RU2090377C1

RU2090377C1 - Vehicle suspension pneumohydraulic spring

Info

Publication number: RU2090377C1
Application number: RU95111077A
Authority: RU
Inventors: В.В. Новиков; И.М. Рябов; К.В. Чернышов
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU95111077A

Abstract

FIELD: transport engineering; vehicle cushioning; pneumatic springs. SUBSTANCE: vehicle suspension pneumohydraulic spring improves smoothness of driving and provides reliable operation owing to self-adjustment of hydraulic characteristics depending on vibration frequency and amplitude. EFFECT: smooth driving, improved reliability of operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к пневмогидравлическим рессорам. The invention relates to the suspension of vehicles, in particular to pneumohydraulic springs.

Известна пневмогидравлическая рессора транспортного средства (а.с. СССР N 1028533, кл. В 60G 11/26, F 16F 9/34, 1983), содержащая цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, образующие в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, гидроаккумулятор, смонтированный в дополнительном цилиндре, в котором установлен плавающий поршень, образующий в нем пневматическую полость и гидравлическую полость, соединенную с надпоршневой полостью цилиндра через клапан, перекрывающий отверстие в днище цилиндра, и демпфер максимальных колебаний. Клапан выполнен в виде корпуса, внутри которого смонтирован шток, соединенный одним концом с затвором, установленным с кольцевым зазором в упомянутом отверстии, и снабжен фиксатором положения штока, выполненным в виде радиально подпружиненных роликов, причем в средней части штока выполнена проточка для взаимодействия с роликами фиксатора. Профили отверстия и проточки имеют соответственно форму однополостного гиперболоида и форму кривой верьзьера Аньези. Это обеспечивает демпфирующую характеристику клапанного участка в виде гиперболы вследствие уменьшения гидравлического сопротивления при росте скорости деформаций рессоры. В результате несколько уменьшаются потери энергии в подвеске и ее разогрев с ростом частоты нагружения, а значит, повышается плавность хода по сравнению с применяемыми в настоящее время подвесками, имеющими обычные переливные клапана, срабатывающие при превышении заданного перепада давлений и обеспечивающие не уменьшение, а, даже наоборот, небольшое увеличение гидравлического сопротивления при росте скорости деформаций. Known pneumohydraulic spring of a vehicle (AS USSR N 1028533, class B 60G 11/26, F 16F 9/34, 1983) containing a cylinder in which a piston with a rod is installed, forming a piston and a piston cavity in the cylinder, a hydraulic accumulator mounted in an additional cylinder in which a floating piston is installed, forming a pneumatic cavity and a hydraulic cavity in it, connected to the supra-piston cavity of the cylinder through a valve covering the hole in the cylinder bottom and a maximum vibration damper. The valve is made in the form of a housing, inside of which a rod is mounted, connected at one end with a valve installed with an annular gap in the aperture, and is equipped with a rod position lock made in the form of radially spring-loaded rollers, and a groove is made in the middle part of the rod for interaction with the lock rollers . The profiles of the hole and the groove are respectively the shape of a one-sheeted hyperboloid and the shape of the curve of the Agnesi verzier. This provides a damping characteristic of the valve portion in the form of a hyperbole due to a decrease in hydraulic resistance with an increase in the spring strain rate. As a result, the energy losses in the suspension and its heating somewhat decrease with increasing loading frequency, which means that the ride is improved in comparison with the suspensions currently used, which have conventional overflow valves that operate when the specified pressure drop is exceeded and not only decreases, but even on the contrary, a slight increase in hydraulic resistance with an increase in the strain rate.

Данная рессора имеет сравнительно низкий технический уровень, что обусловлено невозможностью данной конструкцией обеспечить регулирование жесткости демпфирующей характеристики точно в зависимости от частоты колебаний, поскольку клапан в этой рессоре работает в зависимости от относительной скорости цилиндра и штока, а зависимость от частоты здесь условна, т.к. в зарезонансной зоне колебаний возможны режимы, когда относительная скорость окажется меньше, чем в резонансе, т.е. клапан будет тогда работать с жесткой демпфирующей характеристикой, потери в подвеске увеличатся, а плавность хода ухудшится. This spring has a relatively low technical level, which is due to the impossibility of this design to provide control of the damping characteristic stiffness exactly depending on the oscillation frequency, since the valve in this spring works depending on the relative speed of the cylinder and the stem, and the dependence on frequency is arbitrary, because . In the resonance zone of oscillations, modes are possible when the relative velocity is lower than in resonance, i.e. the valve will then operate with a rigid damping characteristic, suspension losses will increase, and ride smoothness will deteriorate.

