ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР С УПЛОТНЕНИЕМ КЛАПАНА СЖАТИЯ Российский патент 2024 года по МПК F16F9/36 

Изобретение относится к узлам и деталям машин, обеспечивающим их нормальную эксплуатацию, а именно к средствам для гашения колебаний в подвесных устройствах транспортных средств, в частности к демпферам, использующих жидкость или газ как поглощающую среду для амортизации, с поршнем, движущимся возвратно-поступательно в камере и выполненным с клапанными конструктивными элементами, а также с дроссельными каналами, и может быть использовано в транспортном машиностроении для эластичных подвесок с гидравлическими демпферами.

Из существующего уровня техники известен гидравлический демпфер с клапаном сжатия с фиксатором (Патент RU 2802987 С1, 05.09.2023, F16F9/16), содержащий резервуар, внутри которого расположены рабочий цилиндр, направляющая штока, шток, подвижно закрепленный через сквозное осевое отверстие направляющей штока, и поршень с клапаном отбоя и перепускным клапаном, закрепленный на конце штока, гайку резервуара с крышкой кожуха в верхней части резервуара и клапан сжатия, зафиксированный с дном резервуара, в нижней части резервуара, при этом внутренняя полость рабочего цилиндра разделена поршнем на штоковую часть и поршневую часть, причем, упомянутый клапан сжатия выполнен в виде цилиндрического корпуса с регулировочными дисками и по меньшей мере с одним цилиндрическим фиксатором в нижней своей части, смещенным от центра образующей оси упомянутого цилиндрического корпуса и выполненным с возможностью фиксации от проворачивания упомянутого клапана сжатия по меньшей мере через одно глухое отверстие упомянутого дна резервуара, которое выполнено соосно с упомянутым цилиндрическим фиксатором.

Из уровня техники также известен гидравлический амортизатор с клапаном сжатия со смещенным сквозным отверстием (Патент RU 2802963 С1, 05.09.2023, F16F 9/18, F16F 9/34), содержащий резервуар, внутри которого расположены рабочий цилиндр, направляющая штока, шток, подвижно закрепленный через сквозное осевое отверстие направляющей штока, и поршень с клапаном отбоя и перепускным клапаном, закрепленный на конце штока, гайку резервуара с крышкой кожуха в верхней части резервуара и клапан сжатия в нижней части резервуара, при этом внутренняя полость рабочего цилиндра разделена поршнем на штоковую часть и поршневую часть, причем, клапан сжатия выполнен в виде цилиндрического корпуса со сквозным отверстием, смещенным от центра образующей оси упомянутого цилиндрического корпуса, для фиксации регулировочных дисков.

Наиболее близким техническим решением является гидравлический демпфер с уплотнением между клапаном сжатия и дном резервуара (Патент RU 223965 U1, 11.03.2024, F16F9/36, F16F9/18), содержащий резервуар, с размещенным в нем рабочим цилиндром, в верхней части рабочего цилиндра расположена направляющая штока, в центральном осевом отверстии которой подвижно закреплен шток, снабженный поршнем, а также обойму сальника штока с гайкой и крышкой кожуха резервуара в верхней части резервуара и дно резервуара с клапаном сжатия, выполненного с отверстиями, в нижней части резервуара, при этом внутренняя полость рабочего цилиндра разделена поршнем на штоковую часть и поршневую часть, причем, между клапаном сжатия и дном резервуара расположено уплотнение кольцевой формы, изготовленное из мягкого металла.

Основным недостатком вышеописанных технических решений является низкая стабильность, надежность и ресурс работы устройств, вследствие недостаточной герметичности уплотнительных узлов между клапаном сжатия и дном резервуара, что может приводить к протечкам амортизаторной жидкости, а также подсосу воздуха, в результате которого появляется невозможность обеспечения долговременной гибкой симметричной характеристики по усилиям сопротивления, внутрь устройства.

Техническим результатом заявляемого изобретения является эффективная реализация обеспечения повышенной стабильности, надежности, ресурса работы и долговременной гибкой симметричной характеристики устройства по усилиям сопротивления, а также повышения герметичности, исключающей протечки амортизаторной жидкости и подсос воздуха внутрь устройства, между клапаном сжатия и дном резервуара.

Указанный технический результат достигается за счет того, что гидравлический демпфер с уплотнением клапана сжатия содержит резервуар, с размещенным в нем рабочим цилиндром, в верхней части рабочего цилиндра расположена направляющая штока, в центральном осевом отверстии которой подвижно закреплен шток, снабженный поршнем, а также гайку резервуара с обоймой сальника штока в верхней части резервуара и клапан сжатия с дном резервуара в его нижней части.

