Телескопический гидравлический амортизатор подвески транспортного средства

 

Использование: Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний транспортных средств, в частности, к телескопическим гидравлическим амортизаторам с эластичной компенсационной камерой и регулируемым сопротивлением. Сущность изобретения в том, что автоматическое двухступенчатое измерение жесткости демпфирующей характеристики происходит в зависимости от частоты колебаний подрессоренной массы и от ускорения и амплитуды колебаний неподрессоренной массы за счет нового химического цикла работы демпфирующего узла, увеличивающего эффективность гашения колебаний кузова в зоне низкочастотного резонанса, а также колебаний колес при больших ускорениях, направленных вверх и вниз, и больших высокочастотных амплитудах, что приводит к улучшению плавности хода, снижению вероятности пробоя подвески на ходах сжатия и отбоя, повышению устойчивости движения транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний транспортных средств, в частности, к телескопическим гидравлическим амортизаторам с эластичной компенсационной камерой и регулируемым сопротивлением.

Известно устройство для регулирования сопротивления амортизатора подвески транспортного средства (а.с. СССР N 239809, кл. B 60 G 17/04, 1972 г. ), включающее в себя цилиндр, в котором размещены поршень со штоком, образующие с цилиндром подпоршневую и надпоршневую полости, соединенные между собой через клапан, автоматически регулируемый в зависимости от режимов колебаний с помощью размещенных в поршне гидравлического реле давления, реле времени и исполнительного механизма.

Реле давления выполнено в виде подпружиненного шарика, прижимаемого пробкой с отверстием, сообщающим надпоршневую полость цилиндра с внутренней полостью штока, а реле времени и исполнительный механизм выполнены в виде полого ступенчатого поршня, соединенного с заслонкой, взаимодействующей с наружной поверхностью подпружиненного стакана, опирающегося днищем на фланец гайки, навернутой на конец штока, перекрываемого цилиндрической стенкой тарелки клапана отдачи и снабженного кольцевым ребром с отверстиями, причем внутренняя полость поршня соединена расположенными в нем каналами и клапаном с камерами амортизатора, а в стенках гайки и стакана выполнены отверстия.

Данное устройство при небольших колебаниях обеспечивает мягкую демпфирующую характеристику. При колебаниях, вызывающих перепады давлений, превышающие усилие пружины реле давления, происходит подача жидкости на ходе отбоя из надпоршневой полости во внутреннюю полость поршня и перемещение полого ступенчатого поршня и заслонки, перекрывающей отверстия стакана, что обеспечивает увеличение жесткости демпфирующей характеристики, которая сохраняется некоторое время после снижения перепада давлений вследствие дросселирования жидкости из внутренней полости поршня в надпоршневую полость. В результате это устройство обеспечивает эффективное гашение колебаний при больших относительных скоростях деформации устройства.

Недостатком данного устройство является неэффективная работа конструкции амортизатора, поскольку в зарезонансной зоне колебаний транспортного средства возникают условия для срабатывания реле давления вследствие больших относительных скоростей. Это приводит к увеличению гидравлического сопротивления, в результате чего ухудшается плавность хода и увеличивается теплонапряженность устройства.

Наиболее близким из известных технических решений является телескопический гидравлический амортизатор (а.с. СССР N 682691, кл. F 16 F 9/08, 1979 г. ), содержащий цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, образующие в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, соединенные между собой через перепускной клапан и дроссель, установленные в поршне, и эластичную оболочку, охватывающую цилиндр и образующую с ним кольцевую компенсационную камеру, сообщенную с подпоршневой полостью через впускной клапан, а с надпоршневой полостью через клапан сжатия и отбоя, выполненный в виде демпфирующего узла, включающего дросселирующее отверстие, расположенное в верхней части цилиндра, и поворотную втулку с косым торцом, установленную на цилиндре и имеющую управляющий рычаг, упирающийся через элемент качения в оболочку. При повороте рычага происходит изменение сечения дросселирующего отверстия и жесткости амортизатора.

