RU221859U1

RU221859U1 - Variable damping device

Info

Publication number: RU221859U1
Application number: RU2023119091U
Authority: RU
Inventors: Павел Юрьевич Иванов; Евгений Юрьевич Дульский; Евгения Алексеевна Милованова; Владимир Николаевич Иванов; Владимир Михайлович Агафонов; Андрей Алексеевич Александров; Николай Григорьевич Филиппенко; Александр Владимирович Карпов; Роман Сергеевич Большаков; Александр Валерьевич Лившиц; Сергей Викторович Трескин
Filing date: 2023-07-18
Publication date: 2023-11-28

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам для гашения колебаний, в частности гидравлическим гасителям колебаний транспортных средств. Устройство гашения колебаний характеризуется тем, что конструкция устройства содержит рабочий цилиндр, шток, снабженный верхней и нижней ограничительными шайбами и плавающим поршнем с дроссельными отверстиями, подпружиненным на ходе сжатия и растяжения. Технический результат заключается в расширении возможностей гидравлических гасителей колебаний, а именно: реализации переменной характеристики сопротивления в зависимости от величины перемещения штока с плавающем поршнем и повышении эффективности гашения колебаний при низкочастотном нагружении. 1 ил. The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to devices for vibration damping, in particular hydraulic vibration dampers for vehicles. The vibration damping device is characterized in that the design of the device contains a working cylinder, a rod equipped with upper and lower limit washers and a floating piston with throttle holes, spring-loaded during compression and expansion. The technical result consists in expanding the capabilities of hydraulic vibration dampers, namely: implementing a variable resistance characteristic depending on the amount of movement of the rod with a floating piston and increasing the efficiency of vibration damping under low-frequency loading. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам для гашения колебаний, в частности гидравлическим гасителям колебаний транспортных средств.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to devices for vibration damping, in particular hydraulic vibration dampers for vehicles.

Устройство гашения колебаний характеризуется тем, что конструкция устройства содержит рабочий цилиндр, шток, снабженный верхней и нижней ограничительными шайбами и плавающим поршнем с дроссельными отверстиями, подпружиненным на ходе сжатия и растяжения.The vibration damping device is characterized in that the design of the device contains a working cylinder, a rod equipped with upper and lower limit washers and a floating piston with throttle holes, spring-loaded during compression and extension.

Технический результат заключается в расширении возможностей гидравлических гасителей колебаний, а именно: реализации переменной характеристики сопротивления в зависимости от величины перемещения штока с плавающем поршнем и повышении эффективности гашения колебаний при низкочастотном нагружении.The technical result consists in expanding the capabilities of hydraulic vibration dampers, namely: implementing a variable resistance characteristic depending on the amount of movement of the rod with a floating piston and increasing the efficiency of vibration damping under low-frequency loading.

Известно устройство для демпфирования ударных и вибрационных нагрузок, состоящее из штока и поршня, гидравлической камеры, которая заполнена вязкой жидкость, составляющие элементы устройства заключены в цилиндрический патрон (Патент США №3875612, 1975 г. E05F 03/22).A device for damping shock and vibration loads is known, consisting of a rod and a piston, a hydraulic chamber, which is filled with a viscous liquid, the constituent elements of the device are enclosed in a cylindrical cartridge (US Patent No. 3875612, 1975 E05F 03/22).

Недостатком данного устройства является равенство сопротивлений перемещению поршня со штоком при прямом и обратном ходе, что снижает плавность торможения.The disadvantage of this device is the equality of resistance to movement of the piston with the rod during forward and reverse stroke, which reduces the smoothness of braking.

Из уровня техники известен амортизатор с функцией самоблокировки (CN 212616056, F16F 9/16, 2021), содержащий поршень с плавающей посадкой.A shock absorber with a self-locking function is known from the prior art (CN 212616056, F16F 9/16, 2021), containing a piston with a floating fit.

Недостатками данного устройства, помимо конструктивной сложности при изготовлении и обслуживании, является отсутствие возможности снятия напряжений, возникающих при ударах, с проушин крепления подрессоренной и неподрессоренной частей.The disadvantages of this device, in addition to the structural complexity in manufacturing and maintenance, is the inability to relieve stresses arising from impacts from the mounting eyes of the sprung and unsprung parts.

