Гидропневматический телескопический амортизатор

 

Использование: для гашения колебаний автомобиля. Сущность изобретения: гидропневматический телескопический амортизатор содержит внутренний и наружный цилиндры, закрывающие наружный цилиндр крышки, установленный во внутреннем цилиндре шток с жестко закрепленным на нем поршнем с дроссельными отверстиями, расположенными по двум окружностям, имеющим разные диаметры, шайбы, подпружиненные пружинами различной жесткости и расположенные по оба торца поршня, одна из которых перекрывает дроссельные отверстия, расположенные по одной окружности, а другая - по другой, направляющую втулку, переходник с дроссельными отверстиями и перекрывающими их шайбами, выполненными и расположенными аналогично их выполнению и расположению в поршне, и пневмокамеру. Последняя образована наружным цилиндром и направляющей втулкой, в которой выполнен дроссельный канал, соединяющий надпоршневую полость с пневмокамерой. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к средствам для гашения колебаний автомобиля.

Известен пневмогидравлический амортизатор, содержащий цилиндр, размещенные в нем шток с поршнем, пластинчатый клапан двустороннего действия, плавающий поршень и узел уплотнения с кольцевой полостью, выполненный с центральным кольцевым выступом и имеющим переточные каналы, соединяющие надпоршневую и кольцевую полости; на наружной поверхности стенок тарелок выполнены кольцевые расточки, а в стенках - радиальные каналы, на наружной поверхности манжеты выполнена кольцевая проточка, заполненная тугоплавким смазочным веществом. Поршень установлен на штоке с возможностью осевого перемещения. Амортизатор снабжен торообразным эластичным элементом [1].

Близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому решению является гидравлический телескопический амортизатор с буфером отбоя [2]. Амортизатор содержит цилиндр, установленный в нем шток с основным поршнем, направляющую штока, закрывающую один конец цилиндра, и дополнительный поршень с радиальными дросселирующими и осевыми отверстиями, установленным с возможностью осевого перемещения в цилиндре. На поверхности последнего, контактирующего с дополнительным поршнем, выполнены полость и по крайней мере один выступ, взаимодействующий с дополнительным поршнем, а шток снабжен втулкой.

Недостатки этого устройства - отсутствие регулировки давления газа, увеличенные габариты, ограниченный ход поршня и спектр гашения колебаний из-за малого объема рабочей жидкости и разнодроссельных клапанов. Кроме того, в известном устройстве происходит эффект самовскипания рабочей жидкости, что снижает надежность работы.

Наиболее близким, выбранным за прототип, является гидропневматический телескопический амортизатор, содержащий внутренний и охватывающий его с радиальным зазором наружный цилиндры, закрывающие последний крышки с уплотнительным узлом, в передней из которых, установленный во внутреннем цилиндре шток с жестко закрепленным на нем поршнем с дроссельными отверстиями, расположенными по окружностям, имеющим разные диаметры, перекрывающие их подпружиненными различной жесткостью пружинами шайбы, рас- положенные по оба торца поршня, направляющую втулку, установленный в задней крышке переходник с дроссельными отверстиями и перекрывающими их шайбами, выполненными и расположенными аналогично поршню, и пневмокамеру [3].

Недостатки данного амортизатора - низкое качество гашения колебаний, низкая надежность работы.

Для достижения технического результата, заключающегося в повышении качества гашения колебаний, исключении эффекта самовскипания рабочей жидкости и повышении надежности работы, в гидропневматическом телескопическом амортизаторе, содержащем внутренний и охватывающий его с радиальным зазором наружный цилиндры, закрывающие наружный цилиндр крышки с уплотненным узлом, в передней из которых установленный во внутреннем цилиндре шток с жестко закрепленным на нем поршнем с дроссельными отверстиями, расположенными по окружностям, имеющим разные диаметры, перекрывающие их подпружиненными различной жесткостью пружинами шайбы, расположенные по оба торца поршня, направляющую втулку, установленный в задней крышке переходник с дроссельными отверстиями и перекрывающими их шайбами, выполненными и расположенными аналогично поршню, и пневмокамеру, последняя образована наружным цилиндром и направляющей втулкой, в последней выполнен дроссельный канал, соединяющий надпоршневую полость с пневмокамерой, отношение объема V_nвнутренней полости амортизатора к объему V_ж рабочей жидкости выбрано из соотношения: 1,15 ≅ ≅ 2, а отношение суммы площадей S_о сечений дроссельных отверстий, работающих на растяжение, к сумме площадей S_с сечений дроссельных отверстий, работающих на сжатие, выбрано из соотношения: 0,1 ≅ ≅ 0,33.

