Гидравлический демпфер
Группа изобретений относится к машиностроению. Гидравлический демпфер (10) содержит поршневой клапан (22), закрепленный на конце поршневого штока (11), базовый клапан (27), камеру-резервуар (15). Базовый клапан включает компрессионный боковой канал (31). Между первым клапаном (24) и базовым клапаном предусмотрена первая спиральная пружина (28), а между первым клапаном и поршневым клапаном предусмотрена вторая спиральная пружина (23). Компрессионный боковой канал закрывается первым клапаном вблизи состояния максимального сжатия, снижая расход масла, поступающего в камеру-резервуар. Второй клапан (33), проходящий через центры первого клапана и базового клапана, регулирует расход масла, поступающего в камеру-резервуар (15), когда давление равно заданному уровню давления в масляной камере (21b) или превышает его. Во втором варианте реализации предусмотрен третий клапан на нижнем участке первого клапана. Достигается изменение характеристики демпфирующего усилия. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 30 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к гидравлическому демпферу, используемому для пассажирских транспортных средств, грузовых автомобилей, мотоциклов и т.д.
Уровень техники
В гидравлическом демпфере, используемом для транспортного средства, например пассажирских транспортных средств, грузовых автомобилей, мотоциклов и т.д., как правило, традиционно применяется резиновая прокладка хода сжатия или схожий элемент, чтобы не допустить прихода компонентов в упор друг с другом в сжатом состоянии демпфера.
Например, раскрыто прокладочное устройство, в котором, по меньшей мере, одна из взаимно примыкающих поверхностей резиновой прокладки ограничителя хода сжатия и ограничителя хода сжатия оснащена вогнутыми элементами и выпуклыми элементами, чтобы ослаблять ударные нагрузки, прикладываемые к демпферу, заставляя резиновую прокладку ограничителя хода сжатия и ограничитель хода сжатия приходить в упор друг с другом, когда демпфер сжат до максимального уровня (см., например, Фиг. 1 в JP 2005-299786).
На Фиг. 1 показан пример традиционной конфигурации, в которой используется вышеописанная резиновая прокладка хода сжатия в гидравлическом демпфере. Гидравлический демпфер, показанный на Фиг. 1, включает в себя верхнюю опору 1 для крепления гидравлического демпфера к кузову транспортного средства, верхнюю листовую пружина 2, расположенную под верхней опорой 1, поршневой шток 3, закрепленный так, что он может совершать качание относительно верхней опоры 1 и верхней листовой пружины 2, цилиндр 5, имеющий масляную камеру 4 и т.п.
Гидравлический демпфер, показанный на Фиг. 1, дополнительно включает в себя поршневой клапан 6, разделяющий масляную камеру 4 в цилиндре 5 на масляные камеры 4a и 4b, внешний цилиндр 7, закрывающий внешнюю периферию цилиндра 5, а также ограничитель 8 хода сжатия, в центровое отверстие которого введен поршневой шток 3 и наружный периферийный участок которого вставлен в верхний концевой участок внешнего цилиндра 7, чтобы на нем крепиться.
Кроме того, резиновая прокладка 9 ограничителя хода сжатия, установленная на поршневом штоке 3 с наружной стороны поршневого штока 3, расположена между ограничителем 8 хода сжатия и верхней листовой пружиной 2. Резиновая прокладка 9 ограничителя хода сжатия выполнена в виде упругого звена, например, образованного из эластомера и т.п.
Когда к гидравлическому демпферу прикладывается нагрузка для его сжатия, т.е. когда поршневой шток 3 проталкивается цилиндром 5, как показано стрелкой a, резиновая прокладка 9 ограничителя хода сжатия выполняет функцию подушки, чтобы не допустить ситуации, при которой верхняя листовая пружина 2 и ограничитель 8 хода сжатия непосредственно примкнут друг к другу.
Целью в упомянутом JP 2005-299786 является более эффективное ослабление ударных нагрузок, прикладываемых к демпферу, когда демпфер сжат до максимального уровня, оснастив, по меньшей мере, одну из взаимно примыкающих поверхностей резиновой прокладки ограничителя хода сжатия и ограничителя хода сжатия вогнутыми элементами и выпуклыми элементами в вышеописанном прокладочном блоке.
Задача, решаемая изобретением
Бывает, что резиновая прокладка хода сжатия имеет нагрузочную характеристику, определяемую согласно смещению, что иногда приводит к несоответствию нагрузочной характеристики условиям эксплуатации.
Например, если требуется работа при максимальном сжатии гидравлического демпфера в случае, когда смещение происходит медленно при низкой нагрузке, отталкивающее усилие резиновой прокладки ограничителя хода сжатия препятствует такой работе. Когда, наоборот, требуется работа с быстрым затуханием в случае, когда смещение происходит с высокой скоростью при большой нагрузке, нагрузочная характеристика резиновой прокладки ограничителя хода сжатия, которая является нелинейной, не позволяет работать с надлежащей скоростью.
Кроме того, когда в гидравлическом демпфере используется резиновая прокладка хода сжатия, верхняя листовая пружина и ограничитель хода сжатия располагаются в упор через резиновую прокладку хода сжатия, при этом резиновая прокладка хода сжатия, представляющая собой упругое тело, сжимается, когда гидравлический демпфер сжат до максимального уровня.
Подпружинивание, вызванное этим сжатием резиновой прокладки ограничителя хода сжатия, создает отталкивающее усилие. Следовательно, возникает проблема в том, что ходовые качества и т.п. снижаются вследствие высокой мощности отталкивания, когда демпфер сжат до уровня, близкого к максимальному.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить недорогостоящий позиционно-зависимый и зависимый от скорости гидравлический демпфер, имеющий надлежащую нагрузочную характеристику в соответствии с нагрузкой даже при его сжатии до уровня, близкого к максимальному, в котором применяется конфигурация с минимальными размерами и который может легко изменять характеристику демпфирующего усилия, включающую рабочую точку, тем самым позволяя решить вышеуказанную традиционную проблему.
