RU157974U1 - Амортизатор - Google Patents

Abstract

Амортизатор, содержащий цилиндр, установленный в нем шток с поршнем, образующие с цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, расположенную в верхней части цилиндра, и инерционное устройство, включающее маховик и два входных канала, один из которых соединен с надпоршневой полостью в верхней части цилиндра, а другой соединен с подпоршневой полостью в нижней части цилиндра, отличающийся тем, что инерционное устройство содержит вал с лопастями и ролики, каждый из которых имеет в средней части выемки под лопасти вала и контактирует с цилиндрической поверхностью вала, на одном конце которого закреплен маховик, а на другом конце закреплена центральная шестерня, находящаяся в зацеплении с шестернями, закрепленными на одном из концов роликов для синхронизации вращения вала и роликов, предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя выполнены в виде саморегулируемых в зависимости от давления устройств, каждое из которых включает установленный в поршне ступенчатый поршень, образующий с поршнем полость большей ступени, кольцевую полость и полость меньшей ступени, причем в предохранительном клапане хода сжатия полость большей ступени соединена с подпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с подпоршневой полостью и сообщается с надпоршневой полостью при опускании ступенчатого поршня вниз, в предохранительном клапане хода отбоя полость большей ступени соединена с надпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с надпоршневой полостью и сообщается с подпо

Description

Предлагаемый амортизатор относится к инерционным устройствам для гашения колебаний виброизолируемых объектов и предназначен для применения преимущественно в подвесках транспортных средств совместно с упругими несущими элементами повышенной жесткости, например, в подвесках грузовых автомобилей.

Известен амортизатор с механической передачей, содержащий две опоры, одна из которых соединена с корпусом, а другая с полым штоком, установленным с возможностью осевого движения в корпусе. Внутри корпуса установлен маховик в виде цилиндра, нижний торец которого взаимодействует через подпружиненный фрикционный диск с винтом, установленным с возможностью вращения в нижней части корпуса. На винте установлена шариковая гайка, закрепленная на нижнем конце полого штока. При низкочастотном возвратно-поступательном движении опор происходит возвратно-вращательное движение » маховика, что увеличивает инерционность подвески и снижает частоту ее собственных колебаний. При высокочастотных колебаниях подвески маховик остается практически неподвижным, и фрикционный диск проскальзывает по маховику, обеспечивая неупругое сопротивление амортизатора на ходах сжатия и отбоя. В результате снижения собственной частоты колебаний подвески повышается плавность хода транспортного средства (патент РФ 2142586 РФ, кл. F16F 7/10, B60G 13/18, Бюл. №34, 1999).

Недостатком данного амортизатора с механической передачей является ограниченный ресурс его работы из-за невысокой долговечности фрикционного диска особенно при высокочастотных режимах работы подвески, а также нестабильность момента трения фрикционной пары, вследствие износа.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является амортизатор, содержащий цилиндр, установленный в нем шток с поршнем, образующие с цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через подпружиненные предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, расположенную в верхней части цилиндра, и инерционное устройство, выполненное в виде установленного снаружи цилиндра шестеренного гидромотора, включающего две шестерни, одна из которых имеет вал с установленным на нем маховиком, и два входных канала, один из которых соединен с надпоршневой полостью в верхней части цилиндра, а другой соединен с подпоршневой полостью в нижней части цилиндра. При низкочастотных ходах сжатия и отбоя амортизатора предохранительные клапаны закрыты и жидкость между надпоршневой и подпоршневой полостями течет через гидромотор, вызывая знакопеременное вращение маховика, что обеспечивает увеличение момента инерции и снижение собственной частоты колебаний подвески транспортного средства. При высокочастотных работе амортизатора маховик остается практически неподвижным, а жидкость между надпоршневой и подпоршневой полостями течет через предохранительные клапаны ходов сжатия и отбоя, обеспечивая неупругое сопротивление амортизатора [Новиков, В.В. Виброзащитные свойства подвесок автотранспортных средств: монография / В.В. Новиков, И.М. Рябов, КБ. Чернышов; ВолгГТУ. - Волгоград, 2009, с. 303, рис. 7.29].

