Цилиндропоршневое устройство

 

Изобретение относится к ципиндропоршневому устройств и может быть использовано в качестве амортизатора толчков и вибраций в колесных транспортных средствах. Устройство состоит из цилиндра и подвижного в нем в осевом направлении поршня Последний соединен с уплотненно установленным и выведенным из цилиндра штоком и разделяет цилиндр на две противоположно меняющиеся по объему при движении поршня полости. Полости цилиндра и компенсационная полость содержат гидравлическое демпфирующее средство, при этом компенсационная полость выполнена в виде кольцевой камеры, соосно окружающей цилиндр Компенсационная полость полностью наполнена демпфирующей средой и ограничена по меньшей мере одной упругой окружной стенкой 9 зпф-лы. 2 ил

(в) КЦ (11) 2 (т1) 5 В60011 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

3 (233 5001245/Н (22) 08.08.91 (31} 90 4025255 (32) 0908.90 (33) ОЕ (46} ЗОЛ1.93 Бюп. йв 43-44

P1) Херманн Хемшайдт Машиненфабрик ГмбХ унд

Ко. (ОЕ) (72} Александер Хемшайдт(ОЕ) (73) Херманн Хемшайдт Машиненфабрик ГмбХ унд

Ко. (OE)

1 (54) ЦИЛИЙДРОПОРШЙЕВОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к цилиндропоршневому устройству и может быть использовано в качестве амортизатора толчков и вибраций в колесных транстюртных средствак Устройство состоит из цилиндра и подвижного в нем в осевом направлении поршня. Последний соединен с уплотненно установленным и выведенным из цилиндра штоком и разделяет цилиндр на две противоположно меняющиеся по объему при движении поршня полости

Полости цилиндра и компенсационная полость содерячт гидравлическое демпфируюцее средство. при этом компенсационная полость выполнена в виде кольцевой камеры, соосно окружающей цилиндр. Компенсационная полость полностью наполнена демпфирующей средой и ограничена по меньшей мере одной упругой окружной с енкой. 9 з.п.ф-лы, 2 ил.

2003496

Изобретение относится к устройству с цилиндром и поршнем и может быть использовано для применения в качестве амортизатора толчков и колебаний колесных транспортных средств, состоящему из цилиндра с поршнем, подвижным в осевом направлении, причем поршень соединен с уплотненно выведенным иэ цилиндра штоком и разделяет цилиндр на две полости изменяющегося обьема при движении поршня, причем эти полости сообщены одна с другой, одна из полостей цилиндра соединена с компенсационной полостью, причем полости цилиндра и компенсационная п0лость содержат гидравлическую демпфирующую среду, компенсационная полость выполнена в виде кольцевой камеры, окружакицей цилиндр.

Подобное устройство с цилиндром и поршнем известно в качестве двухтрубного амортизатора из книги Lueger, Lexlben der

ТесМВ. Band 12. D.V.À.Stuttgart, 1967, а,689 и 590, $.3. В таком двухтрубном амортизаторе цилиндр состоит из двух соосных труб, которые соединены друг с другом донным клапаном, находящимся с области дна цилиндра. Внутренняя труба образует собственно цилиндр, в катаром движется поршень, Образованная между двумя трубами кольцевая в Сечении полость служит для размещения вытесненного при движении поршня объема демпфирующей среды (масла); для чего он в известных амортизаторах лишь частично наполнен маслом, а другая его часть наполнена воздухом. При этом воздушная полость должна быть такого объема, чтобы там могло разместиться как масло, выжатое при наибольшем ходе цилиндра, так и разностный объем при температурном расширении масла,.Воздух за счет своей упругости обеспечивает обратное перетекание масла из компенсационной полости в цилиндр.

8 этом амортизаторе основным недостатком является то, что не предусмотрено никакого разделения масла и воздуха, в результате нельзя произвольно выбирать рабочее положение амортизатора (масло всегда должно быть "внизу" ) и при быстрых перемещениях поршня возникает пенаабразавание за счет смешивания масла и воздуха. Кроме того, этот амортизатор неприятно чувствителен к изменениям температуры, так как давление воздуха внутри системы меняется с температутрой, следовательно, усилие и статический уровень (длина) также меняются с температурой, За счет дросселирования (демпфирования) в особенности гидравлической среды, если не говорить о внешних температурных воздействиях, таких как солнечное излучение и т.п„могут возникнуть температурные перепады до 100-150ОС, что в замкнутом объеме газа всегда сопровождается большим возрастанием давления.