Средство решения задачи
В настоящем документе демпфирующее усилие – это усилие, подавляющее колебания пропорционально скорости вибрации. Например, величина демпфирующего усилия выражается силой сопротивления, генерируемой в зависимости от скорости поршня, совершающего возвратно-поступательное перемещение в цилиндре, т.е. скоростей расширения и сжатия демпфера.
Другими словами демпфирующее усилие представляет собой усилие, прикладываемое в направлениях, противоположных направлениям колебаний объекта. Большое демпфирующее усилие приводит к ощущению жесткой езды, в то время как малое демпфирующее усилие приводит к «плывущему» ощущению езды. Обычно в спортивных автомобилях и гоночных автомобилях используются жесткие пружины для демпферов, чтобы получить большие демпфирующие усилия. Для пассажирских транспортных средств общего назначения требуются демпфирующие усилия, при которых достигается идеальный баланс между устойчивостью управления и ходовыми качествами.
С целью решения вышеуказанной задачи гидравлический демпфер согласно первичному изображению может включать в себя цилиндр; масло, заполняющее цилиндр герметичным образом и образующее масляную камеру в цилиндре; поршневой шток, совершающий возвратно-поступательное перемещение в масляной камере; поршневой клапан, прикрепленный к концу поршневого штока, разделяющий масляную камеру на верхнюю масляную камеру и нижнюю масляную камеру, который совершает возвратно-поступательное перемещение, находясь в скользящем контакте с внутренней периферией цилиндра, в сопровождении возвратно-поступательного перемещения поршневого штока; внешний цилиндр, закрывающий внешнюю периферию цилиндра; камеру-резервуар, занимающую пространство между внутренней периферийной поверхностью внешнего цилиндра и наружной периферийной поверхностью цилиндра, в которой заключены масло и газ; нижний ограничитель, изолирующий нижний участок внешнего цилиндра от внешнего пространства; базовый клапан, удерживаемый нижним ограничителем и имеющий первый компрессионный боковой канал и второй компрессионный боковой канал, устанавливающие сообщение между нижней масляной камерой и камерой-резервуаром; первый клапан, удерживаемый базовым клапаном посредством первой спиральной пружины; вторую спиральную пружину, удерживаемую первым клапаном, установленную между первым клапаном и поршневым клапаном, которая генерирует направленное вниз отталкивающее усилие, воспринимая силу давления со стороны поршневого клапана, и которая закрывает первый компрессионный боковой канал путем поджатия первого клапана вниз, противодействуя смещающему усилию первой спиральной пружины; а также второй клапан, расположенный так, что второй клапан проходит через центры первого клапана и базового клапана и регулирует расход масла в отношении камеры-резервуара, когда давление в нижней масляной камере цилиндра становится равным заданному уровню или превышает его по причине внешней нагрузки.
Кроме того, с целью решения вышеуказанной задачи гидравлический демпфер согласно первичному изображению может включать в себя цилиндр; масло, заполняющее цилиндр герметичным образом и образующее масляную камеру в цилиндре; поршневой шток, совершающий возвратно-поступательное перемещение в масляной камере; поршневой клапан, прикрепленный к концу поршневого штока, разделяющий масляную камеру на верхнюю масляную камеру и нижнюю масляную камеру, который совершает возвратно-поступательное перемещение, находясь в скользящем контакте с внутренней периферией цилиндра, в сопровождении возвратно-поступательного перемещения поршневого штока; внешний цилиндр, закрывающий внешнюю периферию цилиндра; камеру-резервуар, занимающую пространство между внутренней периферийной поверхностью внешнего цилиндра и наружной периферийной поверхностью цилиндра, в которой заключены масло и газ; нижний ограничитель, изолирующий нижний участок внешнего цилиндра от внешнего пространства; базовый клапан, удерживаемый нижним ограничителем и имеющий первый компрессионный боковой канал и второй компрессионный боковой канал, устанавливающие сообщение между нижней масляной камерой и камерой-резервуаром; первый клапан, удерживаемый базовым клапаном посредством первой спиральной пружины; вторую спиральную пружину, удерживаемую первым клапаном, установленную между первым клапаном и поршневым клапаном, которая генерирует направленное вниз отталкивающее усилие, воспринимая силу давления со стороны поршневого клапана, и которая закрывает первый компрессионный боковой канал путем поджатия первого клапана вниз, противодействуя смещающему усилию первой спиральной пружины; кольцевой основной корпусной блок; направляющую второй спиральной пружины, введенную в зацепление с верхним концом второй спиральной пружины на нижнем концевом участке основного корпусного блока, которая приводит наружную периферийную поверхность основного корпусного блока в скользящий контакт с внутренней периферийной поверхностью цилиндра и которая находится в зацеплении с нижним концевым участком поршневого штока, перемещающегося в цилиндре; второй клапан, расположенный так, что второй клапан проходит через центры первого клапана и базового клапана и регулирует расход масла в отношении камеры-резервуара, когда давление в нижней масляной камере цилиндра становится равным заданному уровню или превышает его по причине внешней нагрузки; а также третий клапан, предусмотренный на нижнем участке первого клапана, расположенный между отверстием первого клапана, через которое проходит второй клапан, и внешней периферией второго клапана и регулирующий расход масла в отношении камеры-резервуара согласно заданному давлению в нижней масляной камере цилиндра до регулировки расхода масла, выполняемой вторым клапаном.
Эффект изобретения
Согласно настоящему изобретению демпфирующее усилие регулируется в соответствии с внешней нагрузкой, при этом надлежащее демпфирующее усилие согласно нагрузке можно получить даже до или после наступления состояния максимального сжатия, применяя при этом конфигурацию, при которой надлежащая нагрузочная характеристика согласно нагрузке достигается даже тогда, когда демпфер сжат до уровня, близкого к максимальному, используя демпфирующее усилие, создаваемое давлением масла, при этом размеры укладки внутренних составных компонентов, определяющей положение максимального сжатия гидравлического демпфера, сведены к минимуму, что позволяет создать недорогостоящий позиционно-зависимый и зависимый от скорости гидравлический демпфер, который может легко изменять характеристику демпфирующего усилия, включающую рабочую точку.