Гидропневматический телескопический амортизатор может быть также снабжен установленным в поршне и/или переходнике стаканом с отверстиями, отношение суммы площадей S_ст сечений которых к сумме площадей S_m сечений дроссельных отверстий, расположенных в поршне или переходнике по окружности меньшего диаметра, выбрано из соотношения: 1 ≅ ≅ 20, а также, по крайней мере, одним клапаном, установленным в задней крышке. Указанное соотношение площадей сечений отверстий, работающих на сжатие, и отверстии, работающих на растяжение, влияет на усилия и скорость штока с поршнем и обеспечивает оптимальные характеристики усилий и скорости штока с поршнем и улучшает график колебаний воспринимаемых нагрузок.

При соотношении площадей сечений отверстий, работающих на растяжение S_р, расположенных по малому диаметру поршня, по большому диаметру переходника и дроссельного канала в направляющей втулке, и площадей сечений отверстий, работающих на сжатие S_с, расположенных по большому диаметру поршня и по малому диаметру переходника, более 0,33, т.е. > 0,33 , воспринимаемые нагрузки штока с поршнем будут работать в узком диапазоне воспринимаемых частот гашения колебаний и без плавности перехода воспринимаемых нагрузок. При соотношении менее 0,1, т.е. < 0,1 , произойдет отставание штока при растяжении и провала в графике воспринимаемых нагрузок и окончательной осадке штока с поршнем и прекращение работы амортизатора. Выбранный диапазон соотношений объемов внутренней полости и рабочей жидкости, предлагаемый в формуле изобретения, наиболее полно обеспечивает широкий диапазон гашения колебаний штока с поршнем. Соотношение объема внутренней полости V_n к объему рабочей жидкости V_ж менее 1,15 препятствует нормальной работе амортизатора и качеству гашения колебаний. При соотношении более 2 в работе амортизатора появятся провалы, что недопустимо, и возможен гидравлический удар, что значительно ухудшит работу по гашению колебаний. Выбранный диапазон соотношений площадей сечений отверстий в стакане и дроссельных отверстий в поршне или переходнике обеспечивая надежность работы клапанов и, соответственно, всего амортизатора. При соотношении площадей сечений отверстий в стакане и дроссельных отверстий, расположенных по малому диаметру в поршне или переходнике, меньше 1 нарушается работа клапана, расположенного в поршне или в переходнике, а при соотношении более 20, система сборки и работы клапана не обеспечит необходимую надежность.

На фиг. 1 изображен амортизатор, продольный разрез; на фиг.2 - система поршня; на фиг.3 - переходник с задней крышкой; на фиг.4 - передняя крышка.

Амортизатор состоит из двух цилиндров, наружного 1 и внутреннего 2, жестко закрепленных один в другом и закрытых в нижней части задней крышкой 3, а в верхней части - передней крышкой 4, штока 5, установленного во внутреннем цилиндре 2, на котором жестко установлен поршень 6. В крышке 3 установлен клапан 7. Внутренний цилиндр 2 упирается в переходник 8 со стаканом 9 в нижней части, а в верхней - в направляющую втулку 10. В переходнике 8 и поршне 6 выполнены дроссельные отверстия, расположенные по большому и малому диаметрам, перекрываемые шайбами 11, 12, 13 и 14 с помощью пружин 15, 16, 17 и 18. Между крышкой 4 и направляющей втулкой 10 установлена шайба 19. В стакане 9 переходника 8 выполнены отверстия 20. На штоке 5 расположена буферная упругая втулка 21, между которой и поршнем 6 установлена упорная шайба 22. В поршне 6 также как и в переходнике 8 имеется стакан 23 с отверстиями 24. Направляющая втулка 10 включает в себя центровочное кольцо 25.

Стакан 9 крепится к переходнику 8 с помощью гайки 26, шайбы 27 и болта 28, а стакан 23 крепится к поршню 6 с помощью гайки 29. В поршне 6 и в переходнике 8 выполнены пазы 30 и 31. Герметизация задней крышки 3 осуществляется уплотнительным кольцом 32. Герметизация поршня осуществляется за счет уплотнений 33 и 34. Передняя крышка 4 ввинчивается по резьбе в цилиндр 1 и упирается в направляющую втулку 10, распирая уплотнительные кольца 35, 36, 37 и 38. Пружины 15 и 18 имеют жесткость ниже, чем жесткость пружин 16 и 17. Буферная втулка 21 выполнена из упругого материала. Полость между поршнем 6 и переходником 8 заполнена жидкостью с воздухом под давлением. В направляющей втулке 10 выполнен дроссельный канал 39, соединяющий надпоршневую полость с пневмокамерой 40.

