ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РЕССОРА ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1998 года по МПК B60G11/26 F16F9/34 

Изобретение относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к пневмогидравлическим рессорам преимущественно для гусеничных машин.

Известна пневмогидравлическая рессора транспортного средства (авт. свид. SU 1028533 кл. B 60 G 11/26; F 16 F 9/34 1983), содержащая цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, образующие в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, гидроаккумулятор, смонтированный в бесштоковой полости и соединенный с полостью цилиндра через клапан, перекрывающий отверстие в днище цилиндра, и демпфер максимальных колебаний. Клапан выполнен в виде корпуса, внутри которого смонтирован шток, соединенный одним концом с затвором, установленным с кольцевым зазором в упомянутом отверстии, и снабжен фиксатором положения штока, выполненным в виде радиально подпружиненных роликов, причем в средней части штока выполнена проточка для взаимодействия с роликами фиксатора. Профили отверстия и проточки имеют соответственно форму кривой верьзьера Аньези. Это обеспечивает демпфирующую характеристику клапанного участка в виде гиперболы вследствие уменьшения гидравлического сопротивления при росте скорости деформации рессоры. В результате несколько уменьшаются потери энергии в подвеске и ее разогрев с ростом частоты нагружения, а значит повышается плавность хода по сравнению с применяемыми в настоящее время подвесками, имеющими обычные переливные клапана, срабатывающие при превышении заданного перепада давлений и обеспечивающие не уменьшение, а даже наоборот небольшое увеличение гидравлического сопротивления при росте скорости деформации.

Недостатком данного устройства является невозможность данной конструкции обеспечить регулирование жесткости демпфирующей характеристики точно в зависимости от частоты колебаний, поскольку клапан в этой рессоре работает а зависимости от относительной скорости цилиндра и штока, а зависимость от частоты здесь условна, т.к. в зарезонансной зоне колебаний возможны режимы, когда относительная скорость окажется меньше, чем в резонансе, т.е. клапан будет тогда работать с жесткой демпфирующей характеристикой, потери в подвеске увеличатся, а плавность хода ухудшится.

Наиболее близким из известных технических решений является пневмогидравлическая рессора транспортного средства (авт. свид. СССР N 239809, кл. B 60 G 17/04, 1972), 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 рессоры, 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 рессоры.

Данная рессора имеет сравнительно низкий технический уровень, что обусловлено неэффективной работой клапана рессоры, 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.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции пневмогидравлической рессоры подвески транспортного средства, снабженной демпфирующим узлом, имеющим основной дроссельный канал, а также подпружиненный ступенчатый плунжер с проточкой на его большей ступени и насос, служащие для образования дополнительного канала в зарезонансной зоне колебаний и при превышении предельного перепада давлений. В результате обеспечивается повышение надежности работы рессоры.

Техническим результатом заявленной пневмогидравлической рессоры подвески транспортного средства является уменьшение числа элементов конструкции рессоры, повышение технологичности ее изготовления, некоторое уменьшение габаритов демпфирующего узла, что приводит к повышению надежности работы всей рессоры.

Указанный технический результат достигается тем, что в пневмогидравлической рессоре подвески транспортного средства, содержащей цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, гидроаккумулятор, соединенный с полостью цилиндра через клапан, и демпфер максимальных колебаний, клапан выполнен в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по частоте колебаний и предельному перепаду давлений, имеющего основной дроссельный канал, выполненный в корпусе демпфирующего узла и постоянно соединяющий подпоршневую полость с полостью гидроаккумулятора, подпружиненный ступенчатый плунжер с проточкой на его большей ступени, который установлен в радиально выполненном отверстии корпуса и перекрывает левой цилиндрической частью большей ступени плунжера выполненный в корпусе дополнительный дроссельный канал, соединяющий в зарезонансной зоне колебаний и при превышении предельного перепада давлений подпоршневую полость с полостью гидроаккумулятора, и образует с радиальным отверстием корпуса левую и первую среднюю плунжерные полости, сообщенные с полостью гидроаккумулятора, вторую среднюю плунжерную полость, соединенную с первой средней плунжерной полостью через дроссельный паз, выполненный на правой цилиндрической части большей ступени плунжера, и правую плунжерную полость, соединенную с подпоршневой полостью, а также имеющего насос, поршень которого установлен в выполненном в корпусе сквозном отверстии, соединяющем подпоршневую полость с полостью гидроаккумулятора через всасывающий клапан и фильтр, а со второй средней плунжерной полостью через установленный в ней нагнетательный клапан.