Как описано выше, согласно настоящему изобретению можно получить надлежащее демпфирующее усилие в соответствии с нагрузкой в произвольном положении гидравлического демпфера в сжатом состоянии. Кроме того, используя пружину в цилиндре, можно упростить конструкцию и создать недорогостоящий позиционно-зависимый и зависимый от скорости гидравлический демпфер, в котором используется меньшее число компонентов и который позволяет не увеличивать размеры.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан пример конфигурации, при которой в традиционном гидравлическом демпфере используется резиновая прокладка хода сжатия;
на Фиг. 2A показан вид в разрезе гидравлического демпфера согласно примеру 1 настоящего изобретения, где показано состояние, в котором гидравлический демпфер не сжат и нагрузка не возникает;
на Фиг. 2B показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией a на Фиг. 2A,
на Фиг. 2C показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией b на Фиг. 2B;
на Фиг. 2D показан поток масла в состоянии расширения по Фиг. 2A;
на Фиг. 3A показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2A, в рабочем состоянии, когда гидравлический демпфер согласно примеру 1 сжат и нагрузка начала прикладываться;
на Фиг. 3B показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2B, в рабочем состоянии по Фиг. 3A;
на Фиг. 3C показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2C, в рабочем состоянии по Фиг. 3A;
на Фиг. 4A показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2A, в рабочем состоянии, когда гидравлический демпфер согласно примеру 1 подвергался непрерывному сжатию, чтобы прийти в высоконагруженное состояние;
на Фиг. 4B показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2B, в рабочем состоянии по Фиг. 4A;
на Фиг. 4C показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2C, в рабочем состоянии по Фиг. 4A;
на Фиг. 5A показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2A, в рабочем состоянии, когда поршневой шток совершил максимальный ход в процессе сжатия гидравлического демпфера согласно примеру 1;
на Фиг. 5B показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2B, в рабочем состоянии по Фиг. 5A;
на Фиг. 5C показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 2C, в рабочем состоянии по Фиг. 5A;
на Фиг. 6A показан вид в разрезе гидравлического демпфера согласно примеру 2 настоящего изобретения, где показано состояние, в котором гидравлический демпфер не сжат и нагрузка не возникает;
на Фиг. 6B показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией a на Фиг. 6A
на Фиг. 6C показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией b на Фиг. 6B;
на Фиг. 6D показан поток масла в состоянии расширения по Фиг. 6A;
на Фиг. 7A показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6A, в рабочем состоянии, когда гидравлический демпфер согласно примеру 2 сжат и нагрузка начала прикладываться;
на Фиг. 7B показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6B, в рабочем состоянии по Фиг. 7A;
на Фиг. 7C показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6C, в рабочем состоянии по Фиг. 7A;
на Фиг. 8A показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6A, в рабочем состоянии, когда гидравлический демпфер согласно примеру 2 подвергался непрерывному сжатию, чтобы прийти в высоконагруженное состояние;
на Фиг. 8B показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6B, в рабочем состоянии по Фиг. 8A;
на Фиг. 8C показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6C, в рабочем состоянии по Фиг. 8A;
на Фиг. 9A показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6A, в рабочем состоянии, когда поршневой шток совершил максимальный ход в процессе сжатия гидравлического демпфера согласно примеру 2;
на Фиг. 9B показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6B, в рабочем состоянии по Фиг. 9A;
на Фиг. 9C показано состояние участка, соответствующего тому, который представлен на Фиг. 6C, в рабочем состоянии по Фиг. 9A;
на Фиг. 10A показано рабочее состояние, когда гидравлический демпфер согласно примеру 3 сжат и нагрузка начала прикладываться;
на Фиг. 10B показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией a на Фиг. 10A; и
на Фиг. 10C показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией b на Фиг. 10B.
Варианты осуществления изобретения
Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут пояснены со ссылкой на чертежи.
Пример 1
На Фиг. 2A показан вид в разрезе гидравлического демпфера 10 согласно примеру 1. На Фиг. 2B показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией a на Фиг. 2A, а на Фиг. 2C показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией b на Фиг. 1B. Следует отметить, что гидравлический демпфер 10, показанный на Фиг. 2A-2C, пребывает в ненагруженном состоянии, при котором сжатие отсутствует, и нагрузка не прикладывается.
Как показано на Фиг. 2A-2C, гидравлический демпфер 10 согласно настоящему примеру включает в себя поршневой шток 11. Верхний участок поршневого штока 11 поддерживается опорой транспортного средства и т.п. (не показано), а направленная к концу часть его нижнего участка введена в цилиндр 12.
Цилиндр 12 размещен во внешнем цилиндре 13. Опорный узел 14 зацепления с осью колес, закрепленный на опорном узле оси колес транспортного средства и т.п. (не показано), крепится к наружной части нижнего участка внешнего цилиндра 13. Между наружной периферийной поверхностью цилиндра 12 и внутренней периферийной поверхностью внешнего цилиндра 13 предусмотрено заданное пространство, причем в этом пространстве образована камера-резервуар 15.
Верхний концевой участок внешнего цилиндра 13 превышает по длине верхний конец цилиндра 12. Ограничитель 16 хода сжатия согласован с верхним концом внешнего цилиндра 13 с верхней стороны и закреплен на внешнем цилиндре 13. В центе ограничителя 16 хода сжатия вставлен поршневой шток 11 с возможностью скольжения.
Верхнее концевое отверстие внешнего цилиндра 13 уплотнено фланцевым масляным сальником 18 в месте, расположенном ниже ограничителя 16 хода сжатия, при этом между внешней периферией нижней поверхности фланцевого масляного сальника 18 и периферийным участком верхнего концевого отверстия цилиндра 12 предусмотрена кольцевая направляющая 19. Таким образом, отверстие верхнего участка цилиндра 12 уплотнено снаружи.
