RU2093370C1

RU2093370C1 - Shock-absorber with deferential compression force

Info

Publication number: RU2093370C1
Application number: RU96112732A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Вячеславович Чулков; Александр Дмитриевич Чулков; Юрий Константинович Новоселов; Александр Олегович Харченко
Original assignee: Севастопольский государственный технический университет
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1997-10-20

Abstract

FIELD: automotive industry. SUBSTANCE: shock-absorber has working cylinder, outer reservoir for fluid, working piston with a rod, by-passing valve, compression valve, and inlet valve. An additional piston is received in the above-piston space of the working cylinder. The dummy opening of the piston faces the working piston for permitting interaction with the latter. The outer cylindrical surface of the additional piston is provided with longitudinal through grooves. The top end face of the piston is provided with a flexible ring with radial calibrated grooves. EFFECT: enhanced shock-absorbing. 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, к амортизирующим устройствам подвески и может быть использовано в передних и задних гидравлических амортизаторах легковых автомобилей. The invention relates to transport engineering, in particular, to shock absorbing suspension devices and can be used in front and rear hydraulic shock absorbers of cars.

Известны конструкции гидравлических амортизаторов, установленных, например, на автомобилях ВАЗ-2101 2107 (см. Б.В.Ершов, М.А.Юрченко. Легковые автомобили ВАЗ. Конструкции и техническое обслуживание. К. Высшая школа, 1984, с.149-154). Амортизаторы состоят из рабочего цилиндра и внешнего резервуара для рабочей жидкости. В рабочем цилиндре размещается поршень, закрепленный на штоке с перепускным клапаном и клапаном отдачи. В нижней части рабочего цилиндра установлен корпус с клапаном сжатия и впускным клапаном. There are known designs of hydraulic shock absorbers installed, for example, on VAZ-2101 2107 cars (see B.V. Ershov, M.A. Yurchenko. VAZ cars. Designs and maintenance. K. Higher School, 1984, p.149- 154). Shock absorbers consist of a working cylinder and an external reservoir for the working fluid. A piston is mounted in the working cylinder, mounted on a rod with a bypass valve and a recoil valve. A housing with a compression valve and an intake valve is installed in the lower part of the working cylinder.

К основным недостаткам этих амортизаторов следует отнести:
наличие тряски и дискомфорта на грейдерных или покрытых гравием дорогах даже на средних скоростях;
плохая управляемость на дорогах с высокой частотой колебаний;
невысокая эксплуатационная надежность из-за возможных ударов буфера о корпус и ударов поршня о клапан сжатия, приводящих к разрушению и выбиванию последнего.The main disadvantages of these shock absorbers are:
the presence of shaking and discomfort on grader or gravel roads, even at medium speeds;
poor handling on high-frequency roads;
low operational reliability due to possible impacts of the buffer on the housing and impacts of the piston on the compression valve, leading to destruction and knocking out of the latter.

В качестве прототипа выбран амортизатор автомобиля ВАЗ-2108 (см. Автомобиль ВАЗ-2108 "Спутник": Устройство и ремонт /В.А.Вершигора, А.П.Ипатов и др. М. Транспорт, 1987, с.82-83), содержащий цилиндр со штоком, на котором установлен подпружиненный поршень с гайкой клапана отдачи. В нижней части цилиндра расположен клапан сжатия, а в верхней гидравлический буфер хода отдачи. The shock absorber of the VAZ-2108 car was selected as a prototype (see VAZ-2108 Sputnik Automobile: Device and Repair / V.A. Vershigora, A.P. Ipatov et al. M. Transport, 1987, p. 82-83) comprising a cylinder with a rod on which a spring-loaded piston with a nut of the recoil valve is mounted. A compression valve is located at the bottom of the cylinder, and a recoil stroke hydraulic buffer at the top.