Данный амортизатор имеет низкий технический уровень, что обусловлено невозможностью автоматического регулирования жесткости амортизатора в зависимости от режимов колебаний, а также плохим теплоотводом из за низких теплопроводных свойств эластичной оболочки.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции телескопического гидравлического амортизатора подвески транспортного средства с демпфирующим узлом, саморегулируемым по частоте колебаний подрессоренной массы и по ускорению и амплитуде колебаний неподрессоренной массы транспортного средства, содержащим основной и дополнительный дроссельные каналы, подпружиненный кольцевой плунжер, подпружиненный кольцевой ступенчатый плунжер и подпружиненный кольцевой груз, имеющий частоту собственных колебаний близкую к частоте собственных колебаний подрессоренной массы и взаимодействующий при различных режимах колебаний с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером, перекрывающим дополнительный дроссельный канал, причем амортизатор снабжен дополнительным цилиндром с радиальными отверстиями в нижней части, установленным коаксиально на цилиндре, а эластичная оболочка охватывает нижнюю часть дополнительного цилиндра в зоне радиальных отверстий.

Техническим результатом заявленного телескопического гидравлического амортизатора подвески транспортного средства является автоматическое двухступенчатое изменение жесткости демпфирующей характеристики в зависимости от частоты колебаний подрессоренной массы и от ускорения и амплитуды колебаний неподрессоренной массы за счет нового технического цикла работы демпфирующего узла, увеличивающего эффективность гашения колебаний кузова в зоне низкочастотного резонанса, а также колебаний колес при больших ускорениях, направленных вверх и вниз, и при больших высокочастотных амплитудах, что приводит к улучшению плавности хода, снижению вероятности пробоя подвески на ходах сжатия и отбоя, повышению устойчивости движения транспортного средства и уменьшению нагрева амортизатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в телескопическом гидравлическом амортизаторе подвески транспортного средства, содержащем цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, образующие в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, соединенные между собой через перепускной клапан, установленный в поршне, и эластичную оболочку, охватывающую цилиндр и образующую с ним кольцевую компенсационную камеру, сообщенную с подпоршневой полостью через впускной клапан, а с надпоршневой полостью через клапан сжатия и отбоя, последний выполнен в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по частоте колебаний подрессоренной массы и по ускорению и амплитуде колебаний неподрессоренной массы транспортного средства, включающего основной дроссельный канал, выполненный в верхней части цилиндра, и дополнительный дроссельный канал, образованный выполненными в верхней части цилиндра радиальными отверстиями, выше которых в кольцевой компенсационной камере на цилиндре установлен подпружиненный кольцевой плунжер, а ниже которых также в компенсационной камере на цилиндре установлен подпружиненный кольцевой ступенчатый плунжер, образующий с последним кольцевую плунжерную полость, сообщенную через фильтр, обратный клапан и дроссельный паз с кольцевой компенсационной камерой, в средней части которой дополнительно установлен подпружиненный кольцевой груз, имеющий частоту собственных колебаний близкую к частоте собственных колебаний подрессоренной массы и взаимодействующий своим верхним торцем при низкочастотных резонансных колебаний подрессоренной массы и при больших амплитудах высокочастотных колебаний неподрессоренной массы с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером, перекрывающим при своем движении вверх дополнительный дроссельный канал, причем амортизатор снабжен дополнительным цилиндром с радиальными отверстиями в нижней части, установленным коаксиально на цилиндре, а эластичная оболочка охватывает нижнюю часть дополнительного цилиндра в зоне радиальных отверстий.

Благодаря тому, что в телескопическом гидравлическом амортизаторе подвески транспортного средства, клапан сжатия и отбоя выполнен в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по частоте колебаний подрессоренной массы и по ускорению и амплитуде колебаний неподрессоренной массы, содержащего основной и дополнительный дроссельные каналы, сообщающие надпоршневую полость с кольцевой компенсационной камерой при нерезонансных колебаний подвески, подпружиненный кольцевой плунжер, подпружиненный кольцевой ступенчатый плунжер и подпружиненный кольцевой груз, обеспечивается автоматическое двухступенчатое изменение жесткости демпфирующей характеристики амортизатора в зависимости от частоты колебаний кузова и в зависимости от ускорения и амплитуды колебаний колес. Вследствие этого повышения плавность хода и устойчивость движения транспортного средства.

Вследствие того, что подпружиненный кольцевой груз имеет частоту собственных колебаний близкую к частоте собственных колебаний подрессоренной массы, обеспечивается его взаимодействие с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером при колебаниях кузова транспортного средства либо в резонансной зоне либо в зарезонансной зоне и больших амплитуд колебаний колес, который перекрывает дополнительный дроссельный канал, что повышает эффективность гашения колебаний кузова и колем в указанных режимах.