Внутреннее пространство уплотненного цилиндра 12 образует масляную камеру 21. Поршневой клапан 22 крепится к концевому участку поршневого штока 11. Поршневой клапан 22 скользит вверх и вниз в цилиндре 12 в сопровождении поршневого штока 11, разделяя масляную камеру 21 на верхнюю масляную камеру 21a и нижнюю масляную камеру 21b.
Под поршневым клапаном 22 расположена вторая спиральная пружина 23. Верхний конец второй спиральной пружины 23 представляет собой свободный конец, а ее нижний конец входит в зацепление с первым клапаном 24 посредством верхней поверхности фланца 25, образованного в верхней части периферии первого клапана 24. Следует отметить, что имеется возможность использовать конфигурацию, при которой направляющая 29 второй спиральной пружины, показанная на Фиг. 6B, входит в зацепление с верхним концом второй спиральной пружины 23.
Под первым клапаном 24, а именно между первым клапаном 24 и нижним ограничителем 26, расположен базовый клапан 27. Нижний ограничитель 26 имеет форму тарелки, при этом тарельчатый наружный периферийный участок встроен во внутреннюю периферию нижней части внешнего цилиндра 13, так что во внешнем цилиндре 13 образуется герметично закрытое пространство и удерживается базовый клапан 27.
Первая спиральная пружина 28 установлена между наружным периферийным участком верхней поверхности данного базового клапана 27 и нижней поверхностью фланца 25 первого клапана 24. Первая спиральная пружина 28 непрерывно подпирает первый клапан 24 в верхнем направлении, соответствующем положению открытия клапана.
В базовом клапане 27 образованы первый компрессионный боковой канал 31 и второй компрессионный боковой канал 32, устанавливающие сообщение между нижней масляной камерой 21b цилиндра 12 и камерой-резервуаром 15. Когда ко второй спиральной пружине 23 внешняя сила не прикладывается, первый клапан 24 находится в верхненаправленном положении открытия клапана по причине действия направленной вверх смещающей силы со стороны первой спиральной пружины 28.
Когда в этом состоянии к нижней масляной камере 21b цилиндра 12 прикладывается небольшая нагрузка, масло в нижней масляной камере 21b цилиндра 12 и камере-резервуаре 15 деформирует дискообразные клапаны 17 (17a и 17b) в нижнем направлении посредством первого компрессионного бокового канала 31 и второго компрессионного бокового канала 32, чтобы поступить на выход, приходит в сообщение с камерой-резервуаром 15 и генерирует демпфирующее усилие.
Предусмотрен базовый затвор 34, проходящий через центр вышеупомянутых первого клапана 24 и базового клапана 27, чтобы образовать внешнюю оболочку второго клапана 33. Для базового затвора 34 используется конфигурация, в которой объединены трубчатый блок 34a большого диаметра, расположенный выше, и трубчатый блок 34b малого диаметра, расположенный ниже.
Базовый затвор 34 удерживается так, что он может скользить вверх и вниз по периферии центрового отверстия первого клапана 24 благодаря углубленному во внутреннем направлении участку выемки, образованному на внешней периферии нижнего участка трубчатого блока 34a большого диаметра. Трубчатый блок 34b малого диаметра базового затвора 34 продолжается вниз от нижнего участка трубчатого блока 34a большого диаметра, имеющего участок выемки, и проходит через базовый клапан 27.
Конец трубчатого блока 34b малого диаметра, проходящего через базовый клапан 27, выступает наружу в нижнем направлении из базового клапана 27, привинчен к базовой гайке 35, в результате чего перемещение вверх-вниз всего базового затвора 34 ограничено.
В отверстии верхнего конца трубчатого блока 34a большого диаметра базового затвора 34 запрессована колпачковая шайба 36. В контакте с нижней поверхностью колпачковой шайбы 36 расположена клапанная шайба 37. Третья спиральная пружина 38 установлена между нижней поверхностью клапанной шайбы 37 и внутренним участком выемки между трубчатым блоком 34a большого диаметра и трубчатым блоком 34b малого диаметра.
Третья спиральная пружина 38 постоянно поджимает клапанную шайбу 37 вверх благодаря своей восстанавливающей силе растяжения. Таким образом, если внутреннее давление в нижней масляной камере 21b в цилиндре 12 не стало равным заданной величине или не превысило ее, центровое отверстие 39 колпачковой шайбы 36 уплотнено с внутренней стороны (снизу).
На Фиг. 3A-3C показаны рабочие состояния в случае, когда гидравлический демпфер 10 согласно вышеприведенному примеру 1 сжат и нагрузка начала прикладываться, при этом показаны состояния участков, соответствующих тем, которые показаны на Фиг. 2A-2C соответственно.
На Фиг. 4A-4C показаны рабочие состояния в случае, когда сжатие гидравлического демпфера 10 согласно вышеприведенному примеру 1 продолжается, и он приходит в высоконагруженное состояние, при этом показаны состояния участков, соответствующих тем, которые показаны на Фиг. 2A-2C соответственно.
Фиг. 5A-5C показаны рабочие состояния в случае, когда поршневой шток совершил свой максимальный ход в процессе сжатия гидравлического демпфера 10 согласно вышеприведенному примеру 1, при этом показаны состояния участков, соответствующих тем, которые показаны на Фиг. 2A-2C соответственно.
На Фиг. 3A-5C только участки, необходимые для пояснения операций, обозначены теми же ссылочными позициями, которые использовались на Фиг. 2A-2C.
Когда поршневой шток 11 совершил перемещение в цилиндре 12 и поршневой клапан 22 упирается в верхний свободный конец второй спиральной пружины 23, чтобы протолкнуть вторую спиральная пружина 23 дополнительно вниз, как показано на Фиг. 3A, Фиг. 3B и Фиг. 3C, во второй спиральной пружине 23 генерируется отталкивающее усилие, в результате чего в гидравлическом демпфере 10 создается нагрузка.
Кроме того, это отталкивающее усилие работает в качестве направленной вниз смещающей силы, приложенной к первому клапану 24, толкает первый клапан 24 вниз, противодействуя направленной вверх смещающей силе первой спиральной пружины 28. Таким образом, первый компрессионный боковой канал 31 закрывается и поток масла в первом компрессионном боковом канале 31 блокируется.
