RU2003496C1 - Цилиндропоршневое устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ципиндропоршнево- му устройств и может быть использовано в качестве амортизатора толчков и вибраций в колесных транспортных средствах. Устройство состоит из цилиндра и подвижного в нем в осевом направлении поршн  Последний соединен с уплотненно установленным и выведенным из цилиндра штоком и раздел ет цилиндр на две противоположно мен ющиес  по объему при движении поршн  полости. Полости цилиндра и компенсационна  полость содержат гидравлическое демпфирующее средство, при этом компенсационна  полость выполнена в виде кольцевой камеры, соосно окружающей цилиндр Компенсационна  полость полностью наполнена демпфирующей средой и ограничена по меньшей мере одной упругой окружной стенкой 9 зпф-лы. 2 ил

Description

Изобретение относитс  к устройству с цилиндром и поршнем и может быть использовано дл  применени  в качестве амортизатора толчков и колебаний колесных транспортных средств, состо щему из цилиндра с поршнем, подвижным в осевом направлении, причем поршень соединен с уплотненно выведенным из цилиндра штоком и раздел ет цилиндр на две полости измен ющегос  объема при движении поршн , причем эти полости сообщены одна с другой, одна из полостей цилиндра соединена с компенсационной полостью, причем полости цилиндра и компенсационна  полость содержат гидравлическую демпфирующую среду, компенсационна  полость выполнена в виде кольцевой камеры, окружающей цилиндр.

Подобное устройство с цилиндром и поршнем известно в качестве двухтрубного амортизатора из книги Lueger, Lexiben der TeebrtJk, Band 12, D.V.A.Stuttgart, 1967, s.589 и 590, f.3. В таком двухтрубном амортизаторе цилиндр состоит из двух соосных труб, которые соединены друг с другом донным клапаном, наход щимс  с области дна цилиндра. Внутренн   труба образует собственно цилиндр, а котором движетс  поршень . Образованна  между двум  трубами кольцева  в сечении полость служит дл  размещени  вытесненного при движении поршн  объема демпфирующей среды (масла ), дл  чего он в известных амортизаторах лишь частично наполнен маслом, а друга  его часть наполнена воздухом. При этом воздушна  полость должна быть такого объема , чтобы там могло разместитьс  как мае- ло, выжатое при наибольшем ходе цилиндра, так и разностный объем при температурном расширений масла. .Воздух за счет своей упругости обеспечивает обратное перетекание масла из компенсационной полости в цилиндр.

В этом амортизаторе основным недостатком  вл етс  то. что не предусмотрено никакого разделени  масла и воздуха, в результате нельз  произвольно выбирать рабочее положение амортизатора (масло всегда должно быть внизу) и при быстрых перемещени х поршн  возникает пенооб- разооание за счет смешивани  масла и воздуха . Кроме того, этот амортизатор непри тно чувствителен к изменени м температуры , так как давление воздуха внутри системы мен етс  с температутрой. следовательно , усилие и статический уровень (длина) также мен ютс  с температурой. За счет дросселировани  (демпфирований) в особенности гидравлической среды, если не говорить о внешних температурных воздействи х , таких как солнечное излучение и т.п., могут возникнуть температурные перепады до 100 150°С, что в замкнутом объеме газа всегда сопровождаетс  большим возрастением давлени .

Из указанного литературного источника (справочника) хот  и известны однотрубные амортизаторы, в которых компенсационна  полость разделительным элементом полностью отделена от газового объема, здесь при любом положении амортизатора не происходит непри тного смешивани  масла и воздуха, однако вследствие наличи  воздушной подушки также про вл етс  недостаток большой чувствительности к температуре. К тому же компенсационна  полость расположена над или под цилиндром , что ведет к увеличению строительной длины. Кроме того, известные амортизаторы работают в большинстве случаев с высоким начальным давлением воздуха, что ведет к высокой нежелательной во многих случа х жесткости амортизатора, амортизаторы особенно в колесных средствах желательно иметь м гкие и работающие при малых усили х.

8 основе предлагаемого изобретени  состоит задача так улучшить амортизатор этого рода, чтобы при простой, компактной

и дешевой в изготовлении конструкции были достигнуты независимость от температуры , а также м гкость - срабатывание при малых воздействующих усили х.