Указанная совокупность конструктивных признаков не позволяет устранить недостатки, присущие большинству известных конструкций, а именно:
невысокая эксплуатационная надежность при движении автомобиля по волнистым покрытиям;
тряска, удары и дискомфорт на средних и высоких скоростях;
неустойчивость и плохая управляемость автомобиля на дорогах с высокой частотой колебаний.The specified set of design features does not allow to eliminate the disadvantages inherent in most known designs, namely:
low operational reliability when driving on corrugated surfaces;
shaking, bumping and discomfort at medium and high speeds;
instability and poor controllability of the car on roads with a high vibration frequency.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности амортизатора, устойчивости и комфортности автомобиля при движении в сложных дорожных условиях. The task of the invention is to increase the operational reliability of the shock absorber, stability and comfort of the car when driving in difficult road conditions.

Технический результат достигается за счет того, что амортизатор содержит рабочий цилиндр и внешний резервуар для рабочей жидкости, рабочий поршень со штоком, перепускным клапаном отдачи, клапан сжатия и впускной клапан. В бесштоковой полости рабочего цилиндра на пружине установлен дополнительный поршень, глухим осевым отверстием обращенный к рабочему поршню с возможностью взаимодействия с последним. На наружной цилиндрической поверхности дополнительного поршня выполнены продольные сквозные канавки, а на его верхнем торце закреплено упругое кольцо с радиальными калиброванными канавками на поверхности. The technical result is achieved due to the fact that the shock absorber contains a working cylinder and an external reservoir for the working fluid, a working piston with a rod, a bypass return valve, a compression valve and an intake valve. In the rodless cavity of the working cylinder, an additional piston is installed on the spring, with a blind axial hole facing the working piston with the possibility of interaction with the latter. On the outer cylindrical surface of the additional piston, longitudinal through grooves are made, and an elastic ring with radial calibrated grooves on the surface is fixed on its upper end.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемой конструкции амортизатора, на фиг.2 схема работы устройства при экстремальных нагрузках. In FIG. 1 shows a General view of the proposed design of the shock absorber, figure 2 diagram of the operation of the device under extreme loads.

Предложенный амортизатор состоит из рабочего цилиндра 1 и внешнего резервуара 2 для рабочей жидкости. В цилиндре 1 размещается рабочий поршень 3 с перепускным клапаном и клапаном отдачи. Рабочий поршень 3 крепится посредством гайки 4 к штоку 5, который связан с верхней проушиной 6, закрепленной на кронштейне основания кузова автомобиля. В верхней части цилиндра 1 установлена направляющая 7 штока, а резервуар амортизатора защищен кожухом 8. В нижней части рабочего цилиндра размещен корпус 9 с клапаном сжатия и впускным клапаном. В нижний раструб резервуара запрессована и проварена по окружности нижняя проушина 10. В бесштоковой полости (в нижней части) цилиндра 1 размещен дополнительный поршень 11, посредством пружины 12 взаимодействующий с корпусом 9. Глухим осевым отверстием дополнительный поршень 11 обращен к гайке 4 рабочего поршня 3. Кроме того, на наружной цилиндрической поверхности дополнительного поршня выполнены продольные сквозные канавки (6), а на верхней торцевой поверхности плунжера, например, в кольцевой канавке закреплено упругое кольцо 13 высотой H (капролон или резина), на верхнем торце которого выполнены радиальные калиброванные канавки (r). Глубина калиброванных канавок m кольца должна несколько превышать высоту выступающей части h над поверхностью дополнительного поршня 11. The proposed shock absorber consists of a working cylinder 1 and an external reservoir 2 for the working fluid. In the cylinder 1 is placed a working piston 3 with a bypass valve and a recoil valve. The working piston 3 is attached by means of a nut 4 to the rod 5, which is connected with the upper eye 6, mounted on the bracket of the base of the car body. A rod guide 7 is installed in the upper part of the cylinder 1, and the shock absorber reservoir is protected by a casing 8. In the lower part of the working cylinder, a housing 9 with a compression valve and an inlet valve is placed. The lower eyelet 10 is pressed into the lower socket of the tank and welded around the circumference. An additional piston 11 is placed in the rodless cavity (in the lower part) of the cylinder 1, interacting with the housing 9 by means of a spring 12. The additional piston 11 is turned to the nut 4 of the working piston 3 with a blind axial hole. In addition, longitudinal through grooves (6) are made on the outer cylindrical surface of the additional piston, and on the upper end surface of the plunger, for example, an elastic ring 13 of height H (cap olon or rubber), on the upper end of which radial grooves (r) are made. The depth of the calibrated grooves m of the ring should slightly exceed the height of the protruding part h above the surface of the additional piston 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