Недостатком данного амортизатора является значительная осевая сила страгивания на ходах сжатия и отбоя, что связано с низким КПД и большим внутренним сопротивлением, возникающим при работе шестеренного гидромотора. Это приводит к блокировке подвески при колебаниях с малой амплитудой и снижению плавности хода транспортного средства. Кроме того, недостатком данного амортизатора является отсутствие регулирования его инерционно-гидравлических характеристик в зависимости от амплитуды колебаний и степени загрузки транспортного средства.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции амортизатора, обеспечивающего малую силу страгивания и высокий КПД механизма преобразования возвратно-поступательного движения штока в возвратно-вращательное движение маховика, а также обеспечивающего саморегулирование его инерционно-гидравлических характеристик в зависимости от амплитуды колебаний и степени загрузки транспортного средства.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение плавности хода и скорости движения транспортного средства с различной степенью загрузки, особенно при движении по неровным дорогам и местности.

Данная техническая задача решается тем, что в амортизаторе, содержащем цилиндр, установленный в нем шток с поршнем, образующие с цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, расположенную в верхней части цилиндра, и инерционное устройство, включающее маховик и два входных канала, один из которых соединен с надпоршневой полостью в верхней части цилиндра, а другой соединен с подпоршневой полостью в нижней части цилиндра, инерционное устройство содержит вал с лопастями и ролики, каждый из которых имеет в средней части выемки под лопасти вала и контактирует с цилиндрической поверхностью вала, на одном конце которого закреплен маховик, а на другом конце закреплена центральная шестерня, находящаяся в зацеплении с шестернями, закрепленными на одном из концов роликов для синхронизации вращения вала и роликов, предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя выполнены в виде саморегулируемых в зависимости от давления устройств, каждое из которых включает установленный в поршне ступенчатый поршень, образующий с поршнем полость большей ступени, кольцевую полость и полость меньшей ступени, причем в предохранительном клапане хода сжатия полость большей ступени соединена с подпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с подпоршневой полостью и сообщается с надпоршневой полостью при опускании ступенчатого поршня вниз, в предохранительном клапане хода отбоя полость большей ступени соединена с надпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с надпоршневой полостью и сообщается с подпоршневой полостью при подъеме ступенчатого поршня вверх, а кольцевые полости предохранительных клапанов хода отбоя и хода сжатия, соединены с глухим осевым отверстием, выполненным в штоке и соединенным в нижней части штока с атмосферой.

Благодаря тому что, в амортизаторе, содержащем цилиндр, установленный в нем шток с поршнем, образующие с цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, расположенную в верхней части цилиндра, и инерционное устройство, включающее маховик и два входных канала, один из которых соединен с надпоршневой полостью в верхней части цилиндра, а другой соединен с подпоршневой полостью в нижней части цилиндра, инерционное устройство содержит вал с лопастями и ролики, каждый из которых имеет в средней части выемки под лопасти вала и контактирует с цилиндрической поверхностью вала, на одном конце которого закреплен маховик, а на другом конце закреплена центральная шестерня, находящаяся в зацеплении с шестернями, закрепленными на одном из концов роликов для синхронизации вращения вала и роликов, обеспечивается высокий КПД механизма преобразования возвратно-поступательного движения штока в возвратно-вращательное движение маховика и малая сила страгивания на ходе сжатия и ходе отбоя амортизатора, что существенно повышает плавность хода и скорость движения грузовых автомобилей, особенно при их движении по неровным дорогам и местности.