Наиболее близкой из известных технических решений к изобретению является пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства (а.с. SU N 1028533, кл. B 60G 11/26, 1983), содержащая цилиндр, в котором установлен поршень с полым штоком, образующие в цилиндре поршневую и кольцевую полости, гидроаккумулятор, смонтированный в штоковой полости и соединенный с полостью цилиндра через клапан, и демпфер максимальных колебаний. Клапан выполнен в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по частоте колебаний, имеющего основной дроссельный канал, выполненный в поршне и постоянно соединяющий поршневую полость цилиндра со штоковой полостью, обратный клапан, установленный в поршне и периодически сообщающий поршневую полость цилиндра со штоковой полостью, подпружиненные полый двухступенчатый плунжер, который установлен в сквозном осевом отверстии поршня и образует с последним надплунжерную полость, сообщенную со штоковой полостью и полостью двухступенчатого плунжера, подплунжерную полость, сообщенную с поршневой полостью цилиндра, нижнюю кольцевую плунжерную полость, соединенную с полостью двухступенчатого плунжера через отверстия в торце его средней части и дополнительно соединенную с поршневой полостью цилиндра через выполненные в поршне радиальные отверстия, перекрытые средней цилиндрической частью двухступенчатого плунжера и образующие дополнительный дроссельный канал, сообщающий в зарезонансной зоне колебаний и при больших перепадах давлений поршневую полость цилиндра со штоковой полостью, и верхнюю кольцевую плунжерную полость, сообщенную с надплунжерной полостью через дроссельный паз на цилиндрической части большей ступени двухступенчатого плунжера, а также имеющего насос, поршень которого установлен в дополнительном сквозном отверстии поршня и образует с последним полость насоса, соединенную со штоковой полостью через всасывающий клапан и фильтр, а с верхней кольцевой плунжерной полостью через нагнетательный клапан. Демпфер максимальных колебаний в этой рессоре образован за счет выполнения на внутренней поверхности цилиндра продольного паза с переменным профилем сечения, соединяющим кольцевую и поршневую полости между собой. The closest known technical solutions to the invention is the air-hydraulic spring of the vehicle suspension (a.s. SU N 1028533, class B 60G 11/26, 1983), containing a cylinder in which a piston with a hollow rod is installed, forming a piston and an annular cavity, a hydraulic accumulator mounted in the rod cavity and connected to the cylinder cavity through a valve, and a maximum vibration damper. The valve is made in the form of a damping unit, self-regulating according to the frequency of oscillations, having a main throttle channel made in the piston and constantly connecting the piston cavity of the cylinder with the rod cavity, a check valve installed in the piston and periodically communicating the piston cavity of the cylinder with the rod cavity, spring-loaded hollow two-stage plunger which is installed in the through axial bore of the piston and forms with the latter a supraplunger cavity in communication with the rod cavity and the cavity of the two-stage a lunger, a sub-plunger cavity in communication with the piston cavity of the cylinder, a lower annular plunger cavity connected to the cavity of the two-stage plunger through holes in the end of its middle part and additionally connected to the piston cavity of the cylinder through radial holes made in the piston, overlapped by the middle cylindrical part of the two-stage plunger and forming additional throttle channel, which informs the piston cavity of the cylinder from the rods in the out-of-resonance zone of oscillations and at large pressure differences the hollow cavity, and the upper annular plunger cavity, connected with the supraplunger cavity through the throttle groove on the cylindrical part of the larger stage of the two-stage plunger, as well as having a pump whose piston is installed in an additional through piston hole and forms the pump cavity connected to the rod cavity through the suction cavity valve and filter, and with the upper annular plunger cavity through the discharge valve. The damper of maximum vibrations in this spring is formed by performing a longitudinal groove on the inner surface of the cylinder with a variable section profile connecting the annular and piston cavities to each other.

Данная рессора имеет сравнительно низкий технический уровень, что обусловлено невозможностью данной конструкцией обеспечить эффективное гашение колебаний транспортного средства при возникновении условий движения, когда подвеска работает, например, одновременно в режиме резонансных и зарезонансных колебаний. Это возможно при движении по волнистой выбитой дороге со скоростью, вызывающей резонанс вертикальных или угловых колебаний корпуса машины и интенсивные высокочастотные колебания колес. В этом режиме происходит открытие дополнительного дроссельного канала, в результате чего гашение резонансных колебаний корпуса машины резко уменьшается. Наличие же в рессоре демпфера максимальных колебаний лишь частично уменьшает амплитуду колебаний, так как он работает только в конце ходов сжатия и отбоя и его эффективность незначительна по сравнению с режимом, когда открыт был бы только один основной дроссельный канал, обеспечивающий эффективное гашение в течение всего периода колебаний. В результате плавность хода и скорость движения транспортного средства снижаются, а общие потери энергии возрастают. Кроме того, отсутствие в гидроаккумуляторе разделителя жидкости и газа не позволяет использовать эту рессору в горизонтальной компоновке подвески, а выполнение продольного паза демпфера максимальных колебаний на внутренней поверхности цилиндра ослабляет прочность цилиндра и не позволяет применить гидросистему подъема колес, так как для этого требуется, чтобы кольцевая полость не была сообщена с поршневой полостью цилиндра. This spring has a relatively low technical level, due to the impossibility of this design to provide effective damping of vehicle vibrations when traffic conditions arise, when the suspension is working, for example, simultaneously in the mode of resonant and resonant vibrations. This is possible when driving along a wavy embossed road at a speed that causes resonance of vertical or angular vibrations of the machine body and intense high-frequency vibrations of the wheels. In this mode, an additional throttle channel is opened, as a result of which the damping of the resonant vibrations of the machine body is sharply reduced. The presence of maximum oscillations in the damper spring only partially reduces the oscillation amplitude, since it only works at the end of the compression and rebound moves and its efficiency is insignificant compared to the regime when only one main throttle channel would be open, providing effective damping during the entire period fluctuations. As a result, ride and vehicle speed are reduced, and overall energy loss is increased. In addition, the lack of a liquid and gas separator in the accumulator does not allow the use of this spring in the horizontal suspension arrangement, and the longitudinal groove of the maximum vibration damper on the inner surface of the cylinder weakens the strength of the cylinder and does not allow the use of a hydraulic lifting system for wheels, since this requires that the ring the cavity was not communicated with the piston cavity of the cylinder.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции пневмогидравлической рессоры подвески транспортного средства, снабженной дополнительным цилиндром с плавающим поршнем, разделяющим гидроаккумулятор на пневматическую полость и гидравлическую полость, соединенную с поршневой полостью цилиндра через демпфирующий узел, корпус которого установлен в дополнительном цилиндре и содержит основной дроссельный канал и обратный клапан, подпружиненный полый двухступенчатый плунжер и насос, а также подпружиненный кольцевой плунжер, соединенный управляющей пружиной с плавающим поршнем, служащими для образования дополнительного дроссельного канала, который в зависимости от частоты и амплитуды колебаний открывается или закрывается. Тем самым достигается саморегулирование гидросопротивления рессоры с новым принципом действия демпфирующей системы, обеспечивающей эффективное гашение колебаний и снижение общих потерь энергии при любых условиях движения транспортного средства. In this regard, the most important task is to create a new design of a vehicle’s air-hydraulic spring, equipped with an additional cylinder with a floating piston, dividing the accumulator into a pneumatic cavity and a hydraulic cavity connected to the piston cavity of the cylinder through a damping assembly, the housing of which is installed in the additional cylinder and contains the main throttle channel and check valve, spring-loaded hollow two-stage plunger and pump, as well as a spring-loaded annular a juniper connected by a control spring with a floating piston, which serve to form an additional throttle channel, which, depending on the frequency and amplitude of the oscillations, opens or closes. Thereby, self-regulation of the hydroresistance of the spring is achieved with a new principle of the damping system, which provides effective damping of oscillations and a decrease in the total energy loss under any driving conditions of the vehicle.