Длч этого компенсационна  полость

полностью заполнена маслом и ограничена по меньшей мере одной упругой окружной стенкой, 8 результате это устройство не имеет газового объема, так что все св занные с ним указанные недостатки отсутствуют . Таким образом, амортизатор чрезвычайно нечувствителен к температуре и ее изменени м и срабатывание его происходит при малых и практически посто нных нагрузках, так как вытесненной демпфирующей среде преп тствует лишь упругость компенсационной полости - ее упругой стенки. Эта упругость окружной стенки осуществл ет также возврат демпфирующей среды из компенсационной полости а цилиндр .

Vnpyiafl окружна  стенка крепитс  на укрепленной на свободном конце штока поршн  и доход щей до цилиндра защитной трубе. Это значит, что компенсационна  полость образована между защитной трубой и упругой окружной стенкой, причем компенсационна  полость сообщена проход щим в штоке поршн  каналом с одной из полостей цилиндра. При этом защитна  труба окружает цилиндр соосно с малым окружным люфтом и окружена упругой окружной стенкой. Возможно упругую стенку разместить в защитной трубе, т.е. между защитной трубой и цилиндром.

Амортизатор при компактной конструкции особе дешев и прост в изготовлении. Окружна  стенка выполнена в виде шланго- образной гильзы (резиноупругий шланг) и с одного конца крепитс  на свободном конце защитной трубы, так же как и с другого конца , крепитс  к фланцу на конце штока поршн  посредством шланговых хомутов. При этом канал в штоке поршн  выходит в осевую область между защитной трубой и фланцем через по меньше мере один поперечный канал и далее в компенсационную полость. Посредством изобретени  получают особо эффективное охлаждение демпфирующей среды в компенсационной полости, поскольку осуществл етс  принудительное охлаждение, так как при движени х поршн  измен етс  объем полости между цилиндром и защитной трубой, в окружную щель между цилиндром и защитной трубой входит и выходит внешний воздух, что в результате дает очень хорошую теплоотдачу .

Вследствие специального введени  демпфирующей среды через канал в штоке поршн  по вл етс  возможность в цилиндре , а именно в области конца, противоположного штоку поршн , где находитс  дно цилиндра, расположить клапан демпфировани  с особой характеристикой зависимости демпфировани  от хода поршн . Этот клапан демпфировани  состоит с одной стороны из расположенного в полости цилиндра , противоположной штоку поршн , направленного от дна цилиндра к поршню управл ющего штифта, а с другой стороны из св занного как с компенсационной полостью , так и с второй полостью цилиндра, окружающей шток поршн , осевого дроссельного отверсти  поршн . При этом вход щий в дроссельное отверстие при движении поршн  управл ющий штифт имеет сечение, мен ющеес  по длине штифта , так .что между штифтом и дроссельным отверстием остаетс  дроссельный канал с сечением, завис щим от положени  поршн  в цилиндре. В частности, управл ющий штифт имеет сечение, уменьшающеес  от его начала у дна цилиндра, поэтому демпфирование в выт нутом положении поршн  мало, а при вдвинутом положении поршн  в цилиндр увеличиваетс . Это выгодным образом способствует желательной м гкости, так как демпфирующий клапан в начале толчка , т.е. при начале вдвигани  поршн  в цилиндр, имеет большую площадь сечени 

дл  потока, котора  затем при БДВИЖОНИИ поршн  уменьшаетс  дл  демпфировани  толчка. Дл  получени  желаемой характеристики демпфировани  или его кривой управ5 л ющий штифт может иметь любые контуры. При этом особо выгодно, если управл ющий штифт в дно цилиндра ввернут на резьбе. Это позвол ет заменить его с изменением характеристики демпфирова10 ни  дл  согласовани  со специфическими требовани  применени  в эксплуатации.

На фиг.1 показан продольный разрез предлагаемого устройства с цилиндром и поршнем; на фиг.2 - примерна  хэрактери5 стика демпфировани  устройства с цилиндром и поршнем.

Устройство 2 состоит из цилиндра 4, открытого с одной стороны, и подвижного в

0 нем в осевом направлении поршн  6. Последний соединен с уплотненно выведенным с открытой стороны цилиндра 4 штоком 10 и делит цилиндр 4 на две противоположно измен емые по обьему при движении

5 поршн  полости цилиндра: одну на сторону, противоположной штоку 10 поршн  б, полость 12 и окружающую шток 10 другую полость 14. На свободном выступающем из цилиндра 4 конце шток 10 имеет показан0 ный схематично элемент креплени  16. Цилиндр 4 на конце, противоположном открытому концу, закрыт дном 18, которое также имеет элемент креплени  20.