Выполнением подпружиненного груза кольцевым достигается практически свободное его движение в полости гидроаккумулятора до момента взаимодействия с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером вследствие малого гидравлического сопротивления, а затем последующее замедленное движение вверх вследствие большого упругого и гидравлического сопротивления, что в итоге обеспечивает, во-первых, быстрое закрытие дополнительного дроссельного канала практически в самом начале возникновения вынужденных резонансных колебаний кузова, а во-вторых, гашение максимальных колебаний самого подпружиненного кольцевого груза.

Благодаря тому, что подпружиненный кольцевой плунжер установлен выше радиальных отверстий дополнительного дроссельного канала, а подпружиненный кольцевой ступенчатый плунжер установлен ниже этих же отверстий, то при больших ускорениях колес в зависимости от направления ускорений один из указанных плунжеров практически неподвижен и цилиндр движется относительно этого плунжера, соответственно, вниз или вверх, что обеспечивает перекрытие дополнительного дроссельного канала и увеличение жесткости амортизатора, вследствие чего повышается стабильность контакта колеса с дорогой и уменьшается вероятность пробоя подвески.

Наличием в конструкции демпфирующего узла обратного клапана и дроссельного паза обеспечивается заполнение жидкостью кольцевой плунжерной полости при движении вверх подпружиненного кольцевого ступенчатого плунжера вследствие его взаимодействия с подпружиненным кольцевым грузом и замедленное движение вниз этого плунжера под действием пружины, т.е. данные элементы демпфирующего узла выполняют функции реле времени, обеспечивающего задержку открытия дополнительного дроссельного канала.

Наличием в конструкции демпфирующего узла фильтра исключается засорение обратного клапана и дроссельного паза плунжера, что повышает надежность работы узла и стабильность его характеристик.

Благодаря тому, что дополнительный цилиндр с радиальными отверстиями в нижней части установлен коаксиально на цилиндре, а эластичная оболочка охватывает нижнюю часть дополнительного цилиндра в зоне радиальных отверстий, обеспечивается лучший отвод тепла от амортизатора и исключается захват подпружиненного кольцевого груза эластичной оболочкой.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого решения позволило установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из печи выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требования "изобретательский уровень" заявитель дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображен предлагаемый телескопический гидравлический амортизатор подвески транспортного средства, продольный разрез.

Телескопический гидравлический амортизатор подвески транспортного средства содержит цилиндр 1, в котором установлен поршень 2 со штоком 3, образующие в цилиндре 1 подпоршневую 4 и надпоршневую 5 полости, соединенный между собой через перепускной клапан 6 и предохранительный клапан отбоя 7, установленные в поршне 2, дополнительный цилиндр 8 с радиальными отверстиями в нижней части, установленный коаксиально на цилиндре 1, и эластичную оболочку 9, охватывающую нижнюю часть дополнительного цилиндра 8 в зоне радиальных отверстий и образующую с ним и цилиндром 1 кольцевую компенсационную камеру 19, сообщенную с подпоршневой полостью 4 через впускной клапан 11 и предохранительный клапан сжатия 12, а с надпоршневой полостью 5 через клапан сжатия и отбоя.

Клапан сжатия и отбоя выполнен в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по частоте колебаний подрессоренной массы и по ускорению и амплитуде колебаний неподрессоренный массы транспортного средства, включающего основной дроссельный канал 13, выполненный в верхней части цилиндра 1, и дополнительный дроссельный канала 14, образованный выполненными в верхней части цилиндра 1 радиальными отверстиями 14, выше которых в кольцевой компенсационной камере 10 на цилиндре 1 установлен подпружиненный кольцевой плунжер 15, а ниже которых также в компенсационной камере 10 на цилиндре 1 установлен подпружиненный кольцевой ступенчатый плунжер 16, образующий с последним кольцевую плунжерную полость 17, сообщенную через фильтр 18, обратный клапан 19 и дроссельный паз 20 с кольцевой компенсационной камерой 10, в средней части которой дополнительно установлен с возможностью свободного осевого перемещения подпружиненный кольцевой груз 21, имеющий частоту собственных колебаний близкую к частоте собственных колебаний подрессоренной массы, что обеспечивает его взаимодействие с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером 16 и перекрытие последним дополнительного дроссельного канала 14 при резонансных колебаний кузова и больших амплитудах высокочастотных колебаний колес.

