspension with elastic elements instead of conventional suspension springs with compression buffers.

Claims (3)

1. Упругий элемент подвески автомобиля, содержащий стальную пружину, отличающийся тем, что пространство между смежными витками стальной пружины полностью или частично заполнено упругим полимером, например резиной.1. An elastic vehicle suspension element comprising a steel spring, characterized in that the space between adjacent turns of the steel spring is completely or partially filled with an elastic polymer, for example rubber. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что полимерное покрытие выполнено в виде трубы с продольным разрезом по всей длине, причем эта труба предварительно может формоваться как прямой, так и свернутой в спираль по форме стальной пружины или в спираль Архимеда. 2. The element according to claim 1, characterized in that the polymer coating is made in the form of a pipe with a longitudinal section along the entire length, moreover, this pipe can be preformed either straight or rolled into a spiral in the form of a steel spring or into a spiral of Archimedes. 3. Элемент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что внутренний размер поперечного сечения трубы из полимерного материала согласован с диаметром стального прутка витков пружины, а внешний размер - с шагом витков пружины, при этом упругость полимерного материала, форма поперечного сечения и длина трубы выбирается из условия обеспечения требуемой зависимости изменения упругости подвески от нагрузки и надежности фиксации трубы из полимерного материала на витках стальной пружины.

3. The element according to claims 1 and 2, characterized in that the internal size of the cross section of the pipe made of polymer material is consistent with the diameter of the steel bar of the coil of spring, and the external size is in increments of the coil of spring, while the elasticity of the polymer material, the shape of the cross section and length the pipe is selected from the condition of ensuring the required dependence of the change in the elasticity of the suspension on the load and the reliability of fixing the pipe made of polymer material on the coils of a steel spring.