ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РЕССОРА Российский патент 1997 года по МПК B60G11/26 F16F5/00 

Изобретение относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к пневмогидравлическим рессорам.

Известен пневмогидравлический упругий элемент подвески колес транспортного средства, содержащий основной цилиндр, поршень с полым штоком, дополнительный цилиндр, соединенный телескопически с основным цилиндром, и регулируемый упор, установленный на свободном конце полого штока. В полом штоке расположена камера противодавления с плавающим поршнем, которая сообщена через канал, выполненный в полом штоке, с кольцевой полостью основного цилиндра. В упругом элементе, предназначенном для постоянной нагрузки, дополнительный цилиндр и регулируемый упор служат для увеличения жесткости упругой характеристики в конце хода сжатия, что повышает энергоемкость подвески и снижает вероятность пробоев.

Недостатком этого упругого элемента является возможность его работы только при постоянной нагрузке, поскольку при значительном увеличении нагрузки работает только дополнительный цилиндр, ход которого ограничен, и жесткость упругой характеристики при этом сравнительно высока, что ухудшает плавность хода автомобиля.

Наиболее близкой к заявленному решению является пневмогидравлическая рессора, содержащая основной цилиндр, в котором установлен первый полый шток с полостью для размещения второго полого штока, жестко связанного с третьем полым штоком. Третий полый шток имеет поршень, установленный в цилиндре, выполненном в первом полом штоке и сообщающемся с полостью третьего полого штока, в котором размещен плунжер с переключающим клапаном. Эта рессора имеет две демпфирующие системы: пневматическую при работе первого штока и гидравлическую при работе второго штока.

Недостатком данной рессоры является сложность ее конструкции и сравнительно слабое пневматическое демпфирование колебаний груженого транспортного средства при работе первого штока в основном цилиндре. Кроме этого, упругая характеристика этой рессоры имеет вертикальный участок вследствие разницы площадей поперечных сечений штоков первой и второй ступеней нагружения, что при больших колебаниях будет вызывать удары и резкое увеличение ускорений негруженого автомобиля. И еще одним недостатком этой рессоры является неиспользование внутреннего объема второго штока для заполнения рабочей средой, что при ограниченных габаритных не позволяет получить требуемую мягкость упругой характеристики в зонах статического положения штоков. В результате этого плавность хода автомобиля с этими рессорами будет недостаточной.

Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебаний путем снижения жесткости упругой характеристики.

Сущность изобретения заключается в том, что штоковая полость второго штока через центральное отверстие в поршне сообщена с полостью первого штока и сообщена трубками с кольцевой подпоршневой полостью между стенками первого и второго штоков, которая каналами, выполненными в первом штоке, сообщена с кольцевой подпоршневой полостью между стенками цилиндра и первого штока, причем площади поперечных сечений обеих кольцевых подпоршневых полостей выполнены равными между собой, а дросселирующие приспособления и обратные клапаны установлены в указанных трубках и каналах. Кроме того, в верхних частях полости цилиндра и полости первого штока установлены подпружиненные кольцевые плавающие поршни, выполненные с отверстиями, и уплотнительные прокладки, закрепленные на торцевых поверхностях поршней первого и второго штоков для перекрытия отверстий плавающих поршней в конце хода сжатия.

На фиг. 1 изображена предлагаемая пневмогидравлическая рессора при ненагруженом транспортном средстве, продольный разрез; на фиг. 2 ее характеристика.

Пневмогидравлическая рессора содержит цилиндр 1, размещенный в нем первый полый шток 2 с поршнем 3, размещенный в полости первого штока 2 второй полый шток 4 с поршнем 5. Штоковая полость 6 первого штока 2 сообщена с полостью 7 цилиндра 1 через направляющую трубку 8, установленную в центральном отверстии поршня 3 и в полости 6. Штоковая полость 9 второго штока 4 сообщена с полостью 6 через центральное отверстие 10 в поршне 5 и связана с кольцевой подпоршневой полостью 11 между стенками первого 2 и второго 4 штоков через трубки 12 и 13, в одной из которых установлен дроссель 14, а в другой обратный клапан 15. Кольцевая подпоршневая полость 11 связана с кольцевой полостью 16 между стенками цилиндра 1 и первого штока 2 посредством каналов 17 и 18 в стенках первого штока 2, в одном из которых установлен дроссель 19, а в другом обратный клапан 20.