Массы кольцевых плунжеров 15, 16 и усилие предварительного поджатия пружины, между ним, таковы, что при больших ускоренных колес, направленных вверх и вниз, обеспечивается перекрытие дополнительного дроссельного канала 14 и увеличение жесткости амортизатора, вследствие чего повышается стабильность контакта колеса с дорогой и уменьшается вероятность пробоя подвески.

Вследствие того, что дополнительный цилиндр 8 с радиальными отверстиями в нижней части установлен коаксиально на цилиндре 1, а эластичная оболочка 9 охватывает нижнюю часть дополнительного цилиндра 8 в зоне радиальных отверстий, обеспечивается лучший отвод тепла от амортизатора и исключается захват подпружиненного кольцевого груза 21 эластичной оболочкой 9.

Подпоршневая 4, надпоршневая 5 полости и кольцевая компенсационная камера 10 заполнены жидкостью.

Предлагаемый телескопический гидравлический амортизатор подвески транспортного средства работает следующим образом.

На ходе сжатия амортизатора, т. е. когда шток 3 с поршнем 2 входит в цилиндр 1, жидкость из подпоршневой полости 4 перетекает в надпоршневую полость 5 через перепускной клапан 6, а из нее через основной дроссельный канал 13 и дополнительный дроссельный канал 14 в компенсационную камеру 10, протекая через радиальные отверстия дополнительного цилиндра 8, что вызывает растяжение эластичной оболочки 9. на ходе отбоя, т.е. когда шток 3 с поршнем 2 выходит из цилиндра 1, эластичная оболочка 9 сжимается, давление в подпоршневой полости 4 уменьшается, и жидкость под действием перепада давлений перетекает из компенсационный камеры 10 в подпоршневую полость 4 через впускной клапан 11. Жидкость из надпоршневой полости 5 вытесняется поршнем 2 в компенсационную камеру 10 через основной дроссельный канал 13 и дополнительный дроссельный канал 14. При этом в зависимости от режимов колебаний подрессоренной и неподрессоренной масс возможны следующие режимы работы демпфирующего узла.

При колебаниях подрессоренной массы в дорезонансной и зарезонансной зонах подпружиненный кольцевой груз 21 колеблется с небольшой амплитудой и поэтому не взаимодействуют с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером 16, вследствие чего дополнительный дроссельный канал 14 открыт, что обеспечивает мягкую демпфирующую характеристику амортизатора.

При возникновении резонансных колебаний подрессоренной массы подпружиненный кольцевой груз 21, вследствие совпадения собственных частот колебаний и малого гидравлического сопротивления, начинает быстро раскачиваться и взаимодействует с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером 16, который перемещается вверх и перекрывает дополнительный дроссельный канал 14, что обеспечивает жесткую демпфирующую характеристику амортизатора.

В зарезонансной зоне колебаний подрессоренной массы подпружиненный груз 21 практически не колеблется, и при возникновении колебаний неподрессоренной массы с большими амплитудами подпружиненный кольцевой ступенчатый плунжер 16, перемещаясь вместе с цилиндром 1, взаимодействует с подпружиненным грузом 21, в результате чего плунжер 16 перемещается относительно цилиндра 1 вверх и перекрывает дополнительный дроссельный канал 14, что также обеспечивает жесткую демпфирующую характеристику амортизатора.

Кроме того, при возникновении больших ускорений неподрессоренной массы, направленных вверх, например, при наезде колеса на выступ дороги, подпружиненный кольцевой плунжер 15 остается практически неподвижным, а цилиндр 1 перемещается относительно него вверх, вследствие чего перекрывается дополнительный дроссельный канал 14, что переводит амортизатор на жесткую характеристику. При возникновении больших ускорений непосредственной массы, направленных вниз, например, при попадании колеса в ямку дороги, подпружиненный кольцевой ступенчатый плунжер 16 остается практически неподвижным, а цилиндр 1 перемещается относительно него вниз, вследствие чего также перекрывается дополнительный дроссельный канал 14, что переводит амортизатор на жесткую характеристику.

В результате взаимодействия груза 21 с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером 16 и перемещения последнего вверх жидкость из кольцевой компенсационной камеры 10 поступает в кольцевую плунжерную полость 17 через фильтр 18 и обратный клапан 19. при последующем движении груза 21 вниз плунжер 16 под действием своей пружины движется также вниз, но замедленно вследствие вытеснения жидкости из кольцевой плунжерной полости 17 в кольцевую компенсационную камеру 10 через дроссельный паз 20. Параметры подпружиненного ступенчатого плунжера 16 и дроссельного паза 20 подобраны таким образом, чтобы в режиме резонансных колебаний подрессоренной массы дополнительный дроссельный канал 14 не успевал бы открываться до последующего взаимодействия с грузом 21.