Благодаря тому, что клапан рессоры выполнен в виде демпфирующего узла, имеющего основной дроссельный канал, выполненный в корпусе узла и постоянно соединяющий подпоршневую полость с полостью гидроаккумулятора, подпружиненный ступенчатый плунжер с проточкой на его большей ступени, который установлен в радиальном отверстии корпуса и перекрывает левой цилиндрической частью своей большей ступени дополнительный дроссельный канал, соединяющий в зарезонансной зоне колебаний и при превышении предельного перепада давлений подпоршневую полость с полостью гидроаккумулятора, а также имеющего насос, поршень которого установлен в сквозном отверстии корпуса, обеспечивается упрощение конструкции и повышение надежности рессоры.

Подпружиненный ступенчатый плунжер образует с радиальным отверстием корпуса левую и первую среднюю плунжерные полости, сообщенные с полостью гидроаккумулятора, вторую среднюю плунжерную полость, соединенную с первой средней плунжерной полостью через дроссельный паз на правой цилиндрической части большей ступени плунжера и соединенную с полостью насоса через нагнетательный клапан; тем самым обеспечивается открытие дополнительного дроссельного канала при перемещении плунжера влево вследствие подачи жидкости во вторую среднюю плунжерную полость при высоких частотах колебаний. Вследствие того, что подпружиненный ступенчатый плунжер образует своей меньшей ступенью с радиальным отверстием корпуса правую плунжерную полость, соединенную с подпоршневой полостью, обеспечивается открытие дополнительного дроссельного канала при перемещении плунжера влево вследствие подачи жидкости в правую плунжерную полость при предельных перепадах давлений; тем самым достигается работа демпфирующего узла дополнительно и в качестве предохранительного клапана, обеспечивающего эффективную разгрузку при большом перепаде давлений срабатывания, задаваемого пружиной сжатия ступенчатого плунжера со сравнительно небольшим усилием поджатия.

На фиг. 1 изображена предлагаемая пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства, продольный разрез, а на фиг.2 продольный разрез демпфирующего узла.

Пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства содержит цилиндр 1, в котором установлен поршень 2 с полым штоком 3, образующие в цилиндре 1 надпоршневую 4 и подпоршневую 5 полости, гидроаккумулятор 8, размещенный в полости штока 3. Полости 4 и 5 заполнены жидкостью, а полость гидроаккумулятора 8 жидкостью и газом.

Полости 4 и 5 сообщены между собой через продольный паз 7 с переменным профилем канала, выполненный на внутренней поверхности цилиндра 1 и образующий совместно с цилиндром 1, поршнем 2, полым штоком 3 и полостями 4 и 5 демпфер максимальных колебаний.

Поршневая полость 5 и полость гидроаккумулятора 8 сообщены между собой через установленный в поршне 2 клапан 8, выполненный в виде саморегулируемого по частоте колебаний и предельному перепаду давлений демпфирующего узла, имеющего основной дроссельный канал 9, выполненный в корпусе клапана 8 и постоянно соединяющий подпоршневую полость 5 с полостью гидроаккумулятора 8, подпружиненный ступенчатый плунжер 10 с проточкой на его большей ступени, который установлен в радиально выполненном отверстии 11 корпуса клапана 8, и насос 12, поршень которого установлен в сквозном отверстии 13 корпуса клапана 8. Ступенчатый плунжер 10 образует в радиальном отверстии 11 левую 14 и первую среднюю 15 плунжерные полости, сообщенные с полостью гидроаккумулятора 8, вторую среднюю плунжерную полость 18, соединенную с первой средней плунжерной полостью 15 через дроссельный паз 18, выполненный на правой цилиндрической части большей ступени плунжера 10, а также правую плунжерную полость 17, сообщенную постоянно с подпоршневой полостью 5. Ступенчатый плунжер 10 подпружинен с помощью пружины сжатия 19, установленной в левой плунжерной полости 14, и перекрывает левой цилиндрической частью своей большей ступени выполненной в корпусе клапана 8 дополнительный дроссельный канал 20.

