ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РЕССОРА Российский патент 1997 года по МПК F16F5/00 

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

Известна пневмогидравлическая рессора, содержащая основной цилиндр, поршень с полым штоком, в котором размещена камера противодавления, связанная через соединительные трубки с кольцевой полостью между основным цилиндром и полым штоком, маслосборник с двумя уплотнениями штока и устройство для возвращения утечек жидкости из маслосборника в основной цилиндр, выполненное в виде аксиально расположенного плунжерного насоса [1]
Данная рессора имеет низкий технический уровень, поскольку плунжерный насос не обеспечивает восстановления упругих характеристик в основной рабочей полости и в камере противодавления. Это обусловлено тем, что утечка жидкости, прошедшая из кольцевой полости через верхнее уплотнение маслосборника, возвращается в другую основную рабочую полость, а также невозможностью плунжерным насосом данной конструкции вернуть утечку газа, накапливающуюся в маслосборнике. Опыт эксплуатации данных рессор на первых автосамосвалах БелАЗ-540 и 548 показал, что наличие плунжерного насоса резко снижает надежность всей рессоры по сравнению с рессорой, не имеющей этого насоса. Поэтому на современных автосамосвалах БелАЗ грузоподъемностью 27 и 40 т применяют рессоры без плунжерного насоса (Циперфин И.М. Казарез А.Н. Техническое обслуживание и ремонт автосамосвалов БелАЗ: Учеб. М. Высш. шк. 1982, с.49-51).

Известна пневмогидравлическая рессора транспортных средств, содержащая основной цилиндр с верхней и нижней крышками, поршень с полым штоком, в котором размещена камера противодавления, связанная с кольцевой полостью между стенкам основного цилиндра и полым штоком, и устройство, автоматически соединяющее надпоршневую основную рабочую полость с камерой противодавления в положении расчетного равенства давлений в этих полостях. Это устройство выполнено в виде установленного в поршне клапана с трубкой, содержащего подпружиненный поршень с подпружиненным клапаном и шарик, взаимодействующий с выступом штока, закрепленного в верхней крышке. Рабочие полости рессоры заполнены жидкостью и газом, а входные отверстия в клапан с трубкой расположены в жидкости в надпоршневой полости и в камере противодавления [2]
Данная рессора имеет низкий технический уровень, что обусловлено невозможностью устройства автоматического соединения рабочих полостей возвращать утечки газа и восстанавливать расчетные уровни жидкости, что не обеспечивает и восстановления упругих характеристик рессоры. Кроме того, слабым местом в конструкции этого устройства является пара "выступ штока - шарик клапана", находящихся в условиях интенсивного износа при относительных перемещениях основного цилиндра и поршня, в результате чего может быть утрачена возможность открытия клапана.

Наиболее близким из известных технических решений является пневмогидравлическая рессора, содержащая цилиндр, поршень с полым штоком, в котором размещена камера противодавления, сообщенная с кольцевой полостью между стенками цилиндра и полого штока, подпружиненный клапан для возвращения утечек рабочей среды через уплотнение поршня, сообщающий в конце хода отдачи камеру противодавления с надпоршневой полостью. Этот клапан установлен в канале поршня, сообщающем указанные полости через трубку, входное отверстие которой расположено на границе раздела жидкости и газа при максимальном выдвижении штока из цилиндра. В зоне входного отверстия установлен успокоитель жидкости [3]
Данная рессора имеет невысокий технический уровень, что обусловлено возможностью утечек жидкости и газа через уплотнение поршня только в одном направлении из камеры противодавления в надпоршневую полость, тогда как утечки рабочей среды через уплотнение поршня могут происходить в разных направлениях. Последнее связано с изменением направления перепадов давлений на уплотнении поршня для порожнего и груженого автомобиля, а также в связи с тем, что в качестве уплотнения поршня, например в рессорах автосамосвалов БелАЗ, используется X-образная манжета с двумя рабочими кромками, вынос которых происходит неодинаково и не всегда зависит от направления перепада на манжете. В результате у разных рессор даже одного автомобиля утечки рабочей среды через уплотнение поршня иметь разные направления, что подтверждается данными заводских испытаний рессор на стендах БелАЗ.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции пневмогидравлической рессоры с устройством автоматического восстановления расчетных уровней жидкости и зарядных масс газа в ее рабочих полостях, выполненным, например, в виде клапана двустороннего действия.