Вследствие того, что предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя выполнены в виде саморегулируемых в зависимости от давления устройств, каждое из которых включает установленный в поршне ступенчатый поршень, образующий с поршнем полость большей ступени, кольцевую полость и полость меньшей ступени, причем в предохранительном клапане хода сжатия полость большей ступени соединена с подпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с подпоршневой полостью и сообщается с надпоршневой полостью при опускании ступенчатого поршня вниз, в предохранительном клапане хода отбоя полость большей ступени соединена с надпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с надпоршневой полостью и сообщается с подпоршневой полостью при подъеме ступенчатого поршня вверх, а кольцевые полости предохранительных клапанов хода отбоя и хода сжатия, соединены с глухим осевым отверстием, выполненным в штоке и соединенным в нижней части штока с атмосферой, обеспечивается автоматическое упругое поджатие предохранительных клапанов хода сжатия и хода отбоя с усилием, равным произведению площади поперечного сечения кольцевой полости на давление, действующее на большую ступень поршня. В результате усилие поджатая предохранительных клапанов хода сжатия и хода отбоя зависит от изменения давлений в полостях амортизатора, а значит от амплитуды колебаний подвески и степени загрузки транспортного средства, что приводит к повышению плавности хода и скорости движения автомобиля с различной степенью загрузки, особенно при движении по неровным дорогами местности.

На фиг. 1 изображен общий вид амортизатора, на фиг. 2 изображен разрез по A-A на фиг. 1.

Амортизатор содержит цилиндр 1, в котором установлен шток 2 с поршнем 3, делящим цилиндр 1 на надпоршневую 4 и подпоршневую 5 полости. В верхней части цилиндра 1 размещена компенсационная камера 6, отделенная от надпоршневой полости 4 плавающим поршнем 7.

Компенсационная камера 6 заполнена газом. Надпоршневая полость 4 и подпоршневая полость 5 заполнены жидкостью, и сообщаются между собой через предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя.

В поршне 3 установлены предохранительный клапан хода сжатия и предохранительный клапан хода отбоя, выполненные в виде саморегулируемых в зависимости от давления устройств.

Предохранительный клапан хода сжатия включает установленный в поршне 3 ступенчатый поршень 8, образующий с поршнем 3 полость большей ступени 9, полость меньшей ступени 10 и кольцевую полость 11.

Предохранительный клапан хода отбоя включает установленный в поршне 3 ступенчатый поршень 12, образующий с поршнем 3 полость большей ступени 13, полость меньшей ступени 14 и кольцевую полость 15.

В предохранительном клапане хода сжатия полость большей ступени 9 соединена с подпоршневой полостью 5, кольцевая полость 11 соединена с глухим осевым отверстием 16, полость меньшей ступени 10 соединена с подпоршневой полостью 5 посредством канала 17 и сообщается с надпоршневой полостью 4 при опускании ступенчатого поршня 8 вниз вместе с обратным клапаном 18.

В предохранительном клапане хода отбоя полость большей ступени 13 соединена с надпоршневой полостью 4, кольцевая полость 15 соединена с глухим осевым отверстием 16, полость меньшей ступени 14 соединена с надпоршневой полостью 4 посредством канала 19 и сообщается с подпоршневой полостью при подъеме ступенчатого поршня 12 вверх вместе с обратным клапаном 20.

В верхней части цилиндра 1 выполнено верхнее радиальное отверстие 21, соединяющее надпоршневую полость 4 с верхним гидравлическим каналом 22. В нижней части цилиндра 1 выполнено нижнее радиальное отверстие 23, соединяющее подпоршневую полость 5 с нижним гидравлическим каналом 24.

В штоке 2 выполнено глухое осевое отверстие 16, которое соединено с атмосферой через радиальное отверстие 25, выполненное на нижнем конце штока 2.

Снаружи цилиндра 1 установлено инерционное устройство, включающее корпус 26 с двумя входными каналами 27 и 28. Внутри корпуса 26 установлен вал 29 с тремя лопастями 30 в средней части и два ролика 31 и 32, каждый из которых имеет в средней части выемки 33 под лопасти 30 вала 29 и контактирует с цилиндрической поверхностью вала 29.

