RU2086828C1

RU2086828C1 - Vehicle suspension pneumohydraulic spring

Info

Publication number: RU2086828C1
Application number: RU93018852A
Authority: RU
Inventors: В.В. Новиков; И.М. Рябов; К.В. Чернышов
Original assignee: Волгоградский Политехнический Институт
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1993-04-12
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: pneumohydraulic spring has working cylinder with cover provided with stop, piston with hollow rod installed in working cylinder to form pneumatic and hydraulic spaces and provided with bottom with channel, cup-type oil collector secured on rod bottom to enclose, through seal, working cylinder, pump installed in hollow rod and provided with body fixed on rod bottom and stepped plunger installed in body which divides body into plunger space communicating through channel in bottom with oil collector, and circular space. One one-sided cup is installed in pump body, and the other, on larger step of plunger. Compression spring is installed in plunger space. EFFECT: improved quality of suspension. 1 dwg

Description

Изобретение относится к пневмогидравлическим подвескам транспортных средств, в частности к рессорам таких подвесок. The invention relates to pneumatic-hydraulic suspensions of vehicles, in particular to springs of such suspensions.

Известна пневмогидравлическая рессора (авт. св. 159411, B 60 G 17/04, 1963 г.), содержащая основной цилиндр, поршень с полым штоком, в котором размещена камера противодавления, связанная через соединительные трубки с кольцевой полостью между основным цилиндром и полым штоком, маслосборник с двумя уплотнениями полого штока и аксиально расположенный плунжерный насос, состоящий из полого плунжера, верхний конец которого закреплен на основном цилиндре, глухой гильзы, верхний конец которой закреплен в поршне, размещенного в гильзе подпружиненного клапана, перекрывающего осевое отверстие полого плунжера в конце хода сжатия, и трубки, соединяющей камеру сжатия глухой гильзы с основной надпоршневой полостью через обратный клапан, установленный в поршне. Known pneumohydraulic spring (ed. St. 159411, B 60 G 17/04, 1963), containing the main cylinder, a piston with a hollow rod, in which there is a back-pressure chamber connected through connecting tubes with an annular cavity between the main cylinder and the hollow rod , an oil pan with two hollow stem seals and an axially arranged plunger pump, consisting of a hollow plunger, the upper end of which is fixed to the main cylinder, a blind sleeve, the upper end of which is fixed in the piston located in the spring-loaded valve sleeve and overlapping the hollow axial bore in the plunger end of the compression stroke, and tubes connecting the hollow sleeve with the main compression chamber above the piston cavity via a check valve mounted in the piston.

Данная рессора имеет низкий технический уровень, обусловленный сложностью конструкции плунжерного насоса и невозможностью возвращения им утечек газа, накапливающихся в маслосборнике вместе с утечкой жидкости. Кроме того, при попадании газа в камеру сжатия гильзы эффективность работы насоса резко снижается, что связано с большим конечным объемом в камере сжатия гильзы. Опыт эксплуатации данных рессор на первых автосамосвалах БелАЗ-540 и 548 показал, что наличие плунжерного насоса резко снижает надежность всей рессоры. Поэтому на современных автосамосвалах БелАЗ грузоподъемностью 27 и 40 т применяют рессоры без насоса (Циперфин И.М. Казарез А.Н. Техническое обслуживание и ремонт автосамосвалов БелАЗ: Учеб. М. Высш. шк. 1982, см. с. 49. 51). This spring has a low technical level, due to the complexity of the design of the plunger pump and the inability to return gas leaks that accumulate in the oil sump along with the fluid leak. In addition, when gas enters the sleeve compression chamber, the pump efficiency decreases sharply, due to the large final volume in the sleeve compression chamber. The experience of operating these springs on the first BelAZ-540 and 548 dump trucks showed that the presence of a plunger pump sharply reduces the reliability of the entire spring. Therefore, on modern BelAZ dump trucks with a carrying capacity of 27 and 40 tons, springs without a pump are used (Tsiperfin I.M. Kazarez A.N. Maintenance and repair of BelAZ dump trucks: Textbook M. Higher school bus. 1982, see p. 49. 51) .