При сжатии пружины подвески в результате хода колеса в направлении кузова, нижняя проушина 10 амортизатора поднимается вверх, а шток 5 опускается вниз. Рабочая жидкость при цикле сжатия, преодолевая сопротивление пружины перепускного клапана, перетекает по каналам рабочего поршня 3 из бесштоковой в штоковую полость. Одновременно часть жидкости из бесштоковой полости, проходя через продольные канавки (b) дополнительного поршня 11, далее через калиброванное отверстие в клапане сжатия (в корпусе 9) перетекает из бесштоковой полости в полость резервуара 2. При резком ходе сжатия и больших нагрузках происходит открытие клапана сжатия, и жидкость перетекает в больших количествах через боковое отверстие клапана сжатия в резервуар. Однако при достижении рабочим поршнем 3 нижнего положения, соответствующего предельной нагрузке (например, для переднего амортизатора ВАЗ-2101 более 250 Н), рабочий поршень входит во взаимодействие с подпружиненным дополнительным поршнем 11, контактируя торцем с поверхностью упругого кольца 13, а гайка 4 рабочего поршня 3 располагается при этом в глухом осевом отверстии дополнительного поршня 11. Между торцем рабочего поршня 3 и упругим кольцом 13 радиальные калиброванные канавки (например, для ВАЗ-2101 2107 радиус канавок r 0,1 0,2 мм, количество канавок не менее четырех) способствуют резкому замедлению перетекания жидкости из бесштоковой в штоковую полость рабочего цилиндра и повышению давления жидкости в бесштоковой полости. Ход штока 5 вниз замедляется до полного прекращения. Тем самым предотвращаются возможные удары поршней 3 и 11 о корпус 9 (фиг.2). When the suspension spring is compressed as a result of the wheel running in the direction of the body, the lower damper eye 10 rises and the rod 5 lowers. The working fluid during the compression cycle, overcoming the resistance of the bypass valve spring, flows through the channels of the working piston 3 from the rodless into the rod cavity. At the same time, part of the fluid from the rodless cavity, passing through the longitudinal grooves (b) of the additional piston 11, then through the calibrated hole in the compression valve (in the housing 9) flows from the rodless cavity into the cavity of the tank 2. With a sharp compression stroke and heavy loads, the compression valve opens , and fluid flows in large quantities through the side opening of the compression valve into the reservoir. However, when the working piston 3 reaches the lower position corresponding to the maximum load (for example, for the front shock absorber VAZ-2101 more than 250 N), the working piston interacts with the spring-loaded additional piston 11, contacting the end face with the surface of the elastic ring 13, and the nut 4 of the working piston 3 is located at the same time in the blind axial bore of the additional piston 11. Between the end face of the working piston 3 and the elastic ring 13 there are radial calibrated grooves (for example, for VAZ-2101 2107, the radius of the grooves is r 0.1 0.2 mm, the number of grooves at least four) contribute to a sharp slowdown in the flow of fluid from the rodless to the rod cavity of the working cylinder and increase the pressure of the liquid in the rodless cavity. The stroke of the rod 5 down slows down until it stops. This prevents possible impacts of the pistons 3 and 11 about the housing 9 (figure 2).

