RU2802100C2 - Автомобильный гидравлический амортизатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Автомобильный гидравлический амортизатор содержит напорный цилиндр, вспомогательный резервуар и поршневой узел, при этом указанный поршневой узел содержит кольцевой поршень, включающий множество пересекающихся проходных каналов на его верхней и нижней поверхностях, шток поршня и комплект регулировочных прокладок на обеих поверхностях указанного поршня, частично или полностью закрывающих указанные проходные каналы, предназначенных для оказания сопротивления потоку гидравлической жидкости в указанном напорном цилиндре, когда указанный поршень движется через гидравлическую жидкость. Достигается увеличение срока службы амортизатора и создание амортизатора с гибкой демпфирующей способностью для широкого спектра условий вождения. 10 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к амортизатору для автомобильных систем подвески. Более конкретно, настоящее изобретение относится к гидравлическому амортизатору с новым поршневым узлом.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Движущееся колесное транспортное средство подвержено воздействию различных дорожных условий (например, неровности, ямы, препятствия), в которых по меньшей мере одно из колес транспортного средства смещено перпендикулярно направлению движения транспортного средства. Движущееся колесное транспортное средство также подвержено различным дорожным ситуациям (например, ускорениям, замедлениям, поворотам), в которых масса кузова транспортного средства смещается вверх или вниз по отношению к его колесам. Перпендикулярное смещение колес или кузова транспортного средства влияет на безопасность транспортного средства (т.е. сцепление с дорогой, устойчивость и эффективность рулевого управления) и уровень комфорта пользователей транспортного средства.

Амортизаторы используются в системах подвески транспортных средств в сочетании с пружинами, соединенными (т.е. параллельно или концентрически установленными) между колесами транспортного средства и кузовом. Относительное линейное смещение между колесами транспортного средства и кузовом вызывает сжатие/извлечение и ход отбоя пружины подвески и параллельного или концентрического амортизатора. В то время как размеры и жесткость пружины определяют амплитуду относительного смещения колеса и кузова, конструкция амортизатора определяет допустимую скорость и колебания указанного смещения.

Амортизаторы предшествующего уровня техники состоят из напорного цилиндра и поршневого узла, в котором кольцевой поршень состоит из множества проходных каналов и с гибкими регулировочными прокладками в виде комплекта (также называемого «комплектом регулировочных прокладок») на обеих поверхностях поршня (т.е. поверхностях сжатия и хода отбоя), прикрепленными к одному концу штока поршня и перемещающимися через гидравлическую жидкость, содержащуюся в упомянутом напорном цилиндре. Другой конец указанного штока поршня прикреплен к колесу через элемент подвески (т.е. следует за перемещением колеса), а дистальный конец указанного напорного цилиндра прикреплен к кузову транспортного средства.

Смещение поршня в цилиндре амортизатора ограничивается силами сопротивления, вызванными гидравлической жидкостью, протекающей через каналы указанного поршня при отклонении краев гибких регулировочных прокладок (вышеупомянутого комплекта регулировочных прокладок), которые частично закрывают указанные каналы. Таким образом, часть энергии удара, возникающей при изменении дорожных условий и условий движения, преобразуется в тепло, которое передается от гидравлической жидкости к корпусу цилиндра и оттуда рассеивается в окружающую среду. Характеристика потока при различных амплитудах и скоростях смещения колеса и кузова определяет характеристики демпфирования амортизатора и, соответственно, пригодность амортизатора для конкретных транспортных средств (т.е. в соответствии с их массой, конструкцией и предполагаемым использованием). Поскольку большинство транспортных средств испытывают различные условия вождения (например, движение на внедорожнике по шоссе или поездка на семейном автомобиле по грунтовой дороге со средним покрытием), выбор амортизаторов для конкретного транспортного средства обычно осуществляется с учетом его основного использования и условий вождения, а также с учетом компромиссов по другим возможным, но менее распространенным сценариям. Соответственно, транспортное средство, предназначенное для путешествий по бездорожью, обычно будет оснащаться амортизатором, характеристики которого сильно отличаются от характеристик амортизатора транспортного средства, предназначенного для поездок по городу и шоссе.

В настоящее время на рынке представлен широкий ассортимент амортизаторов, включающих поршневые каналы с разными контурами, разным диаметром (варьирующимся, например, от 2'', 2,4'', 2,5'' и 3''), гибкими регулировочными прокладками различной формы, расположения и управляемости, перепускными каналами через поршень и шток поршня, а также однотрубными и двухтрубными цилиндрами с внутренними и внешними резервуарами. Однако необходимость разрабатывать множество типов амортизаторов приводит к появлению дорогих амортизаторов, применение которых ограничено. Поэтому было бы очень предпочтительно создать амортизаторы, которые были бы более универсальными и могли бы обладать хорошей амортизирующей способностью в различных условиях движения.