Соединение между собой полостей 6 и 7, заправленных газом, с полостью 9, заправленной жидкостью и газом, обеспечивает максимальное использование внутреннего объема рессоры, что уменьшает жесткость ее упругой характеристики. А соединение полости 9 с кольцевыми подпоршневыми полостями 11 и 16, заполненными жидкостью, обеспечивает гидравлическое демпфирование при работе обоих штоков.

Площади поперечных сечений кольцевых подпоршневых полостей 11 и 16 равны между собой, что при равенстве ходов первого и второго штоков требует одинакового количества жидкости для обеспечения гашения колебаний и негруженого автомобиля.

В верхней части полости 7 по оси рессоры установлены направляющий стержень 21, жестко связанный с цилиндром 1, и подпружиненный кольцевой плавающий поршень 22 с отверстиями 23. Аналогичный подпружиненный кольцевой плавающий поршень 24 с отверстиями 25 установлен в верхней части полости 6 первого штока 2. В конце ходов сжатия первого 2 и второго 4 штоков отверстия 23 и 25 плавающих поршней 22 и 24 перекрываются уплотнительными прокладками 26 и 27, закрепленными на верхних торцах поршней 3 и 5. Это приводит к образованию замкнутых полостей 28 и 29 и увеличению жесткости упругой характеристики в конце ходов сжатия.

В кольцевых подпоршневых полостях 11 и 16 установлены упругие кольцевые ограничители ходов отбоя 30 и 31 штоков 2 и 4. А для ограничения ходов сжатия второго штока 4 служит расположенный на его нижнем конце упругий упор 32.

Первый 2 и второй 4 штоки уплотняются резиновыми кольцами 33 и 34, а их поршни 3 и 5 фторопластовыми кольцами 35 и 36.

Предлагаемая пневмогидравлическая рессора работает следующим образом.

При негруженом транспортном средстве первый шток 2 с поршнем 3 полностью выдвинут из цилиндра 1, а работает второй полый шток 4 с поршнем 5, перемещаясь в штоковой полости 6. Уплотнение штока 4 и поршня 5 обеспечивают резиновое 34 и фторопластовое 36 кольца. На ходе сжатия полый шток 4 выдвигается в шток 2, сжимая газ в полостях 6, 7, 9, 28 и 29, поскольку они сообщены между собой посредством направляющей трубки 8 поршня 3, центрального отверстия 10 в поршне 5 и отверстий 23 и 25 в подпружиненных кольцевых плавающих поршнях 22 и 24. При этом под действием перепада давлений жидкость из полости 9 перетекает в кольцевую подпоршневую полость 11 по трубкам 12 и 13, поскольку обратный клапан 15 в этом случае открыт. На ходе отбоя второй шток 4 выходит из первого штока 2, уменьшая давление газа в полостях рессоры. При этом поршень 5 вытесняет жидкость из кольцевой подпоршневой полости 11 в штоковую полость 9 только по трубке 12 через дроссель 14, поскольку обратный клапан 15 в трубке 13 закрыт, что обеспечивает демпфирование колебаний негруженого транспортного средства.

При больших относительных деформациях рессоры на ходе сжатия уплотнительная прокладка 27 на верхнем торце поршня 5 перекрывает отверстия 25 в подпружиненном кольцевом плавающем поршне 24. Совместное движение вверх штока 4 с поршнем 5 и подпружиненного кольцевого плавающего поршня 24 вызывает резкое повышение давления в полости 29, что обеспечивает увеличение жесткости упругой характеристики в конце хода сжатия при работе второго штока 4 (фиг. 2).