Техническим результатом заявленной пневмогидравлической рессоры подвески транспортного средства является саморегулирование жесткости демпфирующей характеристики в зависимости от частоты и амплитуды колебаний за счет нового технического цикла работы демпфирующего узла, позволяющего обеспечивать эффективное гашение колебаний корпуса транспортного средства при любых условиях движения, вызывающих резонансный, зарезонансный или одновременно резонансно-зарезонансный режим колебаний, что приводит к повышению плавности хода транспортного средства и надежности работы всей рессоры в целом. The technical result of the claimed pneumohydraulic spring of the vehicle suspension is self-regulation of the stiffness of the damping characteristic depending on the frequency and amplitude of the vibrations due to the new technical cycle of the damping unit, which allows for efficient damping of the vibrations of the vehicle body under any driving conditions that cause resonance, resonance or resonance out-of-resonance mode of oscillations, which leads to an increase in the smoothness of the transpo deleterious agents and reliability throughout the spring as a whole.

Указанный технический результат достигается тем, что пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства, содержащая цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, образующие в цилиндре поршневую и кольцевую полости, и гидроаккумулятор, соединенный с полостью цилиндра через клапан, снабжена дополнительным цилиндром, в котором установлен плавающий поршень гидроаккумулятора, образующий в последнем пневматическую полость и гидравлическую полость, соединенную с поршневой полостью цилиндра через клапан, размещенный в дополнительном цилиндре, а клапан выполнен в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по частоте и амплитуде колебаний, имеющего основной дроссельный канал, выполненный в корпусе демпфирующего узла и постоянно соединяющий поршневую полость цилиндра с гидравлической полостью дополнительного цилиндра, обратный клапан, установленный в корпусе демпфирующего узла и периодически сообщающий поршневую полость цилиндра с гидравлической полостью дополнительного цилиндра, подпружиненный полый двухступенчатый плунжер, который установлен в сквозном осевом отверстии корпуса демпфирующего узла и образует с последним правую плунжерную полость, сообщенную с гидравлической полостью дополнительного цилиндра и полостью двухступенчатого плунжера, левую плунжерную полость, сообщенную с поршневой полостью цилиндра, кольцевую плунжерную полость меньшего диаметра, соединенную с полостью двухступенчатого плунжера через отверстия в торце его средней части и дополнительно соединенную с поршневой полостью цилиндра через выполненные в корпусе демпфирующего узла радиальные отверстия, перекрытые средней цилиндрической частью двухступенчатого плунжера и образующие дополнительный дроссельный канал, сообщающий в зарезонансной зоне колебаний и при больших перепадах давлений поршневую полость цилиндра с гидравлической полостью дополнительного цилиндра, и кольцевую плунжерную полость большего диаметра, сообщенную с правой плунжерной полостью через дроссельный паз на цилиндрической части большей ступени двухступенчатого плунжера, а также имеющего насос, поршень которого установлен в дополнительном сквозном отверстии корпуса демпфирующего узла и образует с последним полость насоса, соединенную с гидравлической полостью дополнительного цилиндра через всасывающий клапан и фильтр, а с кольцевой плунжерной полостью большего диаметра через нагнетательный клапан, причем последняя полость сообщена с гидравлической полостью дополнительного цилиндра через выполненные в корпусе демпфирующего узла дополнительные радиальные отверстия, перекрытые подпружиненным кольцевым плунжером, который установлен на наружной цилиндрической части корпуса демпфирующего узла и соединен с плавающим поршнем дополнительного цилиндра посредством управляющей пружины, обеспечивающей открытие дополнительных радиальных отверстий в конце ходов сжатия и отбоя. The specified technical result is achieved in that the pneumohydraulic spring of the vehicle suspension, comprising a cylinder in which a piston with a rod is mounted, forming a piston and an annular cavity in the cylinder, and a hydraulic accumulator connected to the cylinder cavity through a valve, is equipped with an additional cylinder in which the floating piston is installed accumulator, forming in the latter a pneumatic cavity and a hydraulic cavity connected to the piston cavity of the cylinder through a valve placed in addition cylinder, and the valve is made in the form of a damping unit, self-regulating in frequency and amplitude of oscillations, having a main throttle channel made in the body of the damping unit and constantly connecting the piston cavity of the cylinder with the hydraulic cavity of the additional cylinder, a check valve installed in the body of the damping unit and periodically communicating the piston cavity of the cylinder with the hydraulic cavity of the additional cylinder, a spring-loaded hollow two-stage plunger, which is installed in through th axial bore of the housing of the damping assembly and forms the latter with the right plunger cavity in communication with the hydraulic cavity of the additional cylinder and the cavity of the two-stage plunger, the left plunger cavity in communication with the piston cavity of the cylinder, the annular plunger cavity of a smaller diameter connected to the cavity of the two-stage plunger hole in the torus of the two-stage its middle part and additionally connected to the piston cavity of the cylinder through radial holes made in the housing of the damping unit, per Covered by the middle cylindrical part of the two-stage plunger and forming an additional throttle channel, which communicates in the resonance zone of oscillations and at large pressure drops the piston cavity of the cylinder with the hydraulic cavity of the additional cylinder, and the annular plunger cavity of a larger diameter communicated with the right plunger cavity through the throttle groove on the larger cylindrical part stages of a two-stage plunger, as well as having a pump, the piston of which is installed in an additional through hole to the housing of the damping unit and forms the pump cavity with the latter, connected to the hydraulic cavity of the additional cylinder through the suction valve and filter, and with the annular plunger cavity of a larger diameter through the discharge valve, the last cavity communicating with the hydraulic cavity of the additional cylinder through additional radial cavities made in the body of the damping unit holes covered by a spring-loaded annular plunger that is mounted on the outer cylindrical part of the damping housing about the node and is connected to the floating piston of the additional cylinder by means of a control spring, which provides the opening of additional radial holes at the end of the compression and rebound strokes.