Целью настоящего изобретения является создание нового амортизатора, который предлагает гибкую демпфирующую способность для широкого спектра условий вождения и дорожных условий.

Другой целью настоящего изобретения является создание амортизатора модульной конструкции, который допускает множество вариантов конструкции, предназначенных для различных моделей транспортных средств и применений.

Другой целью настоящего изобретения является создание амортизатора, который позволяет уменьшить накопление тепла, что приводит к увеличению срока службы по сравнению с предшествующим уровнем техники. Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными по мере дальнейшего описания.

Раскрытие настоящего изобретения

Автомобильный гидравлический амортизатор, содержащий напорный цилиндр давления, вспомогательный резервуар и поршневой узел, в котором указанный поршневой узел содержит:

а. кольцевой поршень, включающий множество пересекающихся проходных каналов на его верхней и нижней поверхностях, где:

i) верхняя поверхность указанного поршня снабжена парами проходных каналов сжатия, состоящих из скругленной полости треугольной формы, расположенных на его периферии, которые выполнены асимметрично, и дополнительно снабжена круглым отверстием около одной из крайних точек указанной полости, так что оно обращено к соответствующему круглому отверстию проходного канала сжатия, с которым оно объединено в пару, причем указанная верхняя поверхность дополнительно снабжена круглыми отверстиями проходных каналов хода отбоя, начинающихся на нижней поверхности указанного поршня, и выпускными каналами, проходящими через всю толщину поршня;

ii) нижняя поверхность указанного поршня снабжена тремя проходными каналами хода отбоя, расположенными по окружности указанного поршня, которые состоят из скругленной удлиненной полости, имеющей дополнительно круглое отверстие, которое выходит за границы указанной полости и пересекает верхнюю поверхность, указанная нижняя поверхность дополнительно снабжена краями трех круглых отверстий проходных каналов сжатия, начинающихся на верхней поверхности, и выпускными каналами, проходящими через всю толщину поршня;

b. шток поршня; и

c. комплекты регулировочных прокладок на обеих поверхностях указанного поршня, частично или полностью закрывающие указанные проходные каналы, предусмотренные для оказания сопротивления потоку гидравлической жидкости в указанном напорном цилиндре, когда указанный поршень движется через гидравлическую жидкость.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения гидравлический амортизатор характеризуется наличием трех пар каналов сжатия. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения он характеризуется наличием трех каналов обратного хода. Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения гидравлический амортизатор характеризуется наличием по меньшей мере двух стравливающих каналов.

Согласно настоящему изобретению в пределах общей высоты поршня высота профилированной полости больше, чем высота круглого отверстия. Отверстия в профилированных полостях имеют скругленную форму, то есть не имеют прямых углов, как будет очевидно из описания фигур. Соответственно, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения профилированные полости, которые обращены к (верхней) поверхности сжатия поршня, имеют по существу круглую, треугольную форму с закругленными углами.

Профилированные полости расположены попарно на периферии указанного поршня. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения профилированные полости, которые обращены к (нижней) поверхности хода отбоя поршня, имеют удлиненную форму и имеют круглые отверстия, выходящие за их границы. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения удлиненная форма представляет собой эллипсоид.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения диаметр соединения вспомогательного резервуара с напорным цилиндром приблизительно равен диаметру штока поршня.

Краткое описание Фигур

На фиг. 1 схематически показан вид в разрезе амортизатора в сборе согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 схематично показан вид поверхности сжатия поршня согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 схематично показан вид поверхности хода отбоя поршня на фиг. 2;

на фиг. 4(a), (b), (с) показаны поперечные сечения поршней на фиг. 2 и 3, сделанные по плоскостям ВВ и СС соответственно;

на фиг. 5 показан вид в перспективе поршня на фиг. 2 и 3, показывающий поверхность сжатия на фиг. 2; и

на фиг. 6 показано изображение в разобранном виде цилиндра амортизатора в сборе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание одного варианта осуществления настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к автомобильному гидравлическому амортизатору, содержащему напорный цилиндр, вмещающий гидравлическую жидкость, вспомогательный резервуар, в который часть указанной гидравлической жидкости течет вперед и назад в результате линейного смещения поршневого узла вдоль напорного цилиндра.

На фиг. 1 показан вид в разрезе амортизатора в сборе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в котором амортизатор 100 состоит из кольцевого поршня 110, снабженного множеством пересекающихся проходных каналов 120, подробно описанных на фиг. 2 и 3, комплекта 130 регулировочных прокладок сжатия (состоящего в этом конкретном иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения из 3 регулировочных прокладок) на нижней поверхности 140 поршня и комплекта 150 регулировочных прокладок хода отбоя на верхней поверхности 160 поршня. Поршень 110 и комплекты 130 и 150 регулировочных прокладок снабжены центральными отверстиями, предназначенными для приема одного конца штока 170 поршня, расположенного внутри напорного цилиндра 180 с выпускным отверстием 190 во вспомогательный резервуар (не показан), при этом центральное отверстие 201 показано на фиг. 2.