Техническим результатом заявленной пневмогидравлической рессоры является повышение стабильности ее упругих характеристик.

Это повышает надежность работы всей рессоры в целом и существенно снижает затраты на ее техническое обслуживание, связанное с необходимостью частой перезарядки ее рабочих полостей, что в итоге позволит повысить плавность хода и производительность автомобиля.

Указанный технический результат достигается тем, что в пневмогидравлической рессоре, содержащей цилиндр, поршень с полым штоком, в котором размещена камера противодавления, сообщенная с кольцевой полостью между стенками цилиндра и полого штока, подпружиненный клапан, сообщающий камеру противодавления с полостью между поршнем и корпусом через канал в поршне и трубку с входным отверстием, размещенным в камере противодавления на границе раздела жидкости и газа, и успокоитель жидкости, установленный в камере противодавления в зоне входного отверстия трубки, в канале установлен клапан двустороннего действия, включающий подпружиненный затвор для сообщения полости между поршнем и корпусом с камерой противодавления в конце хода сжатия, в осевом канале которого установлен подпружиненный клапан, сообщающий камеру противодавления с полостью между поршнем и корпусом в конце хода отбоя, причем входное отверстие клапана двустороннего действия размещено в полости между поршнем и корпусом на границе раздела жидкости и газа, а рессора снабжена успокоителем жидкости, установленным в полости между поршнем и корпусом в зоне входного отверстия двустороннего клапана.

Благодаря введению в рессору клапана двустороннего действия, включающего подпружиненный затвор, в осевом канале которого установлен подпружиненный клапан, обеспечивается сообщение этих полостей в конце хода сжатия и отбоя.

Расположение входного отверстия клапана двустороннего действия в полости между поршнем и корпусом на границе раздела жидкости и газа обеспечивает возвращение утечек жидкости и газа через уплотнение поршня из полости между поршнем и корпусом в камеру противодавления.

Установка в зоне входного отверстия клапана двустороннего действия в полости между поршнем и корпусом успокоителя жидкости обеспечивает выравнивание поверхности жидкости, что повышает точность восстановления упругой характеристики рессоры.

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 изобретения. Определение из перечня 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, изобретение соответствует требованию "Новизна" по действующему законодательству.

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

Следовательно, изобретение соответствует требованию "Изобретательский уровень".

На чертеже изображена предлагаемая пневмогидравлическая рессора.

Пневмогидравлическая рессора содержит корпус (цилиндр) 1, поршень 2 с полым штоком 3, в котором размещена камера противодавления 4, сообщенная через трубку 5 с кольцевой полостью 6 между стенками цилиндра 1 и полого штока 3.

В канале 7 поршня 2, сообщающем через трубку 8 полость камеры 4 противодавления и полость 9 между корпусом 1 и поршнем 2, размещен клапан 10 двустороннего действия, включающий подпружиненный затвор 11 для сообщения полости 9 с камерой 4 противодавления, в осевом канале 12 которого установлен подпружиненный клапан 13, сообщающий камеру 4 противодавления с полостью 9. Входное отверстие 14 клапана 10 двустороннего действия расположено в полости 9 на границе раздела жидкости и газа. Входное отверстие 15 трубки 8 расположено в камере 4 противодавления на границе раздела жидкости и газа при полном выдвижении штока 3. В зоне входного отверстия 14 клапана 10 и в зоне входного отверстия 15 трубки 8 установлены успокоители жидкости 16 и 17. Уплотнение 18 поршня 2, выполненные в виде X-образной манжеты, герметизирует полости 6 и 9.

Рессора работает следующим образом.

Во время стоянки транспортного средства поршень 2 неподвижен относительно цилиндра 1. При этом утечка жидкости и газа через уплотнение 18 поршня 2 практически отсутствует, т.е. упругие характеристики рессоры не изменяются. При движении транспортного средства по неровной дороге шток 3 и поршень 2 с уплотнением 18 перемещаются относительно цилиндра 1, что приводит к утечкам жидкости и газа через уплотнение 18. В случае груженого автомобиля давление в полости 9 значительно выше, чем в кольцевой полости 6, поэтому утечки направлены из полости 9 в полость 6. В случае порожнего автомобиля давление в камере 4 и кольцевой полости 6 несколько выше, чем в полости 9, и утечки рабочей среды направлены из полости 4 и 6 в полость 9. Однако вследствие неодинакового износа рабочих кромок манжеты 18 возможно несовпадение направления утечек жидкости с направлением перепада давлений. Таким образом, независимо от режима нагружения автомобиля утечки рабочей среды могут накапливаться как в полости 9, так и в камере 4 противодавления.