Причем, клапан сжатия на плоской стороне, прилегающей к дну резервуара, нижней части его цилиндрического корпуса выполнен, по меньшей мере, с одной дугообразной канавкой, в которой расположено уплотнение.

В частности, цилиндрический корпус клапана сжатия по плоской части образующей его окружности может быть выполнен с двумя срезами, образованными двумя одинаковыми сегментами, хорды которых пресекаются относительно одной из осей симметрии упомянутой окружности, и с двумя одинаковыми вырезами для фиксации с дном резервуара, расположенными на противоположной стороне окружности относительно срезов по другой из осей ее симметрии, перпендикулярной первой ее оси, и симметрично относительно первой ее оси.

Образующая дугообразной канавки по ее длине может быть выполнена в виде дуги концентрической окружности от центральной образующей оси цилиндрического корпуса и двух отрезков, соединяющих концы упомянутой дуги с концами хорд, противоположными от точки их пересечения.

Дугообразная канавка в плоскости, перпендикулярной к плоской стороне клапана сжатия, прилегающей к дну резервуара, может быть выполнена квадратного или дугообразного сечения.

Уплотнение может быть изготовлено с образующим его сечением круглой формы, или овальной формы, или в форме правильного многоугольника, содержащим, по меньшей мере, четыре вершины.

Уплотнение может быть изготовлено из резины или полимерного материала.

Резина может содержать в своем составе нитрил, или фторкаучук, или эпихлоргидриновый каучук.

Полимерный материал может быть выполнен в виде полиэтилена, или полиамида, или полиуретана.

Дно резервуара может быть выполнено, по меньшей мере, с одним встроенным независимым гидроклапаном.

Встроенный независимый гидроклапан может быть выполнен с дополнительной функциональной возможностью клапана сжатия.

Встроенный независимый гидроклапан может быть выполнен в виде унифицированного узла и закреплен в дне резервуара посредством резьбового соединения.

Встроенный независимый гидроклапан может быть закреплен в нижней половине дна резервуара радиально и перпендикулярно центральной оси гидравлического демпфера.

Встроенный независимый гидроклапан может быть выполнен с кольцевым уплотнением.

Каждый из вырезов может быть выполнен в виде геометрической фигуры, образованной дугой полуокружности выреза, центр и концы которой расположены на концентрической окружности от центральной образующей оси цилиндрического корпуса клапана сжатия, и вершина которой направлена к упомянутой образующей оси, а также дугой окружности, образующей цилиндрический корпус клапана сжатия; причем, концы упомянутых дуг соединены параллельными отрезками.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлен частный случай исполнения заявляемого гидравлического демпфера с уплотнением клапана сжатия: на фигуре 1 представлен общий вид гидравлического с уплотнением клапана сжатия в разрезе; на фигуре 2 - местный вид А на фигуре 1; на фигуре 3 - клапан сжатия с уплотнением в разрезе; на фигуре 4 - вид сверху клапана сжатия с уплотнением; на фигуре 5 - вид снизу клапана сжатия с уплотнением; на фигуре 6 - вид сверху дна резервуара со встроенным независимым гидроклапаном; на фигуре 7 - дно резервуара со встроенным независимым гидроклапаном в разрезе; на фигуре 8 - главный вид встроенного независимого гидроклапана, где:

1 - резервуар;

2 - рабочий цилиндр;

3 - направляющая штока;

4 - шток с поршнем в сборе;

5 - гайка резервуара;

6 - обойма сальника штока;

7 - клапан сжатия;

8 -дно резервуара;

9 - цилиндрический корпус клапана сжатия;

10 - дугообразная канавка клапана сжатия;

11 - уплотнение клапана сжатия;

12 - срезы цилиндрического корпуса клапана сжатия;

13 - вырезы цилиндрического корпуса клапана сжатия;

14 - встроенный независимый гидроклапан;

15 - кольцевое уплотнение встроенного независимого гидроклапана;

16 - цилиндрическая рекуперативная полость;

17 - поршневая часть;

18 - штоковая часть;

19 - каркасная манжета;

20 - крышка защитного кожуха;

21 - защитный кожух;

22 -проушина штока;

23 - проушина резервуара.

Частный случай реализации гидравлического демпфера с уплотнением клапана сжатия может быть выполнен следующим образом: гидравлический демпфер с уплотнением клапана сжатия содержит резервуар 1, с размещенным в нем рабочим цилиндром 2, в верхней части рабочего цилиндра 2 расположена направляющая 3 штока 4, в центральном осевом отверстии которой подвижно закреплен шток 4, снабженный поршнем, а также гайку 6 резервуара 1 с обоймой 5 сальника штока 4 в верхней части резервуара 1 и клапан сжатия 7 с дном 8 резервуара 1 в его нижней части.