При нагружении транспортного средства второй шток 4 полностью вдвигается в первый шток 2 до взаимодействия с упругим упором 32, который частично вдвигает в цилиндр 1 первый шток 2 с поршнем 3. Уплотнение штока 2 и поршня 3 обеспечивает резиновое 33 и фторопластовое 35 кольца. На ходе сжатия шток 2 вдвигается в цилиндр 1, сжимая газ в полостях 7, 9, 28, поскольку они сообщены между собой посредством направляющей трубки 8 поршня 3, центрального отверстия 10 в поршне 5 и отверстий 23 в подпружиненном кольцевом плавающем поршне 22. При этом под действием перепада давлений жидкость из кольцевой подпоршневой полости 11 перетекает по каналам 17 и 18 штока 2 в кольцевую подпоршневую полость 16, поскольку обратный клапан 20 в этом случае открыт. На ходе отбоя первый шток 2 выдвигается из цилиндра 1, уменьшая давление газа в полостях рессоры. При этом поршень 3 вытесняет жидкость из кольцевой подпоршневой полости 16 в кольцевую подпоршневую полость 11 только по каналу 17 через дроссель 19, поскольку обратный клапан 20 в канале 18 закрыт, что обеспечивает демпфирование колебаний груженого транспортного средства.

При больших относительных деформациях рессоры на ходе сжатия уплотнительная прокладка 26 на верхнем торце поршня 3 перекрывает отверстия 23 подпружиненного плавающего поршня 22. Совместное движение вверх штока 2 с поршнем 3 и подпружиненного плавающего поршня 22 по направляющему стержню 21 вызывает резкое повышение давления в полости 28, что обеспечивает увеличение жесткости упругой характеристики в конце хода сжатия при работе первого штока 2 (фиг. 2).

В конце ходов отбоя первого 2 и второго 4 штоков происходит деформация упругих кольцевых ограничителей 30 и 31, обеспечивающих смягчение ударов и увеличение жесткости упругой характеристики.

Использование: в подрессоривании транспортных средств, в частности в пневмогидравлических рессорах. Сущность изобретения: штоковая полость 9 второго штока 4 через центральное отверстие 10 в поршне 5 сообщена с полостью 6 первого штока 2 и соединена трубками 12 и 13 с кольцевой подпружиненной полостью 11 между стенками 2 первого и второго 4 штоков, которые, в свою очередь, связаны каналами 17 и 18, выполненными в первом штоке 2, с кольцевой подпружиненной полостью 16 между стенками цилиндра 1 и первого штока 2. В трубках 12 и 13 и каналах 17 и 18 установлены обратные клапаны 15 и 20 и дроссели 14 и 19 демпфирующих гидросистем. В верхних частях полости 7 цилиндра 1 и полости 6 первого штока 2 установлены подпружиненные кольцевые плавающие поршни 22 и 24 с отверстиями 23 и 25. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Пневмогидравличесская рессора, содержащая цилиндр, размещенный в нем полый шток с поршнем, выполненным с центральным отверстием, штоковая полость которого сообщена с надпоршневой полостью цилиндра, второй полый шток с поршнем, размещенный в полости первого штока, дросселирующие приспособления и обратные клапаны, отличающаяся тем, что штоковая полость второго штока через центральное отверстие в поршне сообщена с полостью первого штока и сообщена трубками с кольцевой подпоршневой полостью между стенками первого и второго штоков, которая каналами, выполненными в первом штоке, сообщена с кольцевой подпоршневой полостью между стенками цилиндра и первого штока, причем площади поперечных сечений обеих кольцевых подпоршневых полостей выполнены равными между собой, а дросселирующие приспособления и обратные клапаны установлены в указанных трубках и каналах. 2. Рессора по п.1, отличающаяся тем, что в верхних частях полости цилиндра и полости первого штока установлены подпружиненные кольцевые плавающие поршни, выполненные с отверстиями, и уплотнительные прокладки, закрепленные на торцевых поверхностях поршней первого и второго штоков для перекрытия плавающих поршней в конце хода сжатия.