В предпочтительном применении уст5 ройства 2 по изобретению оно используетс  в качестве амортизатора против толчков и колебаний, например, 8 колесном транспортном средстве, причем, в частности, шток 10 поршн  своим элементом креплени  16 со0 единен с рамой (не показана) транспортного средства (подпружиненна  масса), а цилиндр 4 своим элементом креплени  20, например , соединен с колесом (не показано) транспортного средства (неподпружинен5 на  масса),

Цилиндропоршневое устройство имеет компенсационную полость 22, котора  соос- но окружает снаружи цилиндр 4. Полости 12 и 14 цилиндра и компенсационна  полость

0 22 содержат, в частности, гидравлическое демпфирующее средство, причем компенсационна  полость 22 служит дл  приема демпфирующей жидкости, соответствующей ходу поршн . Обе полости цилиндра

5 сообщены друг с другом каналами поршн  6, а также предпочтительно двум  включенными навстречу друг другу обратными клапанами 24 и 26. Полость 12 цилиндра соединена также с компенсационной полостью 22.

Компенсационна  полость 22 полностью , т.е. без остаточного объема газа или воздуха, заполнена демпфирующей жидкостью , при этом она ограничиваетс  по мень- шей мере одной упругой окружной поверхностью (стенкой) 28. Цилиндропорш- невое устройство 2 имеет защитную трубу 30, укрепленную одним концом на консольном конце штока 10 поршн  6, а другим концом простирающуюс  соосно цилиндру 4 до переходной области между цилиндром и штоком поршн  . Упруга  окружна  поверхность 28 укреплена на защитной трубе 30, а компенсационна  полость 22 образована между защитной трубой 30 и упругой окружной стенкой 28. Полость 22 сообщена проход щим сквозь шок 10 поршн  каналом 32 с полостью 12 цилиндра,

Защитна  труба 30 окружает цилиндр 4 соосно с малым люфтом по окружности так, что образуетс  узка  кольцева  щель 34 между цилиндром 4 и защитной трубой. 30. Упруга  окружна  стенка 28 при этом выполнена в виде шланговой гильзы 36, т.е. в виде резиноупругого шланга, который покрывает защитную трубу извне. На одном конце шланговал гильза 36 крепитс  на консольном обращенном к цилиндру 4 конце защитной трубы 30, а другим концом крепитс  к фланцу 38, выступающему из защитной трубы 30, в частности, с помощью шлангового хомута 40. Канал 32, проход щий через шток 10, выходит при этом а осевую область между защитной трубой 30 и фланцем 38 через по меньшей мере один поперечный канал 42 с далее в компенсационную полость 22.

При вводе поршн  6 в цилиндр 4 перва  часть объема демпфирующей среды из полости 12 цилиндра идет а направлении сплошных стрелок через специально нагруженных пружиной обратный клапан 24 в полость 14, а втора  часть объема выходит также в направлении сплошных стрелок через канал 32 штока 10 поршн  и поперечные каналы 42 в. компенсационную полость 22, за счет чего упруго деформируютс  окружные стенки 28 или гильза 36, расшир  сь наружу (на фиг.1 показано пунктиром). При ослаблении пружины упругость окружной стенки 28 вызывает обратный поток демпфирующей жидкости из компенсационной полости 22 в направлении пунктирных стрелок через канал 32 штока в полость 12 цилиндра 4, Далее соответствующа  часть жидкости перетекает обратно из полости 12 через пружинно нагруженных обратный клапан 26 в первую полость цилиндра 12. Обратные клапаны 24 и 26 служат при этом известным образом дл  переключени  демпфировани , т.е. получени  ступеньки давлени  или нат жени . Обратные клапаны предпочтительно выполн ютс  в виде пластинчатых клапанов.

Выполнение по изобретению и устройство компенсационной полости 22 обеспечивает особенно эффективное охлаждение демпфирующей среды. Образованна  между цилиндром 4 и защитной трубой 30 по0 лость 44 при движени х поршн  мен етс  по объему и окружающий воздух то входит, то выходит из нее через кольцевую цель 34, при этом очень эффективно отводитс  тепло .