Благодаря тому, что рессора снабжена дополнительным цилиндром, в котором установлен плавающий поршень гидроаккумулятора, а клапан, соединяющий гидравлическую полость дополнительного цилиндра с поршневой полостью цилиндра, размещен в дополнительном цилиндре и выполнен в виде демпфирующего узла, в корпусе которого имеются основной дроссельный канал, дополнительный дроссельный канал, перекрытый подпружиненным полым двухступенчатым плунжером, и подпружиненный кольцевой плунжер, соединенный посредством управляющей пружины с плавающим поршнем, обеспечивается две ступени жесткости демпфирующей характеристики рессоры, саморегулируемой в зависимости от частоты и амплитуды колебаний. Вследствие этого достигается эффективное гашение резонансных колебаний, практически не происходит усиления колебаний в зарезонансной зоне, а также эффективно гасятся колебания при одновременном действии резонансных и зарезонансных частот возбуждения со стороны дороги, что в итоге повышает плавность хода транспортного средства и уменьшает общие потери энергии при движении транспортного средства практически в любых дорожных условиях. Due to the fact that the spring is equipped with an additional cylinder, in which a floating accumulator piston is installed, and a valve connecting the hydraulic cavity of the additional cylinder with the piston cavity of the cylinder is placed in the additional cylinder and is made in the form of a damping unit, in the housing of which there is a main throttle channel, an additional throttle channel blocked by a spring-loaded hollow two-stage plunger and a spring-loaded annular plunger connected by a floating control spring the piston provides two stages of rigidity of the damping characteristics of the spring, self-regulating depending on the frequency and amplitude of the oscillations. As a result of this, an effective damping of resonant oscillations is achieved, practically no amplification of oscillations in the resonance zone occurs, and oscillations are effectively damped by the simultaneous action of resonant and resonant excitation frequencies from the side of the road, which ultimately increases the smoothness of the vehicle and reduces the total energy loss during transport funds in almost any road conditions.

Установкой насоса в корпусе демпфирующего узла и наличием дроссельного паза на цилиндрической части большей ступени подпружиненного полого плунжера обеспечиваются подача жидкости из полости насоса в кольцевую плунжерную полость большего диаметра и расход жидкости из последней полости в правую плунжерную полость, в результате чего достигается открытие дополнительного дроссельного канала при действии высокочастотных колебаний в зарезонансной зоне. By installing the pump in the housing of the damping unit and the presence of a throttle groove on the cylindrical part of the larger stage of the spring-loaded hollow plunger, liquid is supplied from the pump cavity into the annular plunger cavity of a larger diameter and fluid flow from the last cavity to the right plunger cavity, as a result of which an additional throttle channel opens the action of high-frequency oscillations in the resonance zone.

Введением в конструкцию демпфирующего узла подпружиненного кольцевого плунжера, который установлен на наружной цилиндрической части корпуса, перекрывает выполненные в корпусе дополнительные радиальные отверстия, соединяющие кольцевую плунжерную полость большего диаметра с гидравлической полостью дополнительного цилиндра, и соединен посредством управляющей пружины с плавающим поршнем дополнительного цилиндра, достигаются открытие дополнительных радиальных отверстий в конце ходов сжатия и отбоя и закрытие дополнительного дроссельного канала, что обеспечивает эффективное гашение максимальных колебаний в случае их возникновения в зарезонансной зоне. By introducing into the design of the damping unit a spring-loaded annular plunger, which is mounted on the outer cylindrical part of the housing, overlaps the additional radial holes made in the housing connecting the annular plunger cavity of a larger diameter with the hydraulic cavity of the additional cylinder, and is connected via a control spring to the floating piston of the additional cylinder, opening is achieved additional radial holes at the end of the compression and rebound moves and closing additional dross channel, which provides effective damping of maximum oscillations in case of their occurrence in the resonance zone.

Выполнением полого плунжера двухступенчатым достигается уменьшение размеров установленной внутри него пружины сжатия, рассчитанной на сравнительно большие перепады давлений, действующие на меньшую ступень плунжера при работе демпфирующего узла в режиме предохранения при больших скоростях сжатия рессоры. By performing a two-stage hollow plunger, it is possible to reduce the size of a compression spring installed inside it, designed for relatively large pressure drops acting on a lower plunger stage when the damping unit is in the protection mode at high spring compression speeds.

Наличием в конструкции демпфирующего узла фильтра, установленного в гидравлической полости дополнительного цилиндра перед всасывающим клапаном насоса, исключается засорение дроссельного паза плунжера и клапанов насоса, что повышает надежность работы демпфирующего узла и стабильность его характеристик. The design of the damping assembly of the filter installed in the hydraulic cavity of the additional cylinder in front of the suction valve of the pump prevents clogging of the throttle groove of the plunger and pump valves, which increases the reliability of the damping assembly and the stability of its characteristics.