Фиг. 2 представляет собой вид сверху поршня согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, на котором верхняя поверхность указанного поршня показана с тремя парами проходных каналов 210 сжатия, расположенных на периферии поршня 110. Как легко понять по фигуре, проходные каналы 210 выполнены асимметрично, и неожиданно было обнаружено, что эта асимметрия важна для обеспечения улучшенных характеристик амортизатора. Проходные каналы 210 сжатия состоят из скругленной полости 220 треугольной формы, обращенной к верхней поверхности 160 поршня на фиг. 1, и круглого отверстия 230 рядом с одной из крайних точек указанной полости, так что оно обращено к соответствующему круглому отверстию 230 проходного канала 210 сжатия, с которым оно объединено в пару (для ясности обозначено на фигуре как 210'). Эта конструкция обеспечивает начальное демпфирование за счет сжатия небольшого количества гидравлической жидкости, которая быстро течет и накапливается в полостях 220 и цилиндрических отверстиях 230, пока давление не станет достаточно высоким, чтобы отклонить первую регулировочную прокладку комплекта 130 регулировочных прокладок сжатия на фиг. 1, которая частично закрывает цилиндрические отверстия 220 проходных каналов 210 сжатия. Например, небольшие дорожные препятствия на высокой скорости транспортного средства приведут к небольшим, но быстрым смещениям поршня 110. Кроме того, диаметр отверстий 230 может быть меньше, чем в сопоставимых поршнях предшествующего уровня техники, как и диаметр выпускных отверстий 240, обсуждаемых ниже. Более того, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения достаточно обеспечить только два выпускных отверстия 240, а фактическое количество этих выпускных отверстий может быть адаптировано к желаемой плавности работы амортизатора.

На фиг. 2 также показаны края трех круглых отверстий 330 проходных каналов хода отбоя (показанных на фиг. 3), и в этом конкретном варианте осуществления настоящего изобретения три выпускных канала 240, которые обеспечивают свободный поток жидкости во время смещений с низкой скоростью (например, при медленном подъеме автомобиля по многоуровневой парковке).

Фиг. 3 представляет собой вид снизу поршня согласно варианту осуществления настоящего изобретения, на котором нижняя поверхность 140 (фиг. 1) поршня показана с тремя проходными каналами 310 хода отбоя, расположенными по окружности поршня 110, которые состоят из скругленной удлиненной полости 320, имеющей дополнительно круглое отверстие 330, которое выходит за границы полости 320 и пересекает верхнюю поверхность, как показано на фиг. 2. Такое расположение полостей и отверстий позволяет обеспечить начальное демпфирование за счет сжатия небольшого количества гидравлической жидкости, которая быстро течет и накапливается в полостях 320 и круглых отверстиях 330 до тех пор, пока давление не станет достаточно высоким, чтобы отклонить первую регулировочную прокладку комплекта 150 регулировочных прокладок хода отбоя (которая частично закрывает цилиндрические отверстия 320 проходных каналов 310 хода отбоя).

На фиг. 3 также показаны края трех круглых отверстий проходных каналов сжатия (показанных на фиг. 2) и трех выпускных каналов 240, которые обеспечивают свободный поток во время смещений с низкой скоростью.

Фиг. 4(b) представляет собой поперечное сечение поршня на фиг. 4(a), сделанное по плоскости ВВ, а фиг. 4(c) представляет собой поперечное сечение поршня на фиг. 4(a), сделанное по плоскости СС. Номера позиций на этих поперечных сечениях такие же, как на фиг. 2 и 3.

На фиг. 5 показан вид в перспективе поршня на фиг. 2 и 3 с удаленным центральным отверстием 201, и он предназначен для иллюстрации трехмерности отверстия, предусмотренного в поршне.

Конструкция амортизатора согласно настоящему изобретению учитывает разные сценарии развития событий. Например, за начальным быстрым отскоком колеса транспортного средства (т.е. мягкой реакцией амортизатора) при прохождении большой неровности может последовать либо непрерывная мягкая реакция на низкой скорости транспортного средства (т.е. свободный поток гидравлической жидкости через выпускные каналы 240, или жесткая реакция на высокой скорости транспортного средства (ограниченный поток через проходные каналы).

Вышеупомянутая реакция сжатия и хода отбоя амортизатора согласно настоящему изобретению также обеспечивает высокую четкость реакции, т.е. начальная реакция на большое препятствие на высокой скорости транспортного средства будет мягкой (т.е. высокая скорость потока ограниченного количества жидкости через указанный поршень и к вспомогательному резервуару 160, и по мере продолжения смещения реакция становится более жесткой (т.е. более высокое сопротивление потоку через проходные каналы 210 или 310 поршня и к вспомогательному резервуару 160). Кроме того, высокая четкость реакции через множество проходных каналов улучшает распределение тепла и уменьшает накопление тепла, тем самым способствуя увеличению срока службы амортизатора.