Известен гидравлический амортизатор с регулируемой характеристикой (RU 2316685 МПК F16F 942, 2008.02.10), у которого клапанные пластины перекрывают перепускные отверстия напорного клапана под воздействием пружин. Поскольку поверхности поршня лишены буртов и пластины прижимаются к гладкой поверхности поршня без преднатяга, то нет достаточной плотности перекрытия перепускных отверстий напорного клапана, и амортизатор не развивает требуемой работоспособности.A hydraulic shock absorber with an adjustable characteristic is known (RU 2316685 MPK F16F 942, 2008.02.10), in which the valve plates block the bypass holes of the pressure valve under the influence of springs. Since the piston surfaces are devoid of collars and the plates are pressed against the smooth surface of the piston without preload, there is no sufficient density of overlap of the bypass holes of the pressure valve, and the shock absorber does not develop the required performance.

Известен гидравлический демпфер (RU 2435999, F16F 5/00, F16F 9/16, 10.12.2011), который включает в свою конструкцию основание, направляющее и амортизирующее устройства. Шток жестко закреплен в днище цилиндрической гильзы с образованием герметичной кольцевой полости. Днище цилиндрической гильзы закреплено во втулке, жестко связанной с основанием защищаемого объекта. В кольцевой полости расположена пружина, которая нижним торцом упирается в днище, а верхним - в поршень. Поршень выполнен в виде диска и расположен с дросселирующим зазором относительно штока. В верхней части штока расположена подвижная относительно штока крышка. Крышка состоит из кольцевого фланца с уплотнением и жестко связанной с фланцем втулки, охватывающей внешнюю поверхность цилиндрической гильзы через уплотнение. Коаксиально штоку расположена пружина, верхний торец которой упирается в крышку, а нижний - в поршень. На крышке фиксируется опорный элемент виброизолируемого объекта. Достигается повышение эффективности виброизоляции.A hydraulic damper is known (RU 2435999, F16F 5/00, F16F 9/16, 12/10/2011), which includes in its design a base, guide and shock-absorbing devices. The rod is rigidly fixed in the bottom of the cylindrical sleeve to form a sealed annular cavity. The bottom of the cylindrical sleeve is fixed in a sleeve rigidly connected to the base of the protected object. In the annular cavity there is a spring, the lower end of which rests against the bottom, and the upper end against the piston. The piston is made in the form of a disk and is located with a throttling gap relative to the rod. At the top of the rod there is a cover that is movable relative to the rod. The cover consists of an annular flange with a seal and a sleeve rigidly connected to the flange, covering the outer surface of the cylindrical sleeve through the seal. Coaxially to the rod there is a spring, the upper end of which rests against the cover, and the lower end against the piston. The support element of the vibration-isolated object is fixed on the cover. An increase in the efficiency of vibration isolation is achieved.

Данный гидравлический демпфер имеет недостаток, который заключается в том, конструкция рассматриваемого демпфера не позволяет воспринимать ударные воздействия, так как из-за неизменяемого дроссельного зазора необходимый объем рабочей жидкости не сможет перетечь из одной полости в другую. Последствием этого недостатка является жесткое восприятие подрессоренной массы ударных нагрузок.This hydraulic damper has a drawback, which is that the design of the damper in question does not allow it to absorb shock impacts, since due to the constant throttle gap, the required volume of working fluid will not be able to flow from one cavity to another. The consequence of this shortcoming is the rigid perception of shock loads by the sprung mass.

Существует гидравлический демпфер первой ступени рессорного подвешивания транспортного средства (RU 131106 U1, F16F 9/16, 10.08.2013), содержащий корпус с основанием и коаксиально размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком, при этом поршень установлен с возможностью перемещения относительно штока и подпружинен сверху и снизу пружинами.There is a hydraulic damper of the first stage of a vehicle spring suspension (RU 131106 U1, F16F 9/16, 08/10/2013), containing a housing with a base and a cylinder coaxially located in the housing, in which a piston with a rod is installed with the ability to move, and the piston is installed with the ability to move relative to the rod and is spring-loaded at the top and bottom with springs.

Указанный гидравлический демпфер обладает двумя недостатками. Одним из них является сложность изготовления поршня, так как изготовление круговой канавки является достаточно сложной технологической операцией. Другим недостатком является то, что при воздействии на демпфер ударными нагрузками может произойти несовпадение круговой проточки в поршне и радиального отверстия в штоке, тем самым не осуществится процесс перетекания рабочей жидкость и конструкция гидродемпфера подвергнется перегрузке.This hydraulic damper has two disadvantages. One of them is the complexity of manufacturing the piston, since manufacturing a circular groove is a rather complex technological operation. Another disadvantage is that when the damper is exposed to shock loads, a discrepancy between the circular groove in the piston and the radial hole in the rod may occur, thereby preventing the flow of working fluid and the hydraulic damper design will be overloaded.

Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является гидравлический гаситель колебаний для одноступенчатого рессорного подвешивания (RU 2098688 C1, F16F 5/00, 10.12.1997), содержащий корпус, кожух, рабочий цилиндр, резервуар, резиновые и металлические втулки, шток с поршнем, поршень выполнен в виде верхней и нижней ограничительных шайб с перепускными каналами и перемещающейся между ними шайбы с дроссельными отверстиями, ограниченной с обеих сторон витыми пружинами. Недостатком гасителя колебаний является: использование сварных соединений для фиксации верхней ограничительной шайбы к штоку, что резко снижает ремонтопригодность изделия и делает затрудненным техническое обслуживание, так как поршневой узел становится неразборным, а также использование нескольких параллельно соединенных пружин малого диаметра, вертикальная стабилизация которых может быть нарушена в случае возможного поворота поршня относительно оси штока.The closest to the claimed device in terms of the set of essential features is a hydraulic vibration damper for single-stage spring suspension (RU 2098688 C1, F16F 5/00, 12/10/1997), containing a housing, a casing, a working cylinder, a reservoir, rubber and metal bushings, a rod with a piston , the piston is made in the form of upper and lower limit washers with bypass channels and a washer with throttle holes moving between them, limited on both sides by coiled springs. The disadvantage of the vibration damper is: the use of welded joints to fix the upper limit washer to the rod, which sharply reduces the maintainability of the product and makes maintenance difficult, since the piston unit becomes non-separable, as well as the use of several parallel-connected springs of small diameter, the vertical stabilization of which can be disrupted in case of possible rotation of the piston relative to the axis of the rod.

Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения ремонтопригодности и надежности устройства гашения колебаний с переменной характеристикой путем исключения из конструкции устройства сварных соединений в поршневом узле и замены параллельно соединенных пружин на последовательно соединенные пружины.The proposed utility model solves the problem of increasing the maintainability and reliability of a vibration damping device with a variable characteristic by eliminating welded joints in the piston unit from the design of the device and replacing parallel-connected springs with series-connected springs.

Предлагаемое устройство гашения колебаний с переменной характеристикой, содержащее рабочий цилиндр, плавающий поршень со штоком, снабженным верхней и нижней ограничительными шайбами и пластинчатым клапаном, отличающееся тем, что последний фиксируется на поршне упором и фасонной втулкой, обеспечивающей опирание верхней пружины, с внешней резьбой, а поршень штока, размещенный между верхней и нижней ограничительными шайбами устройства, зеркально расположенными относительно срединной поперечной плоскости симметрии поршня, образует с опорными поверхностями ограничительных шайб упругую связь посредством цилиндрических пружин.The proposed device for damping vibrations with a variable characteristic, containing a working cylinder, a floating piston with a rod equipped with upper and lower limit washers and a plate valve, characterized in that the latter is fixed on the piston with a stop and a shaped sleeve that provides support for the upper spring, with an external thread, and The rod piston, located between the upper and lower limit washers of the device, mirror-image-shaped relative to the median transverse plane of symmetry of the piston, forms an elastic connection with the supporting surfaces of the limit washers by means of cylindrical springs.

Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг. 1 - устройство гашения колебаний с переменной характеристикой;The essence of the utility model is illustrated by the drawing in Fig. 1 - vibration damping device with a variable characteristic;

Конструкцией устройства гашения колебаний с переменной характеристикой предусмотрена круговая циркуляция рабочей жидкости. Фиксация устройства осуществляется с помощью проушины 2 с серьгой 1 и резьбового хвостовика корпуса 23 с гайкой 24, которые располагаются на днище корпуса 29. К проушине с помощью резьбового соединения присоединяется защитный кожух 34.The design of the vibration damping device with a variable characteristic provides for circular circulation of the working fluid. The device is fixed using an eyelet 2 with an earring 1 and a threaded shank of the housing 23 with a nut 24, which are located on the bottom of the housing 29. A protective casing 34 is attached to the eyelet using a threaded connection.

В рабочем цилиндре 20 размещен шток 8, образующий единую конструкцию с верхней 21 и нижней 15 ограничительными шайбами, между которыми расположен плавающий поршень 12 с дроссельными каналами 26, закрытыми пластинчатым клапаном 11, ограниченный сверху и снизу пружинами 10 и 13. Нижняя ограничительная шайба 15 соединена со штоком 8 резьбовым соединением.In the working cylinder 20 there is a rod 8, forming a single structure with the upper 21 and lower 15 limit washers, between which there is a floating piston 12 with throttle channels 26, closed by a plate valve 11, limited at the top and bottom by springs 10 and 13. The lower limit washer 15 is connected with rod 8 threaded connection.