Установкой в корпусе демпфирующего узла обратного клапана, периодически соединяющего поршневую полость цилиндра с гидравлической полостью дополнительного цилиндра, обеспечивается несимметричность демпфирующей характеристики на ходах сжатия и отбоя, что повышает плавность хода транспортного средства. By installing a check valve in the housing of the damping assembly periodically connecting the piston cavity of the cylinder to the hydraulic cavity of the additional cylinder, the asymmetry of the damping characteristic on the compression and rebound moves is ensured, which increases the smoothness of the vehicle.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого решения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art cited by the applicant, including the search by patents and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed solution, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest solution for the totality of features, allowed us to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant's technical result in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники. To verify the compliance of the claimed invention with the requirement of "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototype, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step".

На фиг. 1 изображена предлагаемая пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства, продольный разрез, а на фиг.2 продольный разрез демпфирующего узла. In FIG. 1 shows the proposed pneumohydraulic spring of a vehicle suspension, a longitudinal section, and in FIG. 2 a longitudinal section of a damping assembly.

Пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства содержит цилиндр 1, в котором установлен поршень 2 со штоком 3, образующие в цилиндре 1 поршневую 4 и кольцевую 5 полости, дополнительный цилиндр 6, в котором установлен плавающий поршень 7, образующий в дополнительном цилиндре 6 гидравлическую 8 и пневматическую 9 полости гидроаккумулятора рессоры. Цилиндры 1 и 6 установлены в корпусе 10 рессоры, в котором имеется канал 11, соединяющий полости 8 и 4 между собой через клапан, выполненный в виде саморегулируемого по частоте и амплитуде колебаний демпфирующего узла, корпус 12 которого установлен в полости 8 дополнительного цилиндра 6. Полости 4 и 8 заполнены жидкостью через штуцер 13, а полость 9 газом через зарядный клапан 14. Полость 5 может заполняться жидкостью через штуцер 15 в случае подсоединения к последнему гидравлической системы подъема колеса. The pneumatic-hydraulic spring of the vehicle suspension comprises a cylinder 1 in which a piston 2 with a rod 3 is mounted, forming a piston 4 and an annular 5 cavity in cylinder 1, an additional cylinder 6, in which a floating piston 7 is installed, forming a hydraulic 8 and a pneumatic 9 in the additional cylinder 6 accumulator cavity springs. Cylinders 1 and 6 are installed in the housing 10 of the spring, in which there is a channel 11 connecting the cavities 8 and 4 to each other through a valve made in the form of a damping unit self-regulating in frequency and amplitude of oscillations, the housing 12 of which is installed in the cavity 8 of the additional cylinder 6. Cavities 4 and 8 are filled with liquid through the nozzle 13, and the cavity 9 with gas through the charging valve 14. The cavity 5 can be filled with liquid through the nozzle 15 if the wheel is connected to the hydraulic system.

Демпфирующий узел имеет основной дроссельный канал 16, выполненный в корпусе 12 и постоянно соединяющий поршневую полость 4 цилиндра 1 с гидравлической полостью 8 дополнительного цилиндра 6, обратный клапан 17, установленный в корпусе 12 и периодически сообщающий полости 4 и 8 между собой, подпружиненный полый двухступенчатый плунжер 18, установленный в сквозном осевом отверстии 19 корпуса 12, насос, поршень 20 которого установлен в дополнительном сквозном отверстии 21 корпуса 12, и подпружиненный кольцевой плунжер 22, который установлен на наружной цилиндрической части корпуса 12 и соединен управляющей пружиной 23 с плавающим поршнем 7 дополнительного цилиндра 6. The damping unit has a main throttle channel 16, made in the housing 12 and constantly connecting the piston cavity 4 of the cylinder 1 with the hydraulic cavity 8 of the additional cylinder 6, a check valve 17 installed in the housing 12 and periodically communicating the cavities 4 and 8 with each other, a spring-loaded hollow two-stage plunger 18 mounted in a through axial hole 19 of the housing 12, a pump, a piston 20 of which is installed in an additional through hole 21 of the housing 12, and a spring-loaded annular plunger 22, which is installed on the outer ilindricheskoy housing portion 12 and the control spring 23 is connected with a floating piston 7 of the auxiliary cylinder 6.

Двухступенчатый плунжер 18 образует в сквозном осевом отверстии 19 правую плунжерную полость 24, сообщенную с гидравлической полостью 8 дополнительного цилиндра 6 и с полостью 25 двухступенчатого плунжера 16, левую плунжерную полость 26, сообщенную с поршневой полостью 4 цилиндра 1, кольцевую плунжерную полость 27 меньшего диаметра, соединенную с полостью 25 двухступенчатого плунжера 18 через отверстия 28 в торце его средней части, и кольцевую плунжерную полость 29 большего диаметра, сообщенную с правой плунжерной полостью 24 через дроссельный паз 30 на цилиндрической части большей ступени двухступенчатого плунжера 18. A two-stage plunger 18 forms in the through axial hole 19 a right plunger cavity 24 in communication with a hydraulic cavity 8 of the additional cylinder 6 and a cavity 25 of a two-stage plunger 16, a left plunger cavity 26 in communication with a piston cavity 4 of the cylinder 1, an annular plunger cavity 27 of smaller diameter, connected to the cavity 25 of the two-stage plunger 18 through holes 28 in the end of its middle part, and an annular plunger cavity 29 of a larger diameter, in communication with the right plunger cavity 24 through the throttle groove 30 on the cylindrical part of the larger stage of the two-stage plunger 18.