Наиболее близкими из известных технических решений являются пневмогидравлические рессоры подвески транспортного средства (авт.св. 572110, кл.F 16 F 9/06, 1972 г. или см. журнал "Автомобильная промышленность" N 6 за 1984 г.), содержащие рабочий цилиндр с крышкой, имеющей упор, установленный в рабочем цилиндре поршень с полым штоком, имеющим днище с каналом, маслосборник, выполненный в виде стакана, закрепленного на днище штока с охватом через уплотнитель рабочего цилиндра, и насос, включающий неподвижно закрепленный на днище штока корпус с размещенной в нем ступенчатой гильзой, в которой подвижно установлен ступенчатый плунжер, отделяющий в гильзе нижнюю полость, сообщенную через клапан всасывания и канал в днище с маслосборником и, через клапан нагнетания, установленный в плунжере, с гидравлической полостью цилиндра, среднюю кольцевую полость, постоянно сообщенную с гидравлической полостью цилиндра через каналы в плунжере, взаимодействующим при ходе сжатия рессоры с упором, и верхнюю кольцевую полость, постоянно соединенную через каналы в корпусе и канал в днище с маслосборником. The closest known technical solutions are pneumohydraulic springs of the vehicle suspension (autosw. 572110, class F 16 F 9/06, 1972 or see the journal "Automotive industry" N 6 for 1984), containing a working cylinder with a cover having a stop, a piston with a hollow stem having a bottom with a channel installed in the working cylinder, an oil pan made in the form of a cup mounted on the stem bottom with coverage through the sealing of the working cylinder, and a pump including a housing fixedly mounted on the stem bottom with the housing in n m stepped sleeve, in which a stepped plunger is movably mounted, separating the lower cavity in the sleeve, communicated through the suction valve and the channel in the bottom with the oil pan and, through the discharge valve installed in the plunger, with the hydraulic cylinder cavity, the middle annular cavity constantly in communication with the hydraulic the cylinder cavity through the channels in the plunger, which interacts with the spring during compression of the spring, and the upper annular cavity, which is constantly connected through the channels in the housing and the channel in the bottom with the oil pan.

Данная рессора имеет низкий технический уровень, обусловленный сложностью и низкой надежностью конструкции насоса и невозможностью возвращения утечек газа вследствие большого конечного объема нижней подплунжерной полости, что снижает надежность всей рессоры. This spring has a low technical level due to the complexity and low reliability of the pump design and the inability to return gas leaks due to the large final volume of the lower sub-plunger cavity, which reduces the reliability of the entire spring.

Новый технический результат достигается тем, что пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства, содержащая рабочий цилиндр с крышкой, имеющей упор, установленный в рабочем цилиндре с образованием пневматической и гидравлической полостей, поршень с полым штоком, имеющим днище с каналом, маслосборник в виде стакана, закрепленного на днище штока с охватом через уплотнитель рабочего цилиндра, размещенный в полом штоке насос, включающий неподвижно закрепленный на днище штока корпус и установленный в нем ступенчатый плунжер, делящий полость последнего на плунжерную, сообщенную через канал в днище с маслосборником и кольцевую полость, снабжена двумя односторонними манжетами, одна из которых установлена в корпусе насоса, другая на большей ступени плунжера, и пружиной сжатия, установленной в плунжерной полости. A new technical result is achieved by the fact that the air-hydraulic spring of the vehicle suspension, comprising a working cylinder with a cover having a stop installed in the working cylinder to form pneumatic and hydraulic cavities, a piston with a hollow rod having a bottom with a channel, an oil pan in the form of a glass mounted on the bottom of the rod with coverage through the seal of the working cylinder, a pump located in the hollow stem, including a housing fixedly mounted on the bottom of the rod and a step plunger installed in it, dividing the cavity of the latter into a plunger, communicated through a channel in the bottom with an oil pan and an annular cavity, is equipped with two one-sided cuffs, one of which is installed in the pump casing, the other at a larger stage of the plunger, and a compression spring installed in the plunger cavity.