Вследствие того, что подпружиненный груз 21 выполнен кольцевым достигается практически свободное его движение в кольцевой компенсационной камере 10 до момента взаимодействия с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером 16 вследствие малого гидравлического сопротивления, а затем последующее замедленное движение вверх вследствие большого упругого и гидравлического сопротивления, что в итоге обеспечивает, во-первых, быстрое закрытие дополнительного дроссельного канала 14 практически в самом начале возникновения вынужденных резонансных колебаний кузова, а во-вторых, гашение максимальных колебаний самого подпружиненного кольцевого груза 21.

В случае возникновения больших перепадов давлений между подпоршневой полостью 4 и кольцевой компенсационной камерой 10 на ходе сжатия или между надпоршневой полостью 5 и подпоршневой полостью 4 на ходе отбоя срабатывают, соответственно, предохранительные клапаны 12 или 7.

Предлагаемый телескопический гидравлический амортизатор подвески транспортного средства обеспечивает автоматическое двухступенчатое изменение жесткости демпфирующей характеристики в зависимости от частоты колебаний подрессоренной массы и от ускорения и амплитуды колебаний неподрессоренной массы за счет нового технического цикла работы демпфирующего узла, увеличивающего эффективность гашения колебаний кузова в зоне низкочастотного резонанса, а также колебаний колес при больших ускорениях, направленных вверх и вниз, и больших высокочастотных амплитудах, что приводит к улучшению плавности хода, снижению вероятности пробоя подвески на ходах сжатия и отбоя, повышению устойчивости движения транспортного средства, к снижению общих потерь энергии и нагрева амортизатора, вызванных колебаниями, увеличению средних скоростей и производительности автомобиля при движении практически по любым дорогам.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: телескопический гидравлический амортизатор подвески транспортного средства, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, предназначен для применения в подвеске транспортных средств, содержащих телескопические гидравлические амортизаторы с эластичной компенсационной камерой, и обеспечивает саморегулирование гидравлических характеристик в зависимости от частоты колебаний кузова, ускорений и амплитуд колебаний колес автомобиля, снижение общих потерь энергии, повышение плавности хода и устойчивости движения; для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и прилагаемым чертежом; телескопический гидравлический амортизатор подвески транспортного средства, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Телескопический гидравлический амортизатор подвески транспортного средства, содержащий цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, образующие в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, соединенные между собой через перепускной клапан, установленный в поршне, и эластичную оболочку, охватывающую цилиндр и образующую с ним кольцевую компенсационную камеру, сообщенную с подпоршневой полостью через впускной клапан, а с надпоршневой полостью через клапан сжатия и отбоя, отличающийся тем, что клапан сжатия и отбоя выполнен в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по частоте колебаний подрессоренной массы и по ускорению и амплитуде колебаний неподрессоренной массы транспортного средства, включающего основной дроссельный канал, выполненный в верхней части цилиндра, и дополнительный дроссельный канал, образованный выполненными в верхней части цилиндра радиальными отверстиями, выше которых в кольцевой компенсационной камере на цилиндре установлен подпружиненный кольцевой плунжер, а ниже которых также в компенсационной камере на цилиндре установлен подпружиненный кольцевой ступенчатый плунжер, образующий с последним кольцевую плунжерную полость, сообщенную через фильтр, обратный клапан и дроссельный паз с кольцевой компенсационной камерой, в средней части которой дополнительно установлен подпружиненный кольцевой груз, имеющий частоту собственных колебаний, близкую к частоте собственных колебаний подрессоренной массы, и взаимодействующий своим верхним торцом при низкочастотных резонансных колебаниях подрессоренной массы и при больших амплитудах высокочастотных колебаний неподрессоренной массы с подпружиненным кольцевым ступенчатым плунжером, перекрывающим при своем движении вверх дополнительный дроссельный канал.

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что амортизатор снабжен дополнительным цилиндром с радиальными отверстиями в нижней части, установленным коаксиально на цилиндре, а эластичная оболочка охватывает нижнюю часть дополнительного цилиндра в зоне радиальных отверстий.

РИСУНКИ

Рисунок 1