Из указанного литературного источника (справочника) хотя и известны однотрубные амортизаторы, в которых компенсационная полость разделительным элементом полно"0 стью отделена от газового объема, здесь при любам положении амортизатора не происходит неприятного смешивания масла и воздуха, однако вследствие наличия воздушной подушки также проявляется недо16 статок большой чувствительности к температуре, К тому же компенсационная полость расположена над или пад цилиндрам, что ведет к увеличению строительной длины, Кроме того, известные амортизато20 ры работают в большинстве случаев с высоким начальным давлением воздуха, что ведет к высокой нежелательной во многих случаях жесткости амортизатора, амортизаторы особенно в колесных средствах жела26 тельна иметь мягкие и работающие при малых усилиях.

В основе предлагаемого изобретения состоит задача так улучшить амортизатор этого рода, чтобы при простой, компактной

30 и дешевой в изготовлении конструкции были достигнуты независимость от температуры, а также мягкость — срабатывание при малых воздействующих усилиях.

Для этого компенсационная полость полностью заполнена маслом и ограничена по меньшей мере одной упругой окружной стенкой, 8 результате это устройство не имеет газового обьема, так что все связанные с ним указанные недостатки отсутству40 ют. Таким образом, амортизатор черезвычайно нечувствителен к температуре и ее изменениям и срабатывание его происходит при малых и практически постоянных нагрузках, так как вытесненной демпфирующей среде препятствует лишь упругость компенсационной полости — ее упругой стенки. Эта упругость окружной стенки осуществляет также возврат демпфирующей среды иэ компенсационной полости а ци60 „,„р.

Упругая окружная стенка крепится на укрепленной на свободном конце штока поршни и доходящей до цилиндра защитной трубе. Это значит, что компенсационная по55 лость образована между защитной трубой и упругой окружной стенкой, причем компенсационная полость сообщена проходящим в штоке поршня каналом с одной из полостей цилиндра. При этом защитная труба окружает.цилиндр соосно с малым Окружным люф2003496 том и окружена упругой окружной стенкой.

Возможно упругую стенку разместить в защитной трубе, т.е. между защитной трубой и цилиндром.

Амортизатор при компактной конструкции особе дешев и прост в изготовлении, Окружная стенка выполнена s виде шлангообразной гильзы (резиноупругий шланг) и.с одного конца крепится на свободном конце защитной трубы, так же как и с другого конца, крепится к фланцу на конце штока поршня посредством шланговых хомутов, При этом канал в штоке поршня выходит в осевую область между защитной трубой и фланцем через по меньше мере один поперечный канал и далее в компенсационную полость. Посредством изобретения получают особо эффективное охлаждение демпфирующей среды в компенсационной полости, поскольку осуществляется "принудительное" охлаждение, так как при движениях поршня изменяется обьем полости между цилиндром и защитной трубой, в окружную щель между цилиндром и защитной трубой входит и выходит внешний воздух, что в результате дает очень хорошую теплоотдачу.

Вследствие специального введения демпфирующей среды через канал в штоке поршня появляется воэможность в цилиндре, а именно в области конца, противоположного штоку поршня, где находится дно цилиндра, расположить клапан демпфирования с особой характеристикой зависимости демпфирования от хода поршня, Этот клапан демпфирования состоит с одной стороны из расположенного в полости цилиндра, противоположной штоку поршня, направленного от дна цилиндра к поршню управляющего штифта. а с другой стороны из связанного как с компенсационной полостью. так и с второй полостью цилиндра, окружающей шток поршня, осевого дроссельного отверстия поршня. При этом входящий в дроссельное отверстие при движении поршня управляющий штифт имеет сечение, меняющееся подлине штифта, так.что между штифтом и дроссельным отверстием остается дроссельный канал с сечением, зависящим от положения поршня в цилиндре. B частности, управляющий штифт имеет сечение. уменьшающееся от

его начала удна цилиндра, поэтомудемпфирование в вытянутом положении поршня мало. а при вдвинутом положении поршня в цилиндр увеличивается, Это выгодным образом способствует желательной мягкости, так как демпфирующий клапан в начале толчка. т.е, при начале вдвигания поршня в цилиндр, имеет большую площадь сечения

40

Цилиндропоршневое устройство имеет компенсационную полость 22, которая соосно окружает снаружи цилиндр 4. Полости 12 и 14 цилиндра и компенсационная полость

50 22 содержат, в частности, гидравлическое демпфирующее средство, причем компен сационная полость 22 служит для приема демпфирующей жидкости. соответствующей ходу поршня. Обе полости цилиндра

55 сообщены друг с другом каналами поршня

6, а также предпочтительно двумя включенными навстречу друг другу обрэгными клапанами 24 и 26. Полость 12 цилиндра соединена также с компенсационной полостью 22.