Следовательно, проточная часть во втором компрессионном боковом канале 32, обозначенная пунктирной стрелкой d, представляет собой единственную проточная часть для поступления масла из нижней масляной камеры 21b в камеру-резервуар 15, при этом расход изменяется на меньший расход, скорость потока увеличивается, разность давлений между нижней масляной камерой 21b и камерой-резервуаром 15 возрастает, сила сопротивления, прикладываемая к перемещающемуся поршневому штоку 11, увеличивается, в гидравлическом демпфере 10 создается нагрузка, в результате чего его демпфирующее усилие увеличивается.
Когда поршневой шток 11 совершил дополнительное перемещение в цилиндре 12, так что гидравлический демпфер 10 пришел в высоконагруженное состояние и внутреннее давление в цилиндре 12 (внутреннее давление в нижней масляной камере 21b) стало равным заданному давлению или ниже него, как показано на Фиг. 4A-4C, это давление толкает клапанную шайбу 37 второго клапана 33 вниз, противодействуя направленной вверх смещающей силе третьей спиральной пружины 38.
Таким образом, уплотнение центрового отверстия 39 колпачковой шайбы 36 нарушается, в результате чего образуется новая проточная часть для масла в цилиндре 12, как показано пунктирной стрелкой e в пространстве 42, создаваемая центровым отверстием 39 колпачковой шайбы 36, боковым отверстием 41 клапанной шайбы 37, трубчатым блоком 34a большого диаметра и трубчатым блоком 34b малого диаметра базового затвора 34, а также нижним ограничителем 26 в отношении базового клапана 27.
Благодаря этой вновь образованной проточной части скорость потока масла из цилиндра 12 в камеру-резервуар 15 устанавливается на более низком уровне, что позволяет подавить увеличение разности давлений между нижней масляной камерой 21b и камерой-резервуаром 15. Это также позволяет не допустить разрушения внутренних компонентов.
В дополнение к недопущению разрушения существует также возможность повышения степени свободы в отношении характеристики демпфирующего усилия, генерируемого в гидравлическом демпфере 10, заставляя механический блок базового затвора 34 изменять размер отверстий, отталкивающих усилий спиральных пружин, больших/малых внутренних диаметров и т.д., чтобы регулировать расход. Кроме того, изменяя свободную длину второй спиральной пружины, положение, в котором первый компрессионный канал закрывается, т.е. рабочую точку, можно легко изменять.
Когда поршневой шток 11 переместился в цилиндр 12 на величину максимального хода в процессе сжатия гидравлического демпфера 10, как показано на Фиг. 5A-5C, сила давления, генерируемая второй спиральной пружиной 23, сохраняется, при этом первый компрессионный боковой канал 31 остается закрытым в первом клапане 24.
Проточная часть для масла, устанавливающая сообщение между цилиндром 12 (нижней масляной камерой 21b) и камерой-резервуаром 15, поддерживается одним только вторым компрессионным боковым каналом 32, обозначенным пунктирной стрелкой d. Если давление в цилиндре 12 не стало равным заданному давлению или не превысило его, данное состояние максимального хода не отличается от “состояния начала приложения нагрузки”, показанного на Фиг. 3A-3C.
Высоконагруженное состояние, показанное на Фиг. 4A-4C, не всегда существует между состоянием отсутствия нагрузки, показанным на Фиг. 2A-2C, и состоянием максимального хода, показанным на Фиг. 5A-5C, хотя это также зависит от уровня ударной нагрузки, приложенной к гидравлическому демпферу 10 (скорости поршневого штока 11, перемещающегося в цилиндр 12). В некоторых случаях состояние максимального хода возникает из состояния отсутствия нагрузки без перехода через высоконагруженное состояние. Другими словами, это случай, когда сгенерированное демпфирующее усилие мало.
Как описано выше, согласно гидравлическому демпферу 10, представленному в примере 1, надлежащее демпфирующее усилие в соответствии с нагрузкой может быть получено в произвольном положении поршневого штока 11 в сжатом состоянии. Кроме того, используя три типа спиральных пружин (23, 28 и 38) в цилиндре 12, можно создать позиционно-зависимый и зависимый от скорости гидравлический демпфер, в котором использована простая конструкция с меньшим числом компонентов и не допускается увеличение размеров.
Второй компрессионный боковой канал 32 расположен в базовом клапане 27 в вышеприведенном примере 1, однако объем изобретения не ограничивается данной схемой, при этом могут использоваться любые конфигурации, в которых второй компрессионный боковой канал существует в проточной части сообщения между нижней масляной камерой 21b на компрессионной стороне цилиндра и камерой-резервуаром 15.
Когда гидравлический демпфер 10 расширяется, масло открывает одноходовой дискообразный клапан 17c из возвратного канала h базового клапана 27 и поступает в нижнюю масляную камеру 21b.
Пример 2
На Фиг. 6A показан вид в разрезе гидравлического демпфера 45 согласно примеру 2. На Фиг. 6B показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией a на Фиг. 6A, а на Фиг. 6C показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией b на Фиг. 6B.
Следует отметить, что гидравлический демпфер 45, показанный на Фиг. 6A-6C, пребывает в ненагруженном состоянии, при котором сжатие отсутствует, и нагрузка не прикладывается.
На Фиг. 7A-7C показаны рабочие состояния в случае, когда гидравлический демпфер 45 согласно примеру 2, показанному на Фиг. 6A-6C, сжат и нагрузка начала прикладываться, при этом показаны состояния участков, соответствующих тем, которые показаны на Фиг. 6A-6C соответственно.
На Фиг. 8A-8C показаны рабочие состояния в случае, когда сжатие гидравлического демпфера 45 согласно вышеприведенному примеру 2 продолжается, и он приходит в высоконагруженное состояние, при этом показаны состояния участков, соответствующих тем, которые показаны на Фиг. 6A-6C соответственно.
Фиг. 9A-9C показаны рабочие состояния в случае, когда поршневой шток совершил свой максимальный ход в процессе сжатия гидравлического демпфера 45 согласно вышеприведенному примеру 2, при этом показаны состояния участков, соответствующих тем, которые показаны на Фиг. 6A-6C соответственно.