На правом конце вала 29 закреплен маховик 34, а на левом конце вала 29 закреплена центральная шестерня 35 (фиг. 2) входящая в зацепление с шестернями 36 и 37 (шестерня 37 на фиг. 2 не видна, ввиду того что находится под шестерней 36), установленными на левых концах роликов 31 и 32. Числа зубьев центральной шестерни 35 и шестерен 36 и 37 подобраны таким образом, чтобы обеспечить синхронное вращение вала 29 и перекатывающихся по нему роликов 31 и 32 с учетом свободного вхождения лопастей 30 в выемки 33. Для снижения сопротивления вращению вал 29 и ролики 31 и 32 установлены в корпусе 26 на подшипниках качения 38 и 39, соответственно. Корпус 26, вал 29 с лопастями 30 и ролики 31 и 32 с выемками 33 образуют внутренние полости 40 и 41, герметичные друг относительно друга при любом взаимном положении вала 29 и роликов 31 и 32 в корпусе 26. Входной канал 27 соединен верхним каналом 22 с надпоршневой полостью 4 и сообщен с внутренней полостью 40. Входной канал 28 соединен нижним каналом 24 с подпоршневой полостью 5 и сообщен с внутренней полостью 41.

Амортизатор работает следующим образом.

При низкочастотном возвратно-поступательном движении штока 2 и цилиндра 1 предохранительные клапан хода сжатия и предохранительный клапан хода отбоя закрыты, вследствие чего жидкость между надпоршневой 4 и подпоршневой 5 полостями течет через инерционное устройство, создающее инерционное сопротивление.

На ходе сжатия поршень 3 вместе со штоком 2 входят в цилиндр 1. При этом плавающий поршень 7 перемещается вверх, сжимая газ в компенсационной камере 6. Под действием перепада давлений жидкость из надпоршневой полости 4 перетекает в подпоршневую полость 5 через верхнее радиальное отверстие 21, верхний канал 22, входной канал 27, внутренние полости 40 и 41, входной канал 28, нижний канал 24 и нижнее радиальное отверстие 23. При течении жидкости из внутренней полости 40 во внутреннюю полость 41 происходит вращение против хода часовой стрелки вала 29, по наружной поверхности которого перекатываются ролики

31 и 32, синхронно вращающиеся по ходу часовой стрелки за счет зацепления центральной шестерни 35 с шестернями 36 и 37. Вместе с валом 29 против хода часовой стрелки вращается и маховик 34, создавая инерционное сопротивление на ходе сжатия амортизатора.

На ходе отбоя поршень 3 вместе со штоком 2 выходят из цилиндра 1. При этом плавающий поршень 7 под действием давления газа в компенсационной камере 6 перемещается вниз. Под действием перепада давлений жидкость из подпоршневой полости 5 перетекает в надпоршневую полость 4 через нижнее радиальное отверстие 23, нижний канал 24, входной канал 28, внутренние полости 41 и 40, входной канал 27, верхний канал 22 и верхнее радиальное отверстие 21. При течении жидкости из внутренней полости 41 во внутреннюю полость 40 происходит вращение по ходу часовой стрелки вала 29, по наружной поверхности которого перекатываются ролики 32 и 31, синхронно вращающиеся против хода часовой стрелки за счет зацепления центральной шестерни 35 с шестернями 36 и 37. Вместе с валом 29 по ходу часовой стрелки вращается и маховик 34, создавая инерционное сопротивление на ходе отбоя амортизатора.

При перекатывании роликов 32 и 31 по валу 29 его три лопасти 30 герметично скользят по внутренней поверхности корпуса 26 и свободно входят в выемки 33 роликов 32 и 31. Перекатывание роликов 32 и 31 по валу 29 и их вращение в корпусе 26 на подшипниках качения 39 и 38 обеспечивает снижение сил внутреннего сопротивления и силу страгивания амортизатора, реализующего высокий КПД механизма преобразования возвратно-поступательного движения штока 2 и цилиндра 1 в возвратно-вращательное движение маховика 34.

В результате возвратно-вращательного движения маховика 34, увеличивается инерционность подвески и снижается собственная частота ее колебаний, вследствие чего повышается плавность хода и скорость движения транспортного средства.