Фиг. 4 представляет собой изображение амортизатора 400 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в разобранном виде. Он содержит шток 401, нижнее основание 402, крышку 403. Герметизирующую часть 404, нижнюю пластину 405, поршень 406, цилиндрический корпус 407, стопорное кольцо 408, плоскую шайбу 409 и крепежную гайку 410. Некоторые несущественные элементы не показаны. Амортизатор в сборе, показанный на фиг. 4, является типовым узлом, но, конечно, может быть предусмотрено множество вариантов этой конструкции, что будет очевидно специалисту.

В таблице 1 показаны различные параметры поршня на фиг. 2 и 3 при использовании в сочетании с различными типами подвесок и для транспортных средств разной массы. Каждый комплект регулировочных прокладок (также иногда называемый «пирамидой») начинается в этом примере с регулировочной прокладки диаметром 1,6'', с не менее 6 последующими регулировочными прокладками в комплекте, уменьшающимися в диаметре.

Модульная конструкция амортизатора согласно настоящему изобретению позволяет производителям амортизатора производить одну общую модель амортизатора с одним поршнем и с несколькими дополнительными комплектами регулировочных прокладок, подходящими для широкого диапазона моделей транспортных средств и применений. Проектирование различных комплектов регулировочных прокладок для различных целей хорошо известно в данной области техники и поэтому для краткости изложения не обсуждается в настоящем документе.

Хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в качестве примера, следует понимать, что настоящее изобретение может быть выполнено с множеством вариаций, модификаций и адаптаций, не выходя за пределы объема формулы изобретения.

Claims (16)

1. Автомобильный гидравлический амортизатор, содержащий напорный цилиндр, вспомогательный резервуар и поршневой узел, в котором указанный поршневой узел содержит:

a. кольцевой поршень, включающий множество пересекающихся проходных каналов на его верхней и нижней поверхностях, где:

i) верхняя поверхность указанного поршня снабжена парами проходных каналов сжатия, состоящих из скругленной полости треугольной формы, расположенных на его периферии, которые выполнены асимметрично, и дополнительно снабжена круглым отверстием около одной из крайних точек указанной полости, так что оно обращено к соответствующему круглому отверстию проходного канала сжатия, с которым оно объединено в пару, причем указанная верхняя поверхность дополнительно снабжена круглыми отверстиями проходных каналов хода отбоя, начинающихся на нижней поверхности указанного поршня, и выпускными каналами, проходящими через всю толщину поршня;

ii) нижняя поверхность указанного поршня снабжена тремя проходными каналами хода отбоя, расположенными по окружности указанного поршня, которые состоят из скругленной удлиненной полости, имеющей дополнительно круглое отверстие, которое выходит за границы указанной полости и пересекает верхнюю поверхность, указанная нижняя поверхность дополнительно снабжена краями трех круглых отверстий проходных каналов сжатия, начинающихся на верхней поверхности, и выпускными каналами, проходящими через всю толщину поршня;

b. шток поршня; и

c. комплекты регулировочных прокладок на обеих поверхностях указанного поршня, частично или полностью закрывающие указанные проходные каналы, предусмотренные для оказания сопротивления потоку гидравлической жидкости в указанном напорном цилиндре, когда указанный поршень движется через гидравлическую жидкость.

2. Амортизатор по п.1, характеризующийся наличием трех пар проходных каналов сжатия.

3. Амортизатор по п.1, характеризующийся наличием трех проходных каналов хода отбоя.

4. Амортизатор по п.1, характеризующийся наличием по меньшей мере двух выпускных каналов.

5. Амортизатор по п.1, в котором в пределах общей высоты поршня высота профилированной полости больше, чем высота круглого отверстия.

6. Амортизатор по п.1, в котором отверстия в профилированных полостях имеют круглую форму.

7. Амортизатор по п.1, в котором профилированные полости, которые обращены к (верхней) поверхности сжатия поршня, имеют по существу скругленную, треугольную форму со скругленными углами.

8. Амортизатор по п.7, в котором профилированные полости расположены попарно на периферии указанного поршня.

9. Амортизатор по п.1, в котором профилированные полости, обращенные к (нижней) поверхности хода отбоя поршня, имеют удлиненную форму и круглые отверстия, выходящие за их границы.

10. Амортизатор по п.1, в котором удлиненная форма представляет собой эллипсоид.

11. Амортизатор по п.1, в котором диаметр соединения вспомогательного резервуара с напорным цилиндром приблизительно равен диаметру штока поршня.