В гидравлическом демпфере 45 согласно примеру 2, показанному на Фиг. 6A-9C, те же составляющие, что и в гидравлическом демпфере 10 согласно примеру 1, показанному на Фиг. 2A - 5C, обозначены теми же ссылочными позициями, которые использованы на Фиг. 2A-5C.
На Фиг. 9A-9C только участки, необходимые для пояснения операций, обозначены теми же ссылочными позициями, которые использовались на Фиг. 6A-6C.
В гидравлическом демпфере 10 согласно вышеприведенному примеру 1 верхний концевой участок второй спиральной пружины 23, не введенный в зацепление с другими звеньями в ненагруженном состоянии, представляет собой неустойчивый свободный конец, при этом, когда данная пружина имеет большую свободную длину и большой наружный диаметр, а также отсутствует зазор между ней и внутренней стенкой цилиндра, она совершает качательные движения вперед-назад и из стороны в сторону, что может привести к ее вхождению в скользящий контакт с внутренней стенкой цилиндра и повреждению внутренней стенки цилиндра либо издаванию слабых звуков.
В данном гидравлическом демпфере 45 согласно примеру 2, как показано на Фиг. 6A-9C, предусмотрена направляющая 29 второй спиральной пружины, введенная в зацепление с верхним концевым участком второй спиральной пружины 23. Направляющая 29 второй спиральной пружины является кольцевой и причиняет меньше повреждений при контакте с внутренней стенкой цилиндра, при этом сама направляющая 29 второй спиральной пружины выполнена с использованием полимера и т.п., устойчивого к истиранию, так что периферийная часть наружного участка может скользить вверх и вниз в цилиндре.
На нижнем участке направляющей 29 второй спиральной пружины создан кольцевой участок малого диаметра так, что кольцевой участок выступает вниз, при этом верхний концевой участок второй спиральной пружины 23 входит в зацепление с внешней периферией кольцевого участка малого диаметра.
Таким образом, как показано на Фиг. 6A-6C, верхний концевой участок второй спиральной пружины 23 удерживается направляющей 29 второй спиральной пружины, так что он непрерывно находится в устойчивом состоянии, не совершая качаний вперед-назад и из стороны в сторону, даже когда гидравлический демпфер 45 пребывает в ненагруженном состоянии.
Кроме того, из гидравлического демпфера 45 согласно примеру 2, удален второй компрессионный боковой канал 32, показанный на Фиг. 2A-5C. Взамен на внутреннем нижнем участке первого клапана 24 предусмотрен третий клапан 51, как показано на Фиг. 6A-9C в примере 2.
Третий клапан 51 имеет воронкообразную чашку 52 подклапана, при этом верхний участок воронкообразной формы охватывает участок выемки между нижним концевым участком трубчатого блока 34a большого диаметра базового затвора 34 и трубчатым блоком 34b малого диаметра базового затвора 34, при этом нижний конец воронкообразной формы продолжается вниз к центральному участку трубчатого блока 34b малого диаметра базового затвора 34, проходя через нижний участок первого клапана 24.
Таким образом, третий клапан 51 заключен между базовым клапаном 27 и базовым затвором 34 и закреплен с помощью навинченной базовая гайка 35. Первый клапан 24 удерживается первой спиральной пружиной 28 на верхней стороне, так что он может скользить вверх и вниз относительно участка наружного диаметра чашки 52 подклапана.
На верхнем участке воронкообразной формы чашки 52 подклапана третьего клапана 51 расположен дискообразный клапан 46 малого диаметра, при этом дискообразный клапан 46 имеет диаметр, чуть меньший, чем диаметр дискообразного клапана 17. Дискообразный клапан 46 малого диаметра имеет центровое отверстие, при этом данное центровое отверстие встроено во внешнюю периферию поверхность трубчатого блока 34b малого диаметра базового затвора 34.
Верхняя поверхность вокруг центрового отверстия дискообразного клапана 46 малого диаметра удерживается пластиной 53 подклапана, при этом верхняя поверхность также приводится в прижимной контакт с отверстием нижнего участка третьего компрессионного канала. Следует отметить, что конфигурации и функции участков, отличных от упомянутых выше, аналогичных тем, которые описаны на Фиг. 2A-5C.
Когда к нижней масляной камере 21b цилиндра 12 в вышеописанной конфигурации прикладывается небольшая нагрузка, давление в нижней масляной камере 21b увеличивается, так что масло в нижней масляной камере 21b цилиндра 12 деформирует дискообразные клапаны 17 в нижнем направлении посредством первого компрессионного бокового канала 31, чтобы поступить на выход, приходит в сообщение с камерой-резервуаром 15 и генерирует демпфирующее усилие, как показано пунктирной стрелкой f на Фиг. 6C.
Когда поршневой шток 11 совершает дополнительное перемещение в цилиндр 12, нижний концевой участок поршневого клапана 22 встраивается в центровое отверстие направляющей 29 второй спиральной пружины и входит в зацепление с верхним концевым участком второй спиральной пружины 23 посредством направляющей 29 второй спиральной пружины.
Затем поршневой шток 11 начинает проталкивать вторую спиральную пружину 23 вниз посредством направляющей 29 второй спиральной пружины. По мере того как поршневой шток 11 продолжает проталкивать вторую спиральную пружину 23 вниз, во второй спиральной пружине 23 генерируется отталкивающее усилие, при этом в гидравлическом демпфере 45 создается нагрузка.
Кроме того, вышеуказанное отталкивающее усилие работает в качестве направленной вниз смещающей силы, приложенной к первому клапану 24, и толкает первый клапан 24 вниз, противодействуя направленной вверх смещающей силе первой спиральной пружины 28. Таким образом, первый компрессионный боковой канал 31 закрывается и поток масла в первом компрессионном боковом канале 31, показанный на Фиг. 6C, блокируется.