15 для потока, которая затем при вдв гж нии поршня уменьшается для демггфироввния толчка. Для получения желаемой характеристики демпфирования или его кривой управляющий штифт может иметь любые контуры. При этом особо выгодно. есгги управляющий штифт в дно цилиндра ввернут на резьбе. Это позволяет заменить его с изменением характеристики демпфирования для согласования со специфическими требования применения в эксплуатации.

На фиг.1 показан продольный разрез предлагаемого устройства с цилиндром и поршнем; на фиг.2 — примерная характеристика демпфирования устройсгва с цилиндром и поршнем.

Устройство 2 состоит из цилиндра 4, открытого с одной стороны, и подвижного в нем в осевом направлении поршня 6. Последний соединен с уплотненно выведенным с открытой стороны цилиндра 4 штоком

10 и делит цилиндр 4 на две противоположно изменяем4е по объему при движении поршня полости цилиндра: одну на сторону, противоположной штоку 10 поршня 6, полость 12 и окружающую шток 10 другую полость 14. На свободном выступающем из цилиндра 4 конце шток 10 имеет показанный схематично элемент крепления 16, Цилиндр 4 на конце, противоположном открытому концу, закрыт дном 18, которое также имеет элемент крепления 20.

B предпочтительном применении устройства 2 по изобретению оно используется в качестве амортизатора против толчков и колебаний, например, в колесном транспортном средстве, причем, в частности, шток 10 поршня своим элементом крепления 16 соединен с рамой (не показана} транспортного средства (подпружиненная масса), а цилиндр 4 своим элементом крепления 20, например, соединен с колесом (не показано) транспортного средства {неподпружиненная масса), 2003496

Компенсационная полость 22 полностью, т.е. без остаточного обьема газа или вОздуха, заполнена демпфирующей жидкостью, при этом она ограничивается по меньшей мере одной упругой окружной поверхностью (стенкой) 28. Цилиндропоршневое устройство 2 имеет защитную трубу

30, укрепленную одним концом на консольном конце штока 10 поршня 6, а другим концом простирающуюся соосно цилиндру

4 до переходной области между цилиндром и штоком поршня. Упругая окружная поверхность 28 укреплена на защитной трубе 30, а компенсационная полость 22 образована между защитной трубой 30 и упругой окружной стенкой 28. Полость 22 сообщена проходящим сквозь шок 10 поршня каналом 32 с полостью 12 цилиндра, Защитная труба 30 окружает цилиндр 4 соосно с малым люфтом по окружности так, что образуется узкая кольцевая щель 34 между цилиндром 4 и защитной трубой 30, Упругая окружная стенка 28 при этом выполнена в виде шланговой гильзы 36, т.е, в аиде резиноупругого шланга, который покрывает защитную трубу извне. На одном конце шланговая гильза 36 крепится на консольном обращенном к цилиндру 4 конце защитной трубы 30, а другим концом крепится к фланцу 38, выступающему из защитной трубы 30, вчастности,,с помощью шлангового хомута 40. Канал 32, проходящий через шток 10, выходит при этом в осевую область между защитной трубой 30 и фланцем 38 через по меньшей мере один поперечнь.й канал 42 v далее в компенсациОнную полость 22, При вводе поршня 6 в цилиндр 4 первая часть объема демпфирующей среды из попости 12 цилиндра идет в направлении сплошных стрелок через специально нагруженных пружиной обратный клапан 24 в полость 14, а вторая часть объема выходит также в направлении сплошных стрелок через канал 32 штока 10 поршня и поперечные каналы 42 в компенсационную полость 22, эа счет чего упруго деформируются окружные стенки 28 или гильза 36, расширяясь наружу(на фиг.1 показано пунктиром). При

"ослаблении пружины" упругость окружной стенки 28 вызывает обратный поток демпфирующей жидкости из компенсационной полости 22 в направленил пунктирных стрелок через канал 32 штока в полость 12 цилиндра 4, Далее соответствующая часть жидкости перетекает обратно из полости 12 через пружинно нагруженных обратный клапан 26 в первую полость цилиндра 12.

Обратные клапаны 24 и 26 служат при этом известным образом для "переключения" демпфирования, т.е. получения ступеньки давления или натяжения, Обратные клапаны йредпочтительно выполняются в виде пластинчатых клапанов.