Поршень насоса 12 образует с отверстием 13 полость 21, соединяемую с полостью гидроаккумулятора 8 через всасывающий клапан 22 и фильтр 23, а со второй средней плунжерной полостью 18 через нагнетательный клапан 24 тарельчатого типа, установленный во второй средней плунжерной полости 18. На верхнем торце поршня насоса 12 выполнены пазы. При закрытом дополнительном дроссельном канале 20 рессора имеет жесткую демпфирующую характеристику, а при его открытии мягкую демпфирующую характеристику.

Предлагаемая пневмогидравлическая рессора работает следующим образом.

На ходе сжатия рессоры, т.е. когда полый шток 3 с поршнем 2 входит в цилиндр 1, жидкость из поршневой полости 5 перетекает в надпоршневую полость 4 через продольный паз 7, выполненный на внутренней поверхности цилиндра 1, а в полость гидроаккумулятора 8 через саморегулируемый по частоте колебаний клапан 8. В результате этого газ в полости гидроаккумулятора 8 сжимается, упруго ограничивая ход сжатия.

При этом возможны следующие режимы работы демпфера. Если перепад давлений между подпоршневой полостью 5 и полостью гидроаккумулятора 8 незначителен, то поршень насоса 12 находится в нижнем положении отверстия 13. При превышении определенной величины давлений, определяемой отношением усилия пружины 19 к площади поперечного сечения большей ступени плунжера 10, установленного в радиальном отверстии 11 корпуса клапана 8, поршень насоса 12 движется вверх, подавая жидкость из полости 21 насоса 12 во вторую среднюю плунжерную полость 18 через нагнетательный клапан 24. При этом всасывающий клапан 22 закрыт. Это приводит вначале к перемещению ступенчатого плунжера 10 влево на величину, меньшую той, которая требуется для приоткрытия дополнительного дроссельного канала 20, перекрытого левой цилиндрической частью большей ступени плунжера 10. После этого под действием перепада давлений между первой 15 и второй 16 средними плунжерными полостями жидкость из полости 18 перетекает в полость 15 через дроссельный паз 18, выполненный на правой цилиндрической части большей ступени плунжера 10, что приводит к медленному перемещению плунжера 10 вправо. В результате работы демпфера в данном режиме жидкость перетекает из подпоршневой полости 8 в полость гидроаккумулятора 8 через основной дроссельный канал 9, обеспечивая жесткую демпфирующую характеристику.

В случае возникновения перепада давлений между подпоршневой полостью 5, сообщенной с правой плунжерной полостью 17, и полостью гидроаккумулятора 8 большего, чем отношение усилия пружины 19, установленной в левой плунжерной полости 14, к площади поперечного сечения меньшей ступени плунжера 10, происходит перемещение плунжера 10 влево и открытие дополнительного дроссельного канала 20. При этом поршень насоса 12 перемещается вверх, выдавливая жидкость из полости 21 насоса 12 во вторую среднюю плунжерную полость 18 через нагнетательный клапан 24. Кроме того, жидкость из полости гидроаккумулятора 8 поступает во вторую среднюю плунжерную полость 18 через фильтр 23, всасывающий клапан 22, полость 21 насоса 12, пазы поршня насоса 12 и нагнетательный клапан 24. В результате, на ходе сжатия рессоры жидкость из поршневой полости 5 перетекает в полость гидроаккумулятора 8 через основной дроссельный канал 9 и через дополнительный дроссельный канал 20. Таким образом, подпружиненный ступенчатый плунжер 10 выполняет также роль предохранительного клапана.