Цикл отбоя происходит, когда колесо опускается вниз относительно кузова, при этом расстояние между верхней 6 и нижней 11 проушинами и объем бесштоковой полости увеличиваются. Жидкость перетекает из штоковой полости в бесштоковую через перепускной клапан, затем из полости резервуара 2 через перепускные каналы клапана сжатия в корпусе 9, также в бесштоковую полость, проходя через канавки (b) дополнительного поршня 11. Пружина 12 способствует возвращению дополнительного поршня 11 в исходное положение, а шток 5 с рабочим поршнем 3 продолжает двигаться вверх до момента прекращения опускания колеса вниз относительно кузова. The rebound cycle occurs when the wheel goes down relative to the body, while the distance between the upper 6 and lower 11 eyes and the volume of the rodless cavity increase. The fluid flows from the rod cavity into the rodless cavity through the bypass valve, then from the tank cavity 2 through the bypass channels of the compression valve in the housing 9, also into the rodless cavity, passing through the grooves (b) of the additional piston 11. The spring 12 helps to return the additional piston 11 to its original position , and the rod 5 with the working piston 3 continues to move up until the stop of lowering the wheel down relative to the body.

Таким образом, усилие сопротивления амортизатора значительно повышается при ухудшении дорожных условий, при езде по дорогам с большой волнистостью на средних и высоких скоростях. Величина усилия сопротивления для экстремальных условий определяется параметрами калиброванных канавок упругого кольца 13 (чем меньше их количество и их радиус, тем больше усилие сопротивления) и жесткостью пружины 12. Размеры и форма сквозных пазов (b, D₁, D) дополнительного поршня 11 также выбираются, исходя из габаритных размеров и характеристик амортизаторов конкретной модели автомобилей. Причем предложенное устройство легко встраивается в известные конструкции гидравлических и гидропневматических амортизаторов отечественных и зарубежных автомобилей, не меняя их габаритов и не требуя никаких конструктивных доработок базовых элементов.Thus, the resistance force of the shock absorber increases significantly when road conditions deteriorate, when driving on roads with high undulations at medium and high speeds. The magnitude of the resistance force for extreme conditions is determined by the parameters of the calibrated grooves of the elastic ring 13 (the smaller their number and radius, the greater the resistance force) and the stiffness of the spring 12. The dimensions and shape of the through grooves (b, D ₁ , D) of the additional piston 11 are also selected based on the overall dimensions and characteristics of the shock absorbers of a particular car model. Moreover, the proposed device is easily integrated into the known designs of hydraulic and hydropneumatic shock absorbers of domestic and foreign cars, without changing their dimensions and without requiring any structural modifications of the basic elements.

Эксплуатационная надежность амортизаторов значительно возрастает, так как практически исключаются удары и "провалы" рабочего поршня в неблагоприятных дорожных условиях и даже при наличии дефектов базовых деталей, таких как: заедание клапанов, поломок деталей, недостаточного уровня жидкости или ее пониженной вязкости. Исключается тряска и дискомфорт при езде на автомобиле по грейдерным или покрытым гравием дорогам, улучшается управляемость на дорогах с высокой частотой колебаний. The operational reliability of shock absorbers increases significantly, since impacts and “dips” of the working piston in adverse road conditions and even in the presence of defects in basic parts, such as valve sticking, component breakdowns, insufficient fluid level or its low viscosity, are practically eliminated. Shaking and discomfort when driving a car on grader or gravel roads are eliminated, and handling on roads with a high vibration frequency improves.

Claims

A shock absorber with a differentiated compression force, comprising a working cylinder and an external reservoir for the working fluid, a working piston with a rod, a bypass valve and a return valve, a compression valve and an inlet valve, characterized in that an additional piston is installed on the spring in the rodless cavity of the cylinder, with a blind axial a hole facing the working piston with the possibility of interaction with the latter, and longitudinal through grooves are made on the outer cylindrical surface of the additional piston, and on it the upper end of the elastic ring is fixed with radial grooves on the grooved surface.