На чертеже изображена предлагаемая пневмогидравлическая рессора, продольный разрез. The drawing shows the proposed pneumohydraulic spring, longitudinal section.

Пневмогидравлическая рессора содержит рабочий цилиндр 1 с пневматической полостью 2, который сверху закрыт крышкой 3. В рабочем цилиндре 1 размещен поршень 4 с уплотнением 5 и полым штоком 6. Пневматическая полость 2 свободно сообщается с гидравлической полостью 7 через отверстие 8 в поршне 4. В поршне 4 выполнено центральное отверстие 9, в котором подвижно установлен упор 10, закрепленный в крышке 3. В средней части упора выполнен продольный паз 11, который может иметь переменное сечение для обеспечения эффективности гашения колебаний как груженого, так и не груженого автомобиля. Кольцевая полость 12, образованная поверхностями цилиндра 1 и полого штока 6, сообщается с центральным отверстием 9 через радиальный канал 13 в поршне 4. В поршне 4 установлен обратный клапан 14, сообщающий гидравлическую полость 7 с полостью канала 13. Полый шток 6 проходит через крышку 15, в которой установлена уплотнительная манжета 16, и снизу закрыт днищем 17, являющимся нижней опорой рессоры. В центре днища 17 по оси рессоры установлен насос, включающий корпус 18, размещенный в нем ступенчатый плунжер 19 и пружину сжатия 20, выполненную из пакета тарельчатых пружин, поджимающих плунжер 19 к верхней части корпуса 18. Ступенчатый плунжер 19 уплотнен к поверхности корпуса 18 двумя резиновыми односторонними манжетами 21 и 22 с манжетодержателями 23 и 24, установленными, соответственно, в корпусе 18 и на большей ступени плунжера 19. Ступенчатый плунжер 19 образует с корпусом 18 кольцевую полость 25 и плунжерную полость 26, постоянно сообщенную с маслосборником 27 через канал 28 с входным отверстием 29, выполненный в днище 17. Маслосборник 27 выполнен в виде стакана, закрепленного на днище 17 штока 8 с охватом через уплотнение 30 рабочего цилиндра 1. Снаружи рессора закрыта защитным чехлом 31. The pneumatic-hydraulic spring contains a working cylinder 1 with a pneumatic cavity 2, which is closed by a cover 3 on top. A piston 4 with a seal 5 and a hollow rod 6 is placed in the working cylinder 1. The pneumatic cavity 2 freely communicates with the hydraulic cavity 7 through the hole 8 in the piston 4. In the piston 4, a central hole 9 is made in which a stop 10 is movably mounted fixed in the cover 3. A longitudinal groove 11 is made in the middle part of the stop, which may have a variable cross-section to ensure the damping of vibrations as if loaded go and not loaded car. The annular cavity 12 formed by the surfaces of the cylinder 1 and the hollow rod 6 communicates with the central hole 9 through a radial channel 13 in the piston 4. A check valve 14 is installed in the piston 4, which communicates the hydraulic cavity 7 with the channel cavity 13. The hollow rod 6 passes through the cover 15 , in which the sealing sleeve 16 is installed, and is closed from the bottom by a bottom 17, which is the lower spring support. A pump is installed in the center of the bottom 17 along the spring axis, including a housing 18, a stepped plunger 19 located therein, and a compression spring 20 made of a plate of spring springs that press the plunger 19 to the upper part of the housing 18. The stepped plunger 19 is sealed to the surface of the housing 18 with two rubber single-sided cuffs 21 and 22 with cuff holders 23 and 24, respectively installed in the housing 18 and at the larger stage of the plunger 19. The stepped plunger 19 forms an annular cavity 25 and a plunger cavity 26 constantly connected with oil with the housing 18 The Data 27 through channel 28 with an inlet 29 formed in the bottom 17. The sump 27 is configured as a sleeve, mounted on the bottom 17 covering the rod 8 through the seal 30 of the working cylinder 1. Outside spring closed protective cover 31.