На ходе сжатия, т.е. когда шток 3 входит в цилиндр 1, в полости 9 давление повышается. Под действием перепада давлений жидкость из камеры 4 перегоняют в кольцевую полость 6 по трубке 8, что приводит к уменьшению давления в камере 4. На ходе отдачи, т.е. когда шток 3 выходит из цилиндра 1, давление в полости 9 понижается. Жидкость из полости 6 вытесняется поршнем 2 в камеру 4 через трубку 5.

При кинематических пробоях подвески на ходе сжатия и отрывах колес перепады давлений в полости 9 и камере 4 имеют соответственно определенные величины, на которые настраиваются подпружиненный затвор 11 и подпружиненный клапан 13. Вследствие утечек жидкости и газа через уплотнение 18 поршня 2 перепады давлений в полости 9 и камере 4 изменяются, что вызывает открытие клапана 10 двустороннего действия, сообщающего эти полости.

При накоплении утечек в камере 4 в момент отрыва колеса разница давлений в камере 4 и полости 9 увеличивается, подпружиненный клапан 13 открывается и перепускает жидкость и газ из камеры 4 в полость 9 по трубке 8 и каналу 12. В случае накопления утечек в полости 9 при пробое подвески на ходе сжатия увеличивается разница давлений в полости 9 и камере 4, подпружиненный затвор 11 открывается и перепускает жидкость и газ из полости 9 в камеру 4. Поскольку входное отверстие 15 трубки 8 расположено на исходной границе раздела жидкости и газа в камере 4 в момент кинематического отрыва колеса, а входное отверстие 14 клапана 10 также расположено на исходной границе жидкости и газа в полости 9, то в обоих случаях происходит перетекание сначала жидкости, а потом газа.

Успокоители жидкости 16 и 17 выравнивают ее поверхности в полости 9 и камере 4, что повышает точность восстановления упругой характеристики.

Применение данной пневмогидравлической рессоры в подвеске транспортных средств позволит существенно снизить затраты на техническое обслуживание подвески, связанные с необходимостью частой переразрядки рабочих полостей рессоры, увеличить коэффициент использования парка из-за сокращения времени на техническое обслуживание автомобиля, повысить плавность хода вследствие более высокой стабильности упругих характеристик рессоры, что в итоге приведет к увеличению средних скоростей и производительности автомобиля.

Таким образом, изложенное свидетельствует о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
пневмогидравлическая рессора, воплощающая изобретение при его осуществлении, предназначена для применения в подвеске транспортных средств и обеспечивает автоматическое восстановление своих рабочих характеристик при работе рессоры;
для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и прилагаемым чертежом;
пневмогидравлическая рессора, воплощающая изобретение при его осуществлении, способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "Промышленная применимость".

Использование: транспорт. Сущность изобретения: пневмогидравлическая рессора содержит цилиндр, установленный в нем поршень с осевым каналом, в котором установлен клапан двустороннего действия, имеющий осевой канал. Входное отверстие клапана двустороннего действия размещено в полости между поршнем и торцом цилиндра, в которой установлен дополнительный успокоитель жидкости. Подпружиненный клапан установлен в осевом канале затвора. 1 ил.

Пневмогидравлическая рессора, содержащая цилиндр, установленные в нем поршень, имеющий осевой канал, с полым штоком, в котором размещена камера противодавления, сообщенная с кольцевой полостью, образованной стенками цилиндра и полого штока, подпружиненный клапан, сообщающий камеру противодавления с полостью между поршнем и торцом цилиндра, размещенные в камере противодавления трубку с входным отверстием на границе раздела жидкости и газа и успокоитель жидкости, установленный в зоне входного отверстия, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в осевом канале поршня клапаном двустороннего действия с затвором, имеющим осевой канал, входное отверстие клапана двустороннего действия размещено в полости между поршнем и торцом цилиндра, и дополнительным успокоителем жидкости, установленным в последней в зоне входного отверстия двустороннего клапана, а подпружиненный клапан размещен в осевом канале затвора.