Гидропневматический телескопический амортизатор работает следующим образом.

В рабочем режиме жидкость попеременно перетекает в разных направлениях. Поступая из внутренней полости под давлением в переходник 8, жидкость проходит через дроссельные отверстия по малому диаметру, отжимает шайбу 12 и через отверстия 20 в стакане 9 и пазы в задней крышке 3 попадает в наружную полость, расположенную между двумя цилиндрами 1 и 2. В обратом направлении из наружной полости через пазы в задней крышке 3 через отверстия переходника 8, расположенные по большому диаметру, жидкость под давлением отжимает шайбу 11 и поступает во внутреннюю полость. При работе на сжатие жидкость начинает перетекать из полости между поршнем 6 и переходником 8 через дроссельные отверстия, отжимая шайбы и пружины, расположенные в поршне 6 и переходнике 8, в полость между цилиндрами 1 и 2 и в полость между поршнем 6 и направляющей втулкой 10. При обратном ходе жидкость перетекает из полости между поршнем 6 и направляющей втулкой 10 через дроссельные отверстия поршня по малому диаметру, отжимая шайбу и пружину, в полость между поршнем 6 и переходником 8. За счет разряжения в полость под поршнем 6 затекает жидкость через переходник 8 из полости между двух цилиндров 1 и 2 через дроссельные отверстия, отжимая шайбу 11 переходника 8. Кроме того, жидкость может перетекать по каналу 39, через пневмокамеру 40 попадая в полость между цилиндрами 1 и 2. Жидкость, проходя через отверстия и заслонки, гасит колебания штока 5.

Дроссельные отверстия и подпружиненные шайбы, расположенные в поршне и переходнике, изготовлены и собраны таким образом, чтобы жидкость, перетекая из одной полости в другую и обратно за счет совершения работы, поглощала часть энергии, получаемой при колебаниях штока 5 с поршнем 6 в момент движения машины. Вскипания масла не происходит из-за избыточного давления воздуха во внутренней полости цилиндров.

Таким образом, предлагаемый амортизатор улучшает характеристики плавности хода и гашения колебаний автомобиля, повышает восприимчивость к резким и частым динамическим нагрузкам в длительный промежуток времени, позволяет получить график плавности хода, близкий к теоретическому, повысить устойчивость работы телескопической стойки от вскипания масла. Устройство просто при техническом обслуживании.

Формула изобретения

1. ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР, содержащий внутренний и охватывающий его с радиальным зазором наружный цилиндры, закрывающие последний крышки с уплотнительным узлом в первой из них, установленный во внутреннем цилиндре шток с жестко закрепленным на нем поршнем с дроссельными отверстиями, расположенными по двум окружностям, имеющим разные диаметры, шайбы, подпружиненные пружинами различной жесткости и расположенные по оба торца поршня, одна из которых перекрывает дроссельные отверстия, расположенные по одной окружности, а другая - по другой, направляющую втулку, установленную между первой крышкой и внутренним цилиндром, закрепленный между последним и второй крышкой переходник с дроссельными отверстиями и перекрывающими их шайбами, выполненными и расположенными аналогично их выполнению и расположению в поршне, и пневмокамеру, отличающийся тем, что пневмокамера образована наружным цилиндром и направляющей втулкой, в последней выполнен дроссельный канал, соединяющий надпоршневую полость с пневмокамерой, отношение объема V_п внутренней полости амортизатора к объему V_ж рабочей жидкости выбрано из соотношения 1,15 ≅ V_п / V_ж ≅ 2 , а отношение суммы площадей S_р сечений дроссельных отверстий, работающих на растяжение, к сумме площадей S_с сечений дроссельных отверстий, работающих на сжатие, выбрано из соотношения 0,1≅Σ S_p/Σ S_c≅ 0,33.

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен закрепленным в поршне и/или переходнике и обращенным дном к второй крышке стаканом с отверстиями, отношение суммы площадей S_ст сечений которых к сумме площадей S_м сечений дроссельных отверстий, расположенных в поршне или переходнике по окружности меньшего диаметра, выбрано из соотношения: 1≅Σ S_ст/Σ S_м≅ 20 .

3. Амортизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одним клапаном, установленным во второй крышке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4