Пневмогидравлическая рессора работает следующим образом. Pneumohydraulic spring operates as follows.

В статическом положении полый шток 6 с поршнем 4 неподвижен относительно рабочего цилиндра 1, насос 18 не работает. При этом утечек жидкости и газа из кольцевой полости 12 в маслосборник 27 практически не происходит. In the static position, the hollow rod 6 with the piston 4 is stationary relative to the working cylinder 1, the pump 18 does not work. When this leakage of liquid and gas from the annular cavity 12 into the oil sump 27 practically does not occur.

При движении транспортного средства по неровностям дороги происходит деформация рессоры, закрытой защитным чехлом 31. Полый шток 6 перемещается относительно уплотнительной манжеты 16 крышки 15, что приводит к утечкам через нее рабочей среды в маслосборник 27, которые далее поступают в плунжерную полость 26 по каналу 28 днища 17. When the vehicle moves along rough roads, the spring is deformed by a protective cover 31. The hollow stem 6 moves relative to the sealing collar 16 of the cover 15, which leads to leaks of the working medium through it into the oil sump 27, which then enter the plunger cavity 26 through the channel 28 of the bottom 17.

При ходе сжатия полый шток 6 входит в рабочий цилиндр 1, сжимая газ в пневматической полости 2, что упруго ограничивает ход сжатия рессоры. Жидкость из пневматической 2 и гидравлической 7 полостей, сообщенных между собой отверстием 8 в поршне 4, поступает в кольцевую полость 12 через продольный паз 11 упора 10, установленного в центральном отверстии 9 поршня 4, и радиальный канал 13, с одной стороны, и из гидравлической полости 7 в кольцевую полость 12 через обратный клапан 14, установленный в поршне 4, и радиальный канал 13, с другой стороны. During the compression process, the hollow rod 6 enters the working cylinder 1, compressing the gas in the pneumatic cavity 2, which elastically limits the compression stroke of the spring. The fluid from the pneumatic 2 and hydraulic 7 cavities, interconnected by a hole 8 in the piston 4, enters the annular cavity 12 through the longitudinal groove 11 of the stop 10 installed in the central hole 9 of the piston 4, and the radial channel 13, on the one hand, and from the hydraulic cavity 7 into the annular cavity 12 through the check valve 14 mounted in the piston 4, and the radial channel 13, on the other hand.

На ходе отбоя полый шток 6 с поршнем 4 выходит из рабочего цилиндра 1, что уменьшает давление в полостях 2 и 7. Жидкость из кольцевой полости 12 вытесняется только по радиальному каналу 13 и паз 11 упора 10 в полости 2 и 7, так как обратный клапан 14 закрыт, что обеспечивает необходимое демпфирование колебаний. При этом герметичность подвижного соединения поршня 4 и рабочего цилиндра 1 обеспечивается уплотнением 5. During rebound, the hollow rod 6 with the piston 4 leaves the working cylinder 1, which reduces the pressure in the cavities 2 and 7. The liquid from the annular cavity 12 is displaced only along the radial channel 13 and the groove 11 of the stop 10 in the cavity 2 and 7, since the check valve 14 is closed, which provides the necessary damping of vibrations. In this case, the tightness of the movable connection of the piston 4 and the working cylinder 1 is provided by the seal 5.

В конце хода упор 10 взаимодействует со ступенчатым плунжером 19, сжимая пружину 20. При этом в кольцевой полости 25 насоса 18 возникает разрежение, а в маслосборнике 27 и плунжерной полости 26 давление увеличивается. Под действием перепада давлений утечки рабочей среды из плунжерной полости 26 поступают в кольцевую полость 25 через манжету 22 с манжетодержателем 24, работающую как обратный клапан. При этом часть объема рабочей среды, равная объему части меньшей ступени плунжера 19, вошедшей в корпус 18, вытесняется в маслосборник 27 по каналу 28. At the end of the stroke, the stop 10 interacts with the stepped plunger 19, compressing the spring 20. In this case, a vacuum occurs in the annular cavity 25 of the pump 18, and the pressure increases in the oil pan 27 and the plunger cavity 26. Under the influence of the differential pressure of the leakage of the working medium from the plunger cavity 26 enter the annular cavity 25 through the cuff 22 with the cuff holder 24, which operates as a check valve. At the same time, a part of the volume of the working medium equal to the volume of the part of the smaller stage of the plunger 19, which entered the housing 18, is displaced into the oil pan 27 through the channel 28.