Конструкция пластинчатого клапана 11 предполагает жесткую фиксацию внутренней части клапанной пластины к поршню 12 для обеспечения его прогиба при высоком давлении в полости под поршнем и создания кольцевого зазора по внешней части пластинчатого клапана. Таким образом, для обеспечения работы конструкции с плавающим поршнем при сохранении функционала пластинчатого клапана, необходимо прижать упор клапана к поршню, не связывая его со штоком.The design of the plate valve 11 involves rigid fixation of the inner part of the valve plate to the piston 12 to ensure its deflection at high pressure in the cavity under the piston and the creation of an annular gap along the outer part of the plate valve. Thus, to ensure the operation of a floating piston design while maintaining the functionality of a reed valve, it is necessary to press the valve stop against the piston without connecting it to the stem.

Фиксация упора пластинчатого клапана реализуется при помощи втулки 30, на внешней части которой наносится резьба; прижатие упора клапана к поршню осуществляется за счет проточки, расположенной выше резьбы.The stop of the plate valve is fixed using a sleeve 30, on the outer part of which a thread is applied; The valve stop is pressed against the piston by means of a groove located above the thread.

Верхняя часть втулки имеет плоскую уширенную поверхность для обеспечения упора верхней пружины.The upper part of the bushing has a flat, widened surface to provide support for the upper spring.

Нижняя пружина упирается в подпоршневое кольцо, которое может быть изготовлено как при помощи токарных операций, так и при помощи штамповки. В нижней части нижняя пружина упирается на нижнюю ограничительную шайбу, накрученную на шток, при этом резьба на штоке имеет запас длины для обеспечения предварительного сжатия пружин.The lower spring rests against the piston ring, which can be made either by turning or stamping. In the lower part, the lower spring rests on the lower limit washer screwed onto the rod, while the threads on the rod have a reserve length to ensure pre-compression of the springs.

В торце штока выполнено дроссельное отверстие 9, перекрытое шариком 14, поджатым пружиной 25. В дроссельное отверстие ввинчивается втулка 31. Рабочий цилиндр снизу закрыт днищем 22 с обратным клапаном в виде диска 16, поджатого к седлу 17 днища. Клапан подпружинен лепестковой пружиной 32. Для фильтрации рабочей жидкости предусмотрена сетка-фильтр 28.At the end of the rod there is a throttle hole 9, blocked by a ball 14, pressed by a spring 25. A sleeve 31 is screwed into the throttle hole. The working cylinder is closed from below by a bottom 22 with a check valve in the form of a disk 16, pressed against the bottom seat 17. The valve is spring-loaded with a leaf spring 32. A filter mesh 28 is provided to filter the working fluid.

Сверху рабочий цилиндр закрыт направляющей 27, в которой размещены уплотнения штока 19 с гайкой 18. В направляющей имеется дроссельное отверстие 5, регулируемое дроссельной иглой 4, ввинченной по резьбе в направляющую и имеющей резиновые кольца 3 на хвостовике.At the top, the working cylinder is closed by a guide 27, in which the rod seals 19 with a nut 18 are located. The guide has a throttle hole 5, regulated by a throttle needle 4, threaded into the guide and having rubber rings 3 on the shank.

Направляющая соединена переливной трубкой 6 с рекуперативной камерой 33. Цилиндро-поршневая группа в сборе закреплена в корпусе 7.The guide is connected by an overflow tube 6 to a recovery chamber 33. The cylinder-piston group assembly is fixed in the housing 7.

Устройство гашения колебаний с переменной характеристикой может работать в дроссельном, клапанном и виброизоляционном режиме.The vibration damping device with a variable characteristic can operate in throttle, valve and vibration isolation modes.

Работа предлагаемого устройства гашения колебаний с переменной характеристикой в дроссельном и клапанном режиме при ходе растяжения и ходе сжатия аналогична работе используемых в настоящий момент подобных устройств.The operation of the proposed vibration damping device with a variable characteristic in throttle and valve modes during the extension stroke and compression stroke is similar to the operation of similar devices currently in use.

В дроссельном режиме масло перетекает из полости под поршнем в полость над поршнем через втулку с дроссельным отверстием, открывшийся шариковый клапан дроссельного отверстия, клапанную полость и дроссельные каналы. При этом жидкость, перетекая по дроссельным отверстиям, создает необходимую величину вязкого трения, обеспечивая оптимальные параметры демпфирования вертикальных колебаний.In throttle mode, oil flows from the cavity under the piston to the cavity above the piston through the bushing with the throttle hole, the opened ball valve of the throttle hole, the valve chamber and the throttle passages. In this case, the liquid, flowing through the throttle holes, creates the necessary amount of viscous friction, providing optimal parameters for damping vertical vibrations.