При высоких скоростях сжатия и отбоя амортизатора маховик 34 остается практически неподвижным, блокируя течение жидкости через инерционное устройство. При этом перетекание жидкости между надпоршневой полостью 4 и подпоршневой полостью 5 происходит в основном через предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя, обеспечивающие неупругое гашение колебаний с разным сопротивлением, зависящим от давлений в надпоршневой полости 4 и подпоршневой полости 5, которые определяются давлением газа в компенсационной камере 6.

На ходе сжатия при превышении усилия предварительного поджатая ступенчатого поршня 8 происходит открытие обратного клапана хода сжатия 18, который вместе со ступенчатым поршнем 8 перемещается вниз. Перемещение ступенчатого поршня 8 вниз вызывает засасывание атмосферного воздуха в кольцевую полость 11 через глухое осевое отверстие 16 и радиальное отверстие 25 и вытеснение жидкости из полости большей ступени 9 в подпоршневую полость 5. При этом жидкость из надпоршневой полости 4 течет в подпршневую полость 5 через полость меньшей ступени 10 и канал 17.

На ходе отбоя при превышении усилия предварительного поджатая ступенчатого поршня 12 происходит открытие обратного клапана хода отбоя 20, который вместе со ступенчатым поршнем 12 перемещается вверх. Перемещение ступенчатого поршня 12 вверх вызывает засасывание атмосферного воздуха в кольцевую полость 15 через глухое осевое отверстие 16 и радиальное отверстие 25 и вытеснение жидкости из полости большей ступени 13 в надпоршневую полость 4. При этом жидкость из подпоршневой полости 5 течет в надпоршневую полость 4 через полость меньшей ступени 14 и канал 19.

При увеличении степени загрузки транспортного средства поршень 3 и плавающий поршень 7 перемещаются вверх. Это приводит к увеличению давление газа в компенсационной камере 6 и увеличению силы предварительного поджатия ступенчатых поршней 8 и 12. В соответствии с изменением давления происходит автоматическое изменение усилий открытия предохранительных клапанов хода сжатия и хода отбоя, что необходимо для эффективного гашения колебаний и повышения плавности хода груженного и негруженного транспортного средства при его движении по разбитым дорогам.

В результате применения заявленного амортизатора в подвеске транспортного средства обеспечивается существенное повышение плавности хода и скорости движения по неровным дорогам и местности при сохранении высокой жесткости несущих упругих элементов, необходимой для реализации заданной грузоподъемности и устойчивости движения.

Claims (1)

1. Амортизатор, содержащий цилиндр, установленный в нем шток с поршнем, образующие с цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, расположенную в верхней части цилиндра, и инерционное устройство, включающее маховик и два входных канала, один из которых соединен с надпоршневой полостью в верхней части цилиндра, а другой соединен с подпоршневой полостью в нижней части цилиндра, отличающийся тем, что инерционное устройство содержит вал с лопастями и ролики, каждый из которых имеет в средней части выемки под лопасти вала и контактирует с цилиндрической поверхностью вала, на одном конце которого закреплен маховик, а на другом конце закреплена центральная шестерня, находящаяся в зацеплении с шестернями, закрепленными на одном из концов роликов для синхронизации вращения вала и роликов, предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя выполнены в виде саморегулируемых в зависимости от давления устройств, каждое из которых включает установленный в поршне ступенчатый поршень, образующий с поршнем полость большей ступени, кольцевую полость и полость меньшей ступени, причем в предохранительном клапане хода сжатия полость большей ступени соединена с подпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с подпоршневой полостью и сообщается с надпоршневой полостью при опускании ступенчатого поршня вниз, в предохранительном клапане хода отбоя полость большей ступени соединена с надпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с надпоршневой полостью и сообщается с подпоршневой полостью при подъеме ступенчатого поршня вверх, а кольцевые полости предохранительных клапанов хода сжатия и хода отбоя соединены с глухим осевым отверстием, выполненным в штоке и соединенным в нижней части штока с атмосферой.

   

Images