Выполнение по изобретению и устройство компенсационной полости 22 обеспечивает особенно эффективное охлаждение демпфирующей среды, Образованная между цилиндром 4 и защитной трубой 30 полость 44 при движениях поршня меняется по объему и окружаюший воздух то входит, то выходит из нее через кольцевую цель 34, при этом очень эффективно отводится тепло.

Цилиндро-поршневое устройство 2 имеет внутренний демпфирующий клапан 46 с завлсимой от положения поршня характеристикой демпфирования, Демпфирование при вытянутом положении поршня должно

6 st, малым, а при вставлении поршня 6 в цилиндр 4 должно увеличиваться. Эта характеристика демпфирования способствует решению поставленной перед изобретением задачи, так как в начале ввода поршня вследствие имеющегося здесь малого демпфирования требуется лишь малая сила воздействия, Клапан 46 демпфирования состоит с одной стороны из расположенного в полости

12, укрепленного в дне 18 цилиндра вдоль оси управляющего штифта 48, а с другой стороны из осевого дроссельного отверстия

50 поршня 6, причем дроссельное отверстие

50 связано с компенсационеной полостью

22 каналом 32 в штоке 10 поршня, а также поперечным каналом в поршне и первым обратным клапаном 24 — с второй полостью цилиндра, Через демпфирующий клапан 46 проходит вся демпфирующая среда из полости 12 цилиндра, вытесняемая оттуда с соответствующим демпфированием или дросселированием. Входящий при перемещении поршня в дроссельное отверстие 50 управляющий штифт 48 имеет сечение, меняющееся по его длине, так что между управляющлм штифтом и дроссельным отверстием дроссельный канал 52 имеет переменную площадь в зависимости от положения поршня в цилиндре, Чтобы получить желаемые малые силы срабатывания в начаrie толчка, т.е. в начале вхождения поршня 6 из em вытянутого положения, дроссельный канал 52 в вытянутом конечном положении поршня 6 имеет максимальное сечение, определяемое его размером. Это значит, что управляющий штифт 48 имеет такую длину, что, начиная с некоторого частичного вхождения поршня 6, он достигает дроссельного отверстия 50 и входит в него. Дроссельный канал 52 с полностью введенном в него уп10

2003496 равляющим штифтом в конечном положении поршня 6 должен иметь минимальное свободное сечение для потока, через которое возможен возврат демпфирущей среды.

Выгодно, если управляющий штифт 48 на удаленном от поршня 6 и обращенном к дну 18 цилиндра конце 53 на определенной длине имеет сечение, почти соответству ащее сечению дроссельного отверстия 50 поршня 6, обеспечивающее сильное дросселирование, В результате к концу хода поршня 6 обеспечивается сильное дросселирование и добавочное демпфирование в конечном положении (гидравлическое торможение поршня 6). так чта можно отказаться от внешних механических демпферав-буферов в конечном положении поршня (так называемых Пу-буферов). . Особенна выгодно, если управляющий штифт 48 крепился бы в дне 18 цилиндра уплотненной резьбой 54, так как при этом очень легко снаружи без разборки остальной части цилиндропоршневого устройства заменить его другим управляющим штифтом с измененным контуром, чтобы согласовать характеристику демпфирования с определенными требованиями или изменить их, Управляющий штифт 48 со своей реэьбовой частью и элементом крепления

20 составляет одно целое.

На фиг.2 изображена зависимость силы демпфирования F от скорости движения поршня V для предпочтительной формы исполнения амортизатора или для предпочтительной формы исполнения демпфирующего клапана 46, В начале движения поршня демпфирующая сила очень мала и

Формула изобретения

1. ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЕ УСТРОЙСТВО. в частности, для применения в качестве амортизатора толчков и вибраций в колесных транспортных средствах, состоящее из цилиндра и падвижнога в нем вдоль оси поршня, соединенного с уплотненно выведенным иэ цилиндра. штоком, с образованием внутри поршня двух противоположно меняющихся па объему полостей, сообщенных одна с другой, по меньшей мере одна из полостей соединена с компенсационной nonocTblo. причем полости цилиндра и компенсационная полость заполнены гидравлической демпфирующей средой, а компенсационная полость выполнена в виде кольцевой камеры, саасна окружающей цилиндр. отличающееся тем, что компенсационная полость полностью заполнена демпфирующим затем медленно нарастает, В зависимости от контура управляющего штифта 48 демпфирование может, например, на бальшам участке оставаться почти постоянным

5 и затем при желании снова уменьшаться. На фиг,2 пунктирной линией показана характеристика демпфировани пластинчатого де лпфирующего клапана. Такой клапан в начале перемещения поршня имеет очень

10 большее, круто нарастающее демпфированиее, что имеет недостаток большой действующей при этом силы. В противопложнасть этому демпфирующий клапан 46 имеет очень малую начальную силу срабатывания, что по15 вышает комфорт при предпочтительном применении демпфера в колесных транспортных средствах.