Введением упругой пружинной связи между поршнем и штоком демпфера снижается жесткое ударное действие на шток и проушину, уменьшая напряжение в них.By introducing an elastic spring connection between the piston and the damper rod, the harsh impact effect on the rod and eye is reduced, reducing the stress in them.

При увеличении скорости движения поршня в результате ударных нагрузок возрастает давление масла под поршнем до величины деформации пластинчатого клапана, он изгибается и начинает пропускать масло через кольцевой зазор, что снижает силу сопротивления движению поршня.As the speed of movement of the piston increases as a result of shock loads, the oil pressure under the piston increases to the extent of the deformation of the plate valve, it bends and begins to pass oil through the annular gap, which reduces the resistance force to the movement of the piston.

При виброизоляционном режиме происходит гашение низкочастотных колебаний. Указанный процесс реализуется сжатием и растяжением пружин, расположенных над и под поршнем.In vibration isolation mode, low-frequency vibrations are damped. This process is realized by compressing and stretching springs located above and below the piston.

Причем при применении плавающего поршня, подпружиненного сверху и снизу, возникает упругая связь между поршнем и штоком устройства. Данная техническая особенность позволяет обеспечить снижение воздействия ударных нагрузок на конструкцию устройства и обеспечить плавность хода. С помощью применения метода конечных элементов при исследовании компьютерной модели предлагаемого устройства были подтверждены заявляемые свойства полезной модели. Плавность хода обеспечивается преобразованием механической энергии вертикальных низкочастотных колебаний в энергию упругой деформации пружин в тепловую энергию, образующуюся в результате вязкого трения при прохождении рабочей жидкости через дроссельные отверстия и рассеивающуюся во внешнюю среду.Moreover, when using a floating piston, spring-loaded from above and below, an elastic connection arises between the piston and the rod of the device. This technical feature allows for a reduction in the impact of shock loads on the design of the device and ensures smooth operation. Using the finite element method when studying a computer model of the proposed device, the claimed properties of the utility model were confirmed. Smooth running is ensured by the conversion of the mechanical energy of vertical low-frequency vibrations into the energy of elastic deformation of springs into thermal energy generated as a result of viscous friction when the working fluid passes through the throttle openings and dissipates into the external environment.

Источники информацииInformation sources

1. Устройство для демпфирования ударных и вибрационных нагрузок (патент США №3875612, 1975 г. E05F 03/22).1. Device for damping shock and vibration loads (US patent No. 3875612, 1975 E05F 03/22).

2. Амортизатор с функцией самоблокировки (патент CN 212616056, F16F 9/16, 2021).2. Shock absorber with self-locking function (patent CN 212616056, F16F 9/16, 2021).

3. Амортизатор гидравлический с регулируемой характеристикой (патент RU 2316685 МПК F16F 942, 2008.02.10).3. Hydraulic shock absorber with adjustable characteristics (patent RU 2316685 MPK F16F 942, 2008.02.10).

4. Гидравлический демпфер (патент RU 2435999 С1, F16F 5/00, F16F 9/16, 10.12.2011).4. Hydraulic damper (patent RU 2435999 C1, F16F 5/00, F16F 9/16, 12/10/2011).

5. Гидравлический демпфер первой ступени рессорного подвешивания транспортного средства (патент RU 131106 U1 МПК F16F 9/16, F16F 9/512, 10.08.2013).5. Hydraulic damper of the first stage of spring suspension of a vehicle (patent RU 131106 U1 MPK F16F 9/16, F16F 9/512, 08/10/2013).

6. Гидравлический гаситель колебаний для одноступенчатого рессорного подвешивания (патент RU 2098688 C1, F16F 5/00, 10.12.1997).6. Hydraulic vibration damper for single-stage spring suspension (patent RU 2098688 C1, F16F 5/00, 12/10/1997).

Claims

A vibration damping device with a variable characteristic, containing a working cylinder, a floating piston with a plate valve, a pressure sleeve, a rod equipped with upper and lower limit washers, characterized in that the piston is placed between the upper and lower limit washers of the device, mirror-image relative to the transverse plane of the piston , forms an elastic connection with the supporting surfaces of the restrictive washers by means of cylindrical springs, and the plate valve is fixed on the piston by a pressure sleeve that provides support for the upper spring.