Поток масла из нижней масляной камеры 21b в камеру-резервуар 15 заблокирован, разность давлений между нижней масляной камерой 21b и камерой-резервуаром 15 увеличивается, сила сопротивления, прикладываемая к перемещающемуся поршневому штоку 11, возрастает, в гидравлическом демпфере 45 создается определенная нагрузка, при этом его демпфирующее усилие увеличивается.
Когда поршневой шток 11 совершил дополнительное перемещение в цилиндре 12, так что гидравлический демпфер 10 пришел в нагруженное состояние, при этом внутреннее давление в цилиндре 12 (внутреннее давление в нижней масляной камере 21b) повысилось, как показано на Фиг. 7A-7C, внутреннее давление первого клапана 24, сообщающегося с нижней масляной камерой 21b, также увеличивается, так что масло в первом клапане 24 деформирует дискообразный клапан 46 малого диаметра в нижнем направлении посредством третьего компрессионного канала 50, чтобы поступить на выход.
Таким образом, в пространстве 42 образуется первая новая проточная часть g, показанная пунктирной стрелкой на Фиг. 7C, для масла в цилиндре 12, созданный первым клапаном 24, третьим компрессионным каналом 50, дискообразным клапаном 46 малого диаметра, отверстием сообщения с трубчатым блоком 34b малого диаметра базового затвора 34, трубкой трубчатого блока 34b малого диаметра, а также нижним ограничителем 26 в отношении базового клапана 27.
Благодаря этой вновь образованной проточной части g скорость потока масла из цилиндра 12 в камеру-резервуар 15 устанавливается на более низком уровне, что позволяет подавить увеличение разности давлений между нижней масляной камерой 21b и камерой-резервуаром 15, при этом сила сопротивления, прикладываемая к поршневому штоку 11, уменьшается, чтобы снизить демпфирующее усилие гидравлического демпфера 45.
Когда поршневой шток 11 совершил дополнительное перемещение в цилиндре 12, так что гидравлический демпфер 45 пришел в высоконагруженное состояние, при этом внутреннее давление в цилиндре 12 (внутреннее давление в нижней масляной камере 21b) стало равным заданному давлению или ниже него, как показано на Фиг. 8A-8C, это давление толкает клапанную шайбу 37 второго клапана 33 вниз, противодействуя направленной вверх смещающей силе третьей спиральной пружины 38.
Таким образом, уплотнение центрового отверстия 39 колпачковой шайбы 36 нарушается, при этом образуется новая проточная часть h для масла в цилиндре 12, как показано пунктирной стрелкой, так, что она проходит через центровое отверстие 39 колпачковой шайбы 36, боковое отверстие 41 клапанной шайбы 37 и трубчатый блок 34a большого диаметра базового затвора 34, после чего он сливается с первой новой проточной частью g, описанным выше.
В этом случае данная вновь образованная проточная часть h совместно с первой новой проточной частью g также регулирует скорость масла, поступающего из цилиндра 12 в камеру-резервуар 15, снижая до более низкой скорости, что позволяет подавить увеличение разности давлений между нижней масляной камерой 21b и камерой-резервуаром 15. Это также позволяет не допустить разрушения внутренних компонентов.
В дополнение к недопущению разрушения существует также возможность повышения степени свободы в отношении характеристики демпфирующего усилия, генерируемого в гидравлическом демпфере 45, заставляя механический блок базового затвора 34 изменять размер отверстий, отталкивающих усилий спиральных пружин, больших/малых внутренних диаметров и т.д., чтобы регулировать проточную часть.
Кроме того, изменяя число, толщину, наружные диаметры и т.п. дискообразных клапанов малого диаметра, уложенных между чашкой подклапана и пластиной подклапана, можно легко изменять характеристику затухания. Помимо этого, изменяя свободную длину второй спиральной пружины, положение, в котором первый компрессионный канал закрывается, т.е. рабочую точку, можно легко изменять.
Когда поршневой шток 11 переместился в цилиндр 12 на величину максимального хода в процессе сжатия гидравлического демпфера 45, как показано на Фиг. 9A-9C, сила давления, генерируемая второй спиральной пружиной 23, сохраняется, при этом первый компрессионный боковой канал 31 остается закрытым в первом клапане 24.
Проточная часть масла, благодаря которой цилиндр 12 (нижняя масляная камера 21b) и камера-резервуар 15 сообщаются, поддерживается одной только новой проточной частью g, показанной пунктирной стрелкой. Если давление в цилиндре 12 не стало равным заданному давлению или не превысило его, данное состояние максимального хода не отличается от “состояния начала приложения нагрузки”, показанного на Фиг. 7A-7C.
Высоконагруженное состояние, показанное на Фиг. 8A-8C, не всегда существует между состоянием отсутствия нагрузки, показанным на Фиг. 6A-6C, и состоянием максимального хода, показанным на Фиг. 9A-9C, хотя это также зависит от уровня ударной нагрузки, приложенной к гидравлическому демпферу 45 (скорости поршневого штока 11, перемещающегося в цилиндр 12).
В некоторых случаях состояние максимального хода возникает из состояния отсутствия нагрузки без перехода через высоконагруженное состояние. Другими словами, это случай, когда возникает ощущение, что демпфирующее усилие мало. Следует отметить, что когда гидравлический демпфер 10 расширяется, масло открывает одноходовой дискообразный клапан 17c из возвратного канала h базового клапана 27 и поступает в нижнюю масляную камеру 21b.
Как описано выше, согласно гидравлическому демпферу 45, представленному в примере 2, надлежащее демпфирующее усилие в соответствии с нагрузкой может быть получено в произвольном положении поршневого штока 11 в сжатом состоянии. Кроме того, используя три типа спиральных пружин (23, 28 и 38) в цилиндре 12, можно создать позиционно-зависимый и зависимый от скорости гидравлический демпфер, в котором использована простая конструкция с меньшим числом компонентов и не допускается увеличение размеров.
Пример 3
На Фиг. 10A показан вид в разрезе гидравлического демпфера 60 согласно примеру 3, который является результатом объединения конфигураций согласно примерам 1 и 2. На Фиг. 10B показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией a на Фиг. 10A, а на Фиг. 10C показан увеличенный вид, где представлен участок, обведенный пунктирной линией b на Фиг. 10B.