В невыгодной форме исполнения цилиндропаршневое устройство 2 в области

20 консольного конца штока 10 поршня имеет еще один клапан 56. Зтот клапан может служить добавочным демпфирующим клапаном, при этом может быть выполнен плавно регулируеМым снаружи в зависимости ат

25 нагрузки. Клапан 56 выполнен в виде регулируемого снаружи блокировочного клапана с конусом клапана и пружины толкателем

58 (клапан с седлом), с помощью которого можно гидравлически запирать соединение

30 между полостью 12 и компенсационной полостью 22 цилиндропоршневого устройства 2.

Изобретение не ограничено изображенным и описанным примером исполнения, а охватывает все другие аналогично действу35 ющие исполнения согласно изобретению. (56) Lueger, Lexiben der Technlk. Band

12.D.V.À.Stuttgart, 1967, S.589, 590, f,3.

40 средством и ограничена по меньшей мере одной упругой окружной стенкой.

2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругая окружная стенка смонтирована на укрепленной на консольном

" конце штока поршня и проходящей в осевом направлении до цилиндра защитной трубе с образованием компенсационной, полости между защитной трубой и упругой

50 окружной стенкой, причем компенсационная полость соединена через канал, проходящий в штоке поршня, по меньшей мере с одной из полостей цилиндра.

3. Устройство па п.2, отличающееся

55 тем, что защитной трубой саасна с малым окружным люфтом окружен цилиндр, а защитная труба снаружи окружена окружной стенкой.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что окружная стенка выполнена в

2003496 виде шлангообразной гильзы и с одного конца укреплена на обращенном к цилиндру конце защитной .трубы, а с другой стороны укреплена на проходящем за защитную трубу, укрепленном на штоке фланце посредством шлангового хомута, причем канал штока поршня выходит в области между защитной трубой и фланцем через по меньшей мерв один поперечный канал в компенсационную полость.

5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем; что оно снабжено внутренним дам пфирующим клапаном с демпфированием, зависящим от положения поршня, причем демпфирование в вытянутом положении поршня мало, а при вставлении поршня в цилиндр увеличивается.

6, Устройство по п,5, отличающееся тем, что демпфирующий клапан состоит с одной стороны из управляющего штифта, расположенного в полости цилиндра, противоположной штоку поршня, и простирающегося от дна цилиндра по оси в направлении к поршню, а с другой стороны - из осевого дроссельного отверстия поршня, соединяющего компенсационную полость и вторую кольцевую окружающую шток поршня полость цилиндра, причем входящий при перемещениях поршня в дроссельное отверстие управляющий штифт выполнен с сечением, изменяющимся по его длине, с образованием между управляющим штифтом и дроссельным отверстием дроссельного канала с изменя- ! ющимся сечением для потока в зависимо- сти от положения поршня.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что дроссельный канал в вытянутом конечном положении поршня имеет максимальное сечение для потока, а во встав10 ленном конечном положении поршня определенное минимальное сечение для обеспечения обратного вытекания демпфирующей среды.

8. Устройство по п,6 или 7, отличающе15 еся тем, что управляющий штифт, в частности, посредством уплотненного резьбового соединения укреплен в дне цилиндра с возможностью смены, 9. Устройство по пп.1 - 8, отличающее0 ся тем, что обе полости цилиндра через каналы поршня, а также через два включенных встречно обратных клапана соединены Одна с другой.

10. Устройство tto пп.1 - 9, отличающееся тем. что оно снабжено клапаном, установленным на консольном конце штока поршня в соединении между первой поло30 стью цилиндра и компенсационной полостью и служащим в качестве демпфирующего клапана с устанавливаемым снаружи демпфированием или в качестве приводимого снаружи блокирующего

35 ""а"ана

2003496

Составитель Е,Гучкова

Редактор M.ÑòðåëüHèêoâà Техред М.Моргентал

Корректор С,Лисина

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.; 4/5

Заказ 3299

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101