5 Цилиндро-поршневое устройство 2 имеет внутренний демпфирующий клапан 46 с зависимой от положени  поршн  характе- . ристикой демпфировани . Демпфирование при выт нутом положении поршн  должно

0 быть малым, а при вставлении поршн  б в цилиндр 4 должно увеличиватьс . Эта характеристика демпфировани  способствует решению поставленной перед изобретением задачи, так как в начале ввода поршн 

5 вследствие имеющегос  здесь малого демпфировани  требуетс  лишь мала  сила воздействи .

Клапан 46 демпфировани  состоит с одной стороны из расположенного в полости

D 12, укрепленного в дне 18 цилиндра вдоль оси управл ющего штифта 48, а с другой стороны из осевого дроссельного отверсти  50 поршн  б, причем дроссельное отверстие 50 св зано С5 компенсационеной полостью

5 22 каналом 32 в штоке 10 поршн , а также поперечным каналом в поршне и первым обратным клапаном 24 - с второй полостью цилиндра. Через демпфирующий клапан 46 проходит вс  демпфирующа  среда из поло0 сти 12 цилиндра, вытесн ема  оттуда с соответствующим демпфированием или дросселированием. Вход щий при перемещении поршн  в дроссельное отверстие 50 управл ющий штифт 48 имеет сечение, ме5 н ющеес  по его длине, так что между управл ющим штифтом и дроссельным отверстием дроссельный канал 52 имеет переменную площадь в зависимости от положени  поршн  а цилиндре. Чтобы получить

0 желаемые малые силы срабатывани  а начале толчка, т.е. в начале вхождени  поршн  6 из его выт нутого положени , дроссельный канал 52 в выт нутом конечном положении поршн  6 имеет максимальное сечение, оп5 редел емое его размером. Это значит, что управл ющий штифт 48 имеет такую длину, что, начина  с некоторого частичного вхождени  поршн  6, он достигает дроссельного отверсти  50 и входит в него. Дроссельный канал 52 с полностью введенном а него управн ющим штифтом в конечном положении поршн  6 должен иметь минимальное свободное сечение дл  потока, через которое возможен возврат демпфирущей среды.

Выгодно, если управл ющий штифт 48 на удаленном от поршн  6 и обращенном к дну 18 цилиндра конце 53 на определенной длине имеет сечение, почти соответствующее сечению дроссельного отверсти  50 поршн  б, обеспечивающее сильное дросселирование . В результате к концу хода поршн  6 обеспечиваетс  сильное дросселирование и добавочное демпфирование в конечном положении {гидравлическое торможение поршн  б), так что можно отказатьс  от внешних механических де- мпферов-буферов в конечном положении поршн  (так называемых ПУ-буферов).

Особенно выгодно, если управл ющий штифт 48 крепилс  бы в дне 18 цилиндра уплотненной резьбой 54, так как при этом очень легко снаружи без разборки остальной части цилиндропоршневого устройства заменить его другим управл ющим штифтом с измененным контуром, чтобы согласовать характеристику демпфировани  с определенными требовани ми или изменить их. Управл ющий штифт 48 со своей резьбовой частью и элементом креплени  20 составл ет одно целое.

На фиг.2 изображена зависимость силы демпфировани  F от скорости движени  поршн  V дл  предпочтительной формы исполнени  амортизатора или дл  предпочтительной формы исполнени  демпфирующего клапана 46. В начале движени  поршн  демпфирующа  сила очень мала и

Claims (10)

1. ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЕ УСТРОЙСТВО , в частности, дл  применени  в качестве амортизатора толчков и вибраций в колесных транспортных средствах, состо щее из цилиндра и подвижного в нем вдоль оси поршн , соединенного с уплотненно выведенным из цилиндра штоком, с образованием внутри поршн  двух противоположно мен ющихс  по объему полостей , сообщенных одна с другой, по меньшей мере одна из полостей соединена с компенсационной полостью, причем полости цилиндра и компенсационна  полость заполнены гидравлической демпфирующей средой, а компенсационна  полость выполнена в виде кольцевой камеры , соосно окружающей цилиндр, отличающеес  тем, что компенсационна  полость полностью заполнена демпфирующим.