В примере 3 содержатся второй компрессионный боковой канал 32 согласно примеру 1, а также третий клапан 51 согласно примеру 2, при этом эффект, порождаемый закрытием первым клапаном 24 первого компрессионного бокового канала, соответствует сочетанию примеров 1 и 2.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение может применяться к гидравлическому демпферу.
Перечень ссылочных позиций
1 - верхняя опора
2 - верхняя листовая пружина
3 - поршневой шток
4 - масляная камера
4a - верхняя масляная камера
4b - нижняя масляная камера
5 - цилиндр
6 - поршневой клапан
7 - внешний цилиндр
8 - ограничитель хода сжатия
9 - резиновая прокладка хода сжатия
10 - гидравлический демпфер
11 - поршневой шток
12 - цилиндр
13 - внешний цилиндр
14 - опорный узел зацепления с осью колес
15 - камера-резервуар
16 - ограничитель хода сжатия
17 (17a, 17b, 17c) - дискообразный клапан
18 - фланцевый масляный сальник
19 - кольцевая направляющая штока
21 (21a, 21b) - масляная камера
22 - поршневой клапан
23 - вторая спиральная пружина
24 - первый клапан
25 - фланец
26 - нижний ограничитель
27 - базовый клапан
28 - первая спиральная пружина
29 - направляющая второй спиральной пружины
31 - первый компрессионный боковой канал
32 - второй компрессионный боковой канал
33 - второй клапан
34 - базовый затвор
34a - трубчатый блок большого диаметра
34b - трубчатый блок 34b малого диаметра
35 - базовая гайка
36 - колпачковая шайба
37 - клапанная шайба
38 - третья спиральная пружина
39 - центровое отверстие
41 - боковое отверстие
42 - пространство
45 - гидравлический демпфер
46 - дискообразный клапан малого диаметра
50 - третий компрессионный канал
51 - третий клапан
52 - чашка подклапана
53 - пластина подклапана
60 - гидравлический демпфер
1. Гидравлический демпфер, содержащий:
цилиндр;
масло, заполняющее цилиндр герметичным образом и образующее масляную камеру в цилиндре;
поршневой шток, совершающий возвратно-поступательное перемещение в масляной камере;
поршневой клапан, прикрепленный к концу поршневого штока, разделяющий масляную камеру на верхнюю масляную камеру и нижнюю масляную камеру и совершающий возвратно-поступательное перемещение в скользящем контакте с внутренней периферией цилиндра совместно с возвратно-поступательным перемещением поршневого штока;
внешний цилиндр, закрывающий внешнюю периферию цилиндра;
камеру-резервуар, которая занимает пространство между внутренней периферийной поверхностью внешнего цилиндра и наружной периферийной поверхностью цилиндра и в которой заключены масло и газ;
нижний ограничитель, изолирующий нижний участок внешнего цилиндра от внешнего пространства;
базовый клапан, который удерживается нижним ограничителем и который имеет первый компрессионный боковой канал и второй компрессионный боковой канал, устанавливающие сообщение между нижней масляной камерой и камерой-резервуаром;
первый клапан, удерживаемый базовым клапаном посредством первой спиральной пружины;
вторую спиральную пружину, удерживаемую первым клапаном, установленную между первым клапаном и поршневым клапаном, генерирующую направленное вниз отталкивающее усилие, воспринимая силу давления от поршневого клапана, и закрывающую первый компрессионный боковой канал путем поджатия первого клапана вниз, противодействуя смещающему усилию первой спиральной пружины; и
второй клапан, расположенный так, что второй клапан проходит через центры первого клапана и базового клапана, и регулирующий расход масла в отношении камеры-резервуара, когда давление в нижней масляной камере цилиндра становится равным заданному уровню или превышает его по причине внешней нагрузки.
2. Гидравлический демпфер, содержащий:
цилиндр;
масло, заполняющее цилиндр герметичным образом и образующее масляную камеру в цилиндре;
поршневой шток, совершающий возвратно-поступательное перемещение в масляной камере;
поршневой клапан, прикрепленный к концу поршневого штока, разделяющий масляную камеру на верхнюю масляную камеру и нижнюю масляную камеру и совершающий возвратно-поступательное перемещение в скользящем контакте с внутренней периферией цилиндра совместно с возвратно-поступательным перемещением поршневого штока;
внешний цилиндр, закрывающий внешнюю периферию цилиндра;
камеру-резервуар, которая занимает пространство между внутренней периферийной поверхностью внешнего цилиндра и наружной периферийной поверхностью цилиндра и в которой заключены масло и газ;
нижний ограничитель, изолирующий нижний участок внешнего цилиндра от внешнего пространства;
базовый клапан, удерживаемый нижним ограничителем и имеющий первый компрессионный боковой канал, устанавливающий сообщение между нижней масляной камерой и камерой-резервуаром;
первый клапан, удерживаемый базовым клапаном посредством первой спиральной пружины;
вторую спиральную пружину, удерживаемую первым клапаном, установленную между первым клапаном и поршневым клапаном, генерирующую направленное вниз отталкивающее усилие, воспринимая силу давления от поршневого клапана, и закрывающую первый компрессионный боковой канал путем поджатия первого клапана вниз, противодействуя смещающему усилию первой спиральной пружины;
второй клапан, расположенный так, что второй клапан проходит через центры первого клапана и базового клапана, и регулирующий расход масла в отношении камеры-резервуара, когда давление в нижней масляной камере цилиндра становится равным заданному уровню или превышает его по причине внешней нагрузки; и
третий клапан, предусмотренный на нижнем участке первого клапана, расположенный между отверстием первого клапана, через которое проходит второй клапан, и внешней периферией второго клапана и регулирующий расход масла в отношении камеры-резервуара согласно заданному давлению в нижней масляной камере цилиндра до регулировки расхода масла, выполняемой вторым клапаном.
3. Гидравлический демпфер по п.2, в котором базовый клапан включает в себя второй компрессионный боковой канал, устанавливающий сообщение между нижней масляной камерой и камерой-резервуаром.