Двухступенчатый плунжер 18 подпружинен с помощью пружины сжатия 31, установленной в полостях 24 и 25, и перекрывает своей средней цилиндрической частью выполненные в корпусе 12 радиальные отверстия 32, образующие дополнительный дроссельный канал, сообщающий в зарезонансной зоне колебаний и при больших перепадах давлений поршневую полость 4 цилиндра 1 с гидравлической полостью 8 дополнительного цилиндра 6. The two-stage plunger 18 is spring-loaded by means of a compression spring 31 installed in the cavities 24 and 25, and overlaps its middle cylindrical part made in the housing 12 of the radial holes 32, forming an additional throttle channel, which communicates in the resonance zone of oscillations and at large pressure drops the piston cavity 4 of the cylinder 1 with a hydraulic cavity 8 of an additional cylinder 6.

Кольцевой плунжер 22 подпружинен с помощью установленных по его оси с двух сторон пружин сжатия 33 и 34 и перекрывает выполненные в корпусе 12 дополнительные радиальные отверстия 35, сообщающие в конце ходов сжатия и отбоя кольцевую плунжерную полость 29 с гидравлической полостью 8 дополнительного цилиндра 6. The annular plunger 22 is spring-loaded by means of compression springs 33 and 34 installed on its axis on both sides and overlaps the additional radial holes 35 made in the housing 12, communicating at the end of the compression and rebound strokes the annular plunger cavity 29 with a hydraulic cavity 8 of the additional cylinder 6.

Поршень 20 насоса образует с отверстием 21 полость 36, соединенную с полостью 8 через всасывающий клапан 37 и фильтр 38, а с кольцевой плунжерной полостью 29 через нагнетательный клапан 39. The piston 20 of the pump forms a hole 36 with an opening 21, connected to the cavity 8 through the suction valve 37 and the filter 38, and with the annular plunger cavity 29 through the discharge valve 39.

При закрытых радиальных отверстиях 32 рессора имеет жесткую демпфирующую характеристику, а при открытых радиальных отверстиях 32 мягкую демпфирующую характеристику. Обратный клапан 17 обеспечивает несимметричную демпфирующую характеристику ходов сжатия и отбоя. With the radial openings 32 closed, the spring has a hard damping characteristic, and with the open radial openings 32 a soft damping characteristic. The non-return valve 17 provides an asymmetric damping characteristic of the compression and rebound strokes.

Предлагаемая пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства работает следующим образом. The proposed air-hydraulic spring suspension of the vehicle operates as follows.

Колебания транспортного средства при движении его по неровному пути вызывают перемещение поршня 2 и штока 3 относительно рабочего цилиндра 1. Oscillations of the vehicle when moving along an uneven path cause the piston 2 and rod 3 to move relative to the working cylinder 1.

На ходе сжатия рессоры, т.е. когда шток 3 с поршнем 2 входит в цилиндр 1, жидкость из поршневой полости 4 перетекает в гидравлическую полость 8 дополнительного цилиндра 6 через канал 11 корпуса 10 рессоры и клапан, выполненный в виде саморегулируемого по частоте и амплитуде колебаний демпфирующего узла, корпус 12 которого установлен в гидравлической полости 8 дополнительного цилиндра 6. При этом жидкость течет только через основной дроссельный канал 16, так как обратный клапан 17 закрыт. В результате этого плавающий поршень 7 перемещается вправо, сжимая газ в пневматической полости 9, что упруго ограничивает ход сжатия рессоры. При этом возможны следующие режимы работы демпфера. During the compression of the spring, i.e. when the rod 3 with the piston 2 enters the cylinder 1, the fluid from the piston cavity 4 flows into the hydraulic cavity 8 of the additional cylinder 6 through the channel 11 of the spring body 10 and a valve made in the form of a damping unit self-adjustable in frequency and amplitude of oscillation, the body 12 of which is installed in hydraulic cavity 8 of the additional cylinder 6. In this case, the fluid flows only through the main throttle channel 16, since the check valve 17 is closed. As a result, the floating piston 7 moves to the right, compressing the gas in the pneumatic cavity 9, which elastically limits the compression stroke of the spring. In this case, the following damper operating modes are possible.

Если перепад давлений между полостями 4 и 8 незначителен, то поршень 20 насоса находится в левом положении дополнительного сквозного отверстия 21 корпуса 12. При превышении определенной величины перепада давления, определяемого отношением усилия пружины 31 к сумме площадей торца меньшей ступени плунжера 18 и сечения кольцевой плунжерной полости 29, поршень 20 движется вправо, подавая жидкость из полости 36 насоса в кольцевую плунжерную полость 29 через нагнетательный клапан 39, т.к. всасывающий клапан 37 закрыт. Это приводит вначале к перемещению двухступенчатого плунжера 18 вправо на величину, меньшую той, которая требуется для приоткрытия радиальных отверстий 32, перекрытых средней цилиндрической частью плунжера 18. После этого под действием перепада давлений между полостями 24 и 29 жидкость из полости 29 перетекает в полость 24 через дроссельный паз 30, выполненный на цилиндрической части большей ступени плунжера 18, что приводит к медленному перемещению двухступенчатого плунжера 18 влево. В результате работы демпфера в данном режиме жидкость перетекает из полости 4 в полость 8 через основной дроссельный канал 16, обеспечивая жесткую демпфирующую характеристику. If the pressure difference between the cavities 4 and 8 is insignificant, then the piston 20 of the pump is in the left position of the additional through hole 21 of the housing 12. When exceeding a certain value of the differential pressure, determined by the ratio of the force of the spring 31 to the sum of the areas of the end face of the lower stage of the plunger 18 and the cross section of the annular plunger cavity 29, the piston 20 moves to the right, supplying fluid from the pump cavity 36 to the annular plunger cavity 29 through the discharge valve 39, because the suction valve 37 is closed. This first leads to the movement of the two-stage plunger 18 to the right by an amount less than that required to open the radial holes 32, overlapped by the middle cylindrical part of the plunger 18. After this, under the influence of the pressure difference between the cavities 24 and 29, the fluid from the cavity 29 flows into the cavity 24 through a throttle groove 30 made on the cylindrical part of the larger stage of the plunger 18, which leads to a slow movement of the two-stage plunger 18 to the left. As a result of the damper in this mode, the fluid flows from the cavity 4 into the cavity 8 through the main throttle channel 16, providing a rigid damping characteristic.