При последующем ходе отбоя меньшая ступень плунжера 19 выдвигается из корпуса 18 под действием пружины 20, выдавливая утечки рабочей среды из кольцевой полости 25 в гидравлическую полость 7 через манжету 21 с манжетодержателем 23, работающую как обратный клапан. При этом плунжерная полость 26 заполняется утечками рабочей среды из маслосборника 27. In the subsequent rebound stroke, the smaller stage of the plunger 19 is pulled out of the housing 18 under the action of the spring 20, squeezing out the leakage of the working medium from the annular cavity 25 into the hydraulic cavity 7 through the cuff 21 with the cuff holder 23, acting as a check valve. In this case, the plunger cavity 26 is filled with leaks of the working medium from the oil pan 27.

При снижении уровня жидкости в маслосборнике 27 ниже входного отверстия 29 в канал 28 в плунжерную полость 26 поступает газ. При этом, поскольку в верхнем положении плунжера 19 объем кольцевой полости 25 равен практически нулю, то насос будет эффективно возвращать утечки не только жидкости, но и газа. When the liquid level in the oil pan 27 decreases below the inlet 29, gas enters the channel 28 into the plunger cavity 26. Moreover, since the volume of the annular cavity 25 is practically zero in the upper position of the plunger 19, the pump will effectively return not only liquid, but also gas leaks.

Насос работает до восстановления расчетной высоты рессоры. Момент срабатывания насоса определяется оптимальной величиной хода сжатия рессоры для груженого транспортного средства. Рессора не имеет наружных потерь рабочей жидкости, так как уплотнения 30 подвижного соединения маслосборника находятся выше возможного уровня масла. The pump runs until the calculated spring height is restored. The moment of operation of the pump is determined by the optimal value of the compression stroke of the spring for a loaded vehicle. The spring has no external losses of the working fluid, since the seals 30 of the movable connection of the oil pan are above the possible oil level.

Применение данной пневмогидравлической рессоры в подвеске транспортных средств позволит существенно снизить затраты на изготовление рессоры и ее техническое обслуживание, связанное с необходимостью частой перезарядки рабочих полостей рессоры, увеличить коэффициент использования парка из-за сокращения времени на техническое обслуживание автомобиля, повысить плавность хода вследствие более высокой стабильности упругих характеристик рессоры, что в итоге приведет к увеличению средних скоростей и производительности автомобиля. The use of this air-hydraulic spring in the vehicle suspension will significantly reduce the cost of manufacturing the spring and its maintenance, associated with the need for frequent recharging of the working cavities of the spring, increase the utilization of the fleet due to the reduction of the time for maintenance of the car, and improve ride smoothness due to higher stability elastic characteristics of the spring, which ultimately leads to an increase in average speeds and performance of the car.

Claims

Pneumo-hydraulic spring of the vehicle suspension, containing a working cylinder with a cover having a stop installed in the working cylinder with the formation of pneumatic and hydraulic cavities, a piston with a hollow rod having a bottom with a filament, an oil pan in the form of a glass mounted on the bottom of the rod, covered by a sealing cylinder A pump located in a hollow stem, including a housing fixedly mounted on the stem bottom and a stepped plunger installed in it, dividing the cavity of the latter into a plunger, common hydrochloric through a channel in a bottom sump and the annular cavity, characterized in that it is provided with two sided cuffs, one of which is installed in the pump housing and the other to a greater extent the plunger, and a compression spring installed in the plunger cavity.