На ходе отбоя, т.е. когда шток 3 с поршнем 2 выходит из цилиндра 1, давление в подпоршневой полости 5 уменьшается, и жидкость под действием перепада давлений перетекает из полости гидроаккумулятора 8 в подпоршневую полость 5 через основной дроссельный канал 9, а также из полости 4 в полость 5 через продольный паз 7.

Кроме того, на ходе отбоя поршень насоса 12 движется вниз, нагнетательный клапан 24 закрыт, и полость 21 заполнятся жидкостью из полости гидроаккумулятора 8 через фильтр 23 и всасывающий клапан 22.

В резонансной зоне колебаний подача жидкости насосом 12 меньше ее расхода из второй средней плунжерной полости 18 через дроссельный паз 18 в первую среднюю плунжерную полость 15, поэтому дополнительный дроссельный канал 20 закрыт, и жидкость перетекает на ходах сжатия и отбоя только через основной дроссельный канал 9, что обеспечивает эффективное гашение резонансных колебаний.

В зарезонансной зоне колебаний подача жидкости насосом 12 становится больше ее расхода из второй средней плунжерной полости 16 через дроссельный паз 18 в первую среднюю плунжерную полость 15, и подпружиненный ступенчатый плунжер 10 постепенно перемещается влево, открывая за несколько циклов работы насоса дополнительный дроссельный канал 20. Это обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления, вследствие чего уменьшаются колебания транспортного средства и нагрев рессоры.

Поскольку продольный паз 7, выполненный на внутренней поверхности рабочего цилиндра 1 и соединяющий подпоршневую полость 5 и полость гидроаккумулятора 8 между собой, имеет переменный профиль, обеспечивается усиление гидравлического сопротивления в конце максимальных ходов сжатия и отбоя, т. е. рессора выполняет функцию демпфера максимальных колебаний, уменьшающего вероятность пробоя подвески на ходах сжатия и отбоя.

Предлагаемая пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства обладает повышенной надежностью работы вследствие относительно малого числа элементов конструкции.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, предназначена для применения в подвеске транспортных средств и обеспечивает надежное саморегулирование гидравлических характеристик в зависимости от частоты колебаний;
для заявленного изобретения, в том виде как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и прилагаемым чертежом;
пневмогидравлическая рессора, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию 2 промышленная применимость".

Использование: в системах подрессоривания транспортных средств. Сущность изобретения: повышение надежности работы рессоры за счет уменьшения числа элементов конструкции рессоры, повышение технологичности изготовления рессоры, уменьшение габаритов и массы демпфирующего узла. 2 ил.

Пневмогидравлическая рессора подвески транспортного средства, содержащая цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, образующие в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, гидроаккумулятор, соединенный с полостью цилиндра через клапан, и демпфер максимальных колебаний, отличающаяся тем, что клапан выполнен в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по частоте колебаний и предельному перепаду давлений, имеющего основной дроссельный канал, выполненный в корпусе демпфирующего узла и постоянно соединяющий подпоршневую полость с полостью гидроаккумулятора, подпружиненный ступенчатый плунжер с проточкой на его большей ступени, который установлен в радиально выполненном отверстии корпуса и перекрывает левой цилиндрической частью большей ступени плунжера выполненный в корпусе дополнительный дроссельный канал, соединяющий в зарезонансной зоне колебаний и при превышении предельного перепада давлений подпоршневую полость с полостью гидроаккумулятора, и образует с радиальным отверстием корпуса левую и первую среднюю плунжерные полости, сообщенные с полостью гидроаккумулятора, вторую среднюю плунжерную полость, соединенную с первой средней плунжерной полостью через дроссельный паз, выполненный на правой цилиндрической части большей ступени плунжера, и правую плунжерную полость, соединенную с подпоршневой полостью, а также имеющего насос, поршень которого установлен в выполненном в корпусе сквозном отверстии, соединяющем подпоршневую полость с полостью гидроаккумулятора через всасывающий клапан и фильтр, а со второй средней плунжерной полостью через установленный в ней нагнетательный клапан.