Если перепад давлений между полостями 4 и 8 больше, чем отношение усилия пружины 31 к площади торца меньшей ступени плунжера 18, образующего в отверстии 19 левую плунжерную полость 26, происходит перемещение двухступенчатого плунжера 18 вправо и открытие радиальных отверстий 32. При перемещении двухступенчатого плунжера 18 вправо жидкость поступает в кольцевую плунжерную полость 29 из полости 8 через фильтр 38, всасывающий 37 и нагнетательный 39 клапана насоса. При этом жидкость из полости 4 перетекает в полость 8 через основной дроссельный канал 16, а также через радиальные отверстия 32, образующие дополнительные дроссельный канал 32, кольцевую плунжерную полость 27, отверстия 28 в торце средней части двухступенчатого плунжера 18, плунжерную полость 25 и правую плунжерную полость 24, что обеспечивает работу демпфера в качестве предохранительного клапана. If the pressure difference between the cavities 4 and 8 is greater than the ratio of the force of the spring 31 to the area of the end of the smaller stage of the plunger 18, which forms the left plunger cavity 26 in the hole 19, the two-stage plunger 18 moves to the right and the radial holes 32 open. When the two-stage plunger 18 moves to the right the fluid enters the annular plunger cavity 29 from the cavity 8 through a filter 38, a suction 37 and a pump discharge valve 39. In this case, the fluid from the cavity 4 flows into the cavity 8 through the main throttle channel 16, as well as through the radial holes 32, forming an additional throttle channel 32, an annular plunger cavity 27, openings 28 in the end of the middle part of the two-stage plunger 18, the plunger cavity 25 and the right plunger cavity 24, which ensures the operation of the damper as a safety valve.

На ходе отбоя, т. е. когда шток 3 с поршнем 2 выходит из цилиндра 1, давление в поршневой полости 4 уменьшается, и жидкость под действием перепада давлений перетекает из полости 8 в полость 4 через обратный клапан 17 и основной дроссельный канал 16. Это обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления на ходе отбоя по сравнению с ходом сжатия, что обычно требуется для повышения плавности хода гусеничных транспортных средств. В случае установки тарелки обратного клапана 17 с другой стороны корпуса 12 обеспечивается оптимальное соотношение характеристик сжатия и отбоя для колесных транспортных средств. Кроме того, на ходе отбоя поршень 20 насоса движется влево, нагнетательный клапан 37 закрыт и полость 36 заполняется жидкостью из полости 8 через фильтр 38 и всасывающий клапан 37. During rebound, that is, when the rod 3 with the piston 2 leaves the cylinder 1, the pressure in the piston cavity 4 decreases, and the liquid flows from the cavity 8 into the cavity 4 through the check valve 17 and the main throttle channel under the action of a differential pressure. provides a decrease in hydraulic resistance during rebound compared with the compression stroke, which is usually required to improve the smoothness of the tracked vehicles. In the case of installing a check valve plate 17 on the other side of the housing 12, the optimal ratio of compression and rebound characteristics for wheeled vehicles is ensured. In addition, during rebound, the pump piston 20 moves to the left, the discharge valve 37 is closed and the cavity 36 is filled with fluid from the cavity 8 through the filter 38 and the suction valve 37.

В резонансной зоне колебаний подача жидкости насосом 20 меньше ее расходе из кольцевой плунжерной полости 29 через дроссельный паз 30. Поэтому дополнительный дроссельный канал 32 закрыт, и жидкость перетекает на ходе сжатия только через основной дроссельный канал 16, а на ходе отбоя через канал 16 и обратный клапан 17, что обеспечивает эффективное гашение резонансных колебаний. In the resonance zone of oscillations, the fluid supply by the pump 20 is less than its flow rate from the annular plunger cavity 29 through the throttle groove 30. Therefore, the additional throttle channel 32 is closed, and the fluid flows during compression only through the main throttle channel 16, and during the rebound through the channel 16 and the return valve 17, which provides effective damping of resonant vibrations.

В зарезонансной зоне колебаний подача жидкости насосом становится больше ее расхода, и двухступенчатый плунжер 18 постепенно перемещается вправо, открывая через несколько циклов работы насоса дополнительный дроссельный канал 32. Это обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления, в результате снижается амплитуда колебаний, повышается плавность хода и уменьшается нагрев рессоры, а значит, повышается стабильность ее характеристик и надежность рессоры в целом. In the out-of-resonance zone of oscillations, the fluid supply by the pump becomes greater than its flow rate, and the two-stage plunger 18 gradually moves to the right, opening an additional throttle channel 32 after several pump operation cycles. This ensures a decrease in hydraulic resistance, as a result, the oscillation amplitude decreases, the ride smoothness increases and the spring heating decreases , which means that the stability of its characteristics and the reliability of the spring as a whole increases.