затем медленно нарастает. В зависимости от контура управл ющего штифта 48 демпфирование может, например, на большом участке оставатьс  почти посто нным 5 и затем при желании снова уменьшатьс . На фиг.2 пунктирной линией показана характеристика демпфировани - пластинчатого демпфирующего клапана. Такой клапан в начале перемещени  поршн  имеет очень 10 большее, круто нарастающее демпфирова- ниее, что имеет недостаток большой действующей при этом силы. 8 противопложность этому демпфирующий клапан 46 имеет очень малую начальную силу срабатывани , что по15 вышает комфорт при предпочтительном применении демпфера в колесных транспортных средствах.

В невыгодной форме исполнени  ци- линдропоршневое устройство 2 в области

0 консольного конца штока 10 поршн  имеет еще один клапан 56. Этот клапан может служить добавочным демпфирующим кла- паномГпри этом может быть выполнен плавно регулируемым снаружи в зависимости от

5 нагрузки. Клапан 56 выполнен в виде регулируемого снаружи блокировочного клапана с конусом клапана и пружины толкателем 58 (клапан с седлом), с помощью которого можно гидравлически запирать соединение

0 между полостью 12 и компенсационной полостью 22 цилиндропоршневого устройства 2.

Изобретение не ограничено изображенным и описанным примером исполнени , а охватыеает все другие аналогично действу5 ющие исполнени  согласно изобретению.

(56) Lueger. Lexiben der Technik. Band 12.D.V.A.Stuttgart, 1967. S.589. 590, f.3.

0 u средством и ограничена по меньшей мере

одной упругой окружной стенкой.

2.Устройство по п.1, отличающеес  тем. что упруга  окружна  стенка смонтирована на укрепленной на консольном конце штока поршн  и проход щей в осевом направлении до цилиндра защитной трубе с образованием компенсационной полости между защитной трубой и упругой

0 окружной стенкой, причем компенсационна  полость соединена через канал, проход щий в штоке поршн , по меньшей мере с одной из полостей цилиндра.

3.Устройство по п.2, отличающеес  5 тем, что защитной трубой соосно с малым

окружным люфтом окружен цилиндр, а за- щитнйч труба снаружи окружена окружной стенкой.

4.Устройство по п.2 или 3, отличающе- ес  тем, что окружна  стенка выполнена в

5

виде шлангообразной гильзы и с одного конца укреплена на обращенном к цилиндру конце защитной трубы, а с другой стороны укреплена на проход щем за защитную трубу, укрепленном на штоке фланце посредством шлангового хомута, причем канал штока поршн  выходит в области между защитной трубой и фланцем через по меньшей мере один поперечный канал в компенсационную полость.

5.Устройство по пп.1 - 4, отличающеес  тем, что оно снабжено внутренним демпфирующимклапаномс демпфированием, завис щим от положени  поршн , причем демпфирование в выт нутом положении поршн  мало, а при вставлении поршн  в% цилиндр увеличиваетс .

6.Устройство по п.5, отличающеес  тем, что демпфирующий клапан состоит с одной стороны из управл ющего штифта, расположенного в полости цилиндра, противоположной штоку поршн , и простирающегос  от дна цилиндра по оси в направлении к поршню, а с другой стороны - из осевого дроссельного отверсти  поршн , соедин ющего компенсационную полость и вторую кольцевую окружающую шток поршн  полость цилиндра, причем вход щий при перемещени х поршн  в дроссельное отверстие управл ющий штифт выполнен с сечением, измен ющимс  по его длине, с образованием между управл ющим штифтом и дроссельным отверстием дроссельного канала с измени- i ющимс  сечением дл  потока в зависимости от положени  поршн .

7.Устройство по п.б, отличающеес  тем, что дроссельный канал в выт нутом конечном положении поршн  имеет максимальное сечение дл  потока, а во вставJQ ленном конечном положении поршн  - определенное минимальное сечение дл  обеспечени  обратного вытекани  демпфирующей среды.

8.Устройство по п,6 или 7, отличающе- 5 вс  тем. что управл ющий штифт, в частности , посредством уплотненного резьбового соединени  укреплен в дне цилиндра с возможностью смены,

9.Устройство по nn.t - 8, отличающеес  тем, что обе полости цилиндра через каналы поршн , а также через два включенных встречно обратных клапана соединены одна с другой.

5

10.Устройство по пп.1 - 9, отличающеес  тем. что оно снабжено клапаном, установленным на консольном конце штока поршн  в соединении между первой поло-

Q стью цилиндра и компенсационной поло стью и служащим в качестве демпфирующего клапана с устанавливаемым снаружи демпфированием или в качестве приводимого снаружи блокирующего

5 клапана.

4-2