В случае возникновения больших колебаний при открытом дополнительном дроссельном канале 32, например в режиме одновременного действия резонансных и зарезонансных колебаний, плавающий поршень 7 периодически находится в зонах своего крайнего положения, растягивая или сжимая управляющую пружину 23. При этом в конце хода сжатия или отбоя усилие со стороны управляющей пружины 23 становится больше совместного усилия пружин сжатия 33 и 34, поэтому кольцевой плунжер 22 перемещается соответственно вправо или влево, открывая дополнительные радиальные отверстия 35 в корпусе 12. В результате этого под действием усилия пружины 31 двухступенчатый плунжер 18 перемещается влево, вытесняя жидкость из кольцевой плунжерной полости 29 в полость 8 дополнительного цилиндра 6 через отверстия 35, и закрывает своей средней цилиндрической частью радиальные отверстия 32 или дополнительный дроссельный канал 32, что резко увеличивает гидравлическое сопротивление демпфера и эффективность гашения максимальных колебаний. In the event of large oscillations when the additional throttle channel 32 is open, for example, in the mode of simultaneous operation of resonant and resonant oscillations, the floating piston 7 is periodically in the zones of its extreme position, stretching or compressing the control spring 23. At the same time, at the end of the compression or rebound stroke, the side of the control spring 23 becomes greater than the combined force of the compression springs 33 and 34, therefore, the annular plunger 22 moves respectively to the right or left, opening additional radially e holes 35 in the housing 12. As a result of this, under the force of the spring 31, the two-stage plunger 18 moves to the left, displacing the liquid from the annular plunger cavity 29 into the cavity 8 of the additional cylinder 6 through the holes 35, and closes its radial holes 32 or the additional throttle with its middle cylindrical part channel 32, which dramatically increases the hydraulic resistance of the damper and the damping efficiency of maximum oscillations.

Для подъема колеса подвески транспортного средства в кольцевую полость 5 цилиндра 1 подается давление жидкости через штуцер 15 от бортовой гидросистемы, в результате чего рессора сжимается. Для увеличения или уменьшения клиренса транспортного средства жидкость соответственно подается в поршневую полость 4 через штуцер 13 или сливается из нее, в результате чего рессора расжимается или сжимается. Зарядку рессоры газом осуществляют через зарядный клапан 14. To raise the suspension wheel of the vehicle in the annular cavity 5 of the cylinder 1, the fluid pressure is supplied through the fitting 15 from the onboard hydraulic system, as a result of which the spring is compressed. To increase or decrease the clearance of the vehicle, the fluid is respectively supplied to the piston cavity 4 through the nozzle 13 or discharged from it, as a result of which the spring is expanded or compressed. The spring is charged with gas through the charging valve 14.

Предлагаемая пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства обеспечивает повышение его плавности хода и надежности работы рессоры вследствие саморегулирования ее гидравлических характеристик в зависимости от частоты и амплитуды колебаний. Это приводит к снижению общих потерь энергии, вызванных колебаниями, увеличению средних скоростей и производительности транспортных средств при движении практически по любым дорогам. The proposed pneumohydraulic spring of the vehicle suspension provides an increase in its smoothness and reliability of the spring due to self-regulation of its hydraulic characteristics depending on the frequency and amplitude of oscillations. This leads to a decrease in overall energy losses caused by fluctuations, an increase in average speeds and vehicle performance when driving on virtually any road.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, предназначена для применения в подвеске транспортных средств и обеспечивает саморегулирование гидравлических характеристик в зависимости от частоты и амплитуды колебаний, снижение общих потерь энергии и повышение плавности хода;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и прилагаемым чертежом;
пневмогидравлическая рессора, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the foregoing indicates that when using the claimed invention the following set of conditions:
the pneumohydraulic spring of the vehicle suspension, embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in the suspension of vehicles and provides self-regulation of hydraulic characteristics depending on the frequency and amplitude of the oscillations, reducing overall energy loss and improving ride smoothness;
for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation in accordance with the description and the attached drawing is confirmed;
a pneumohydraulic spring embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability".

Claims

A pneumatic-hydraulic spring of a vehicle suspension comprising a cylinder in which a piston with a rod is mounted, forming a piston and an annular cavity in the cylinder, and a hydraulic accumulator connected to the cylinder cavity through a valve, characterized in that the spring is equipped with an additional cylinder in which a floating hydraulic accumulator piston is installed, forming in the latter a pneumatic cavity and a hydraulic cavity connected to the piston cavity of the cylinder through a valve located in the additional cylinder, and it is made in the form of a damping unit, self-regulating in frequency and amplitude of oscillations, having a main throttle channel made in the body of the damping unit and constantly connecting the piston cavity of the cylinder with the hydraulic cavity of the additional cylinder, a check valve installed in the body of the damping unit and periodically reporting the piston cavity of the cylinder with a hydraulic cavity of an additional cylinder, a spring-loaded hollow two-stage plunger, which is installed in a through axial bore of the core of the damping unit hub and forms with the latter a right plunger cavity in communication with the hydraulic cavity of the additional cylinder and a two-stage plunger cavity, a left plunger cavity in communication with the piston cavity of the cylinder, an annular plunger cavity of a smaller diameter connected to the cavity of the two-stage plunger of its middle part through the openings and additionally connected to the piston cavity of the cylinder through radial openings made in the housing of the damping unit, overlapped by the middle cylinder the other part of the two-stage plunger and forming an additional throttle channel, which communicates in the resonance zone of oscillations and at large pressure differences the piston cavity of the cylinder with the hydraulic cavity of the additional cylinder, and the annular plunger cavity of a larger diameter communicated with the right plunger cavity through the throttle groove on the cylindrical part of the larger stage of the two-stage a plunger, as well as having a pump, the piston of which is installed in an additional through hole in the housing of the damping unit la and forms the pump cavity with the latter, connected to the hydraulic cavity of the additional cylinder through the suction valve and filter, and with the annular plunger cavity of a larger diameter through the discharge valve, the latter cavity communicating with the hydraulic cavity of the additional cylinder through additional radial holes made in the housing of the damping unit, blocked by a spring-loaded annular plunger, which is mounted on the outer cylindrical part of the housing of the damping assembly and is connected to the melt yuschim auxiliary cylinder piston by the control spring that provides additional radial holes opening at the end of the compression and rebound strokes.