Причем, клапан сжатия 7 на плоской стороне, прилегающей к дну 8 резервуара 1, нижней части его цилиндрического корпуса 9 выполнен, по меньшей мере, с одной дугообразной канавкой 10, в которой расположено уплотнение 11.

Цилиндрический корпус 9 клапана сжатия 7 по плоской части образующей его окружности может быть выполнен с двумя срезами 12, образованными двумя одинаковыми сегментами, хорды которых пресекаются относительно одной из осей симметрии упомянутой окружности, и с двумя одинаковыми вырезами 13 для фиксации с дном 8 резервуара 1, расположенными на противоположной стороне окружности относительно срезов 12 по другой из осей ее симметрии, перпендикулярной первой ее оси, и симметрично относительно первой ее оси.

Образующая дугообразной канавки 10 по ее длине может быть выполнена в виде дуги концентрической окружности от центральной образующей оси цилиндрического корпуса и двух отрезков, соединяющих концы упомянутой дуги с концами хорд, противоположными от точки их пересечения.

Дугообразная канавка 10 в плоскости, перпендикулярной к плоской стороне клапана сжатия, прилегающей к дну 8 резервуара 1, может быть выполнена квадратного или дугообразного сечения.

Уплотнение 11 может быть изготовлено с образующим его сечением круглой формы, или овальной формы, или в форме правильного многоугольника, содержащим, по меньшей мере, четыре вершины.

Уплотнение 11 может быть изготовлено из резины или полимерного материала.

Резина может содержать в своем составе нитрил, или фторкаучук, или эпихлоргидриновый каучук.

Полимерный материал может быть выполнен в виде полиэтилена, или полиамида, или полиуретана.

Дно 8 резервуара 1 может быть выполнено, по меньшей мере, с одним встроенным независимым гидроклапаном 14.

Встроенный независимый гидроклапан 14 может быть выполнен с дополнительной функциональной возможностью клапана сжатия.

Встроенный независимый гидроклапан 14 может быть выполнен в виде унифицированного узла и закреплен в дне 8 резервуара 1 посредством резьбового соединения.

Встроенный независимый гидроклапан 14 может быть закреплен в нижней половине дна 8 резервуара 1 радиально и перпендикулярно центральной оси гидравлического демпфера.

Встроенный независимый гидроклапан 14 может быть выполнен с кольцевым уплотнением 15.

Каждый из вырезов 13 может быть выполнен в виде геометрической фигуры, образованной дугой полуокружности выреза, центр и концы которой расположены на концентрической окружности от центральной образующей оси цилиндрического корпуса 9 клапана сжатия 7, и вершина которой направлена к упомянутой образующей оси, а также дугой окружности, образующей цилиндрический корпус 9 клапана сжатия 7; причем, концы упомянутых дуг соединены параллельными отрезками.

Причем, резервуар 1 может быть выполнен в виде цилиндра с образованием во внутренней своей части цилиндрической рекуперативной полости 16 посредством внешней части внутреннего соосно расположенного упомянутого рабочего цилиндра 2, внутри которого соосно установлен шток с поршнем 4, разделяющим внутреннюю полость упомянутого цилиндра 2 на поршневую 17 часть и штоковую 18 часть, таким образом, что со стороны поршневой 17 части к резервуару 1 приварено дно 8 резервуара 1 с упомянутым встроенным независимым гидроклапаном 14, а со стороны штоковой 18 - последовательно закреплены направляющая 3 штока 4, к концу которого со стороны поршневой 17 части посредством штоковой гайки последовательно закреплены поршень и центрирующее кольцо (условно не показаны), обойма сальника 6 штока 4 и гайка 5 резервуара 1.

При этом упомянутая гайка 5 резервуара 1 может содержать в центральной своей части каркасную манжету 19 и может быть выполнена в верхней своей части с крышкой 20 защитного кожуха 21.

Кроме этого, на конце упомянутого штока 4 со стороны штоковой 18 части может быть закреплена проушина 22 штока 4, а на внешней части упомянутого дна 8 резервуара 1 может быть установлена проушина 23 резервуара 1.

Гидравлический демпфер с уплотнением клапана сжатия работает следующим образом: при движении поршня со штоком 4 вверх (ход растяжения) рабочая жидкость из штоковой части 18 через встроенные независимые клапана в поршне (условно не показаны) дросселирует в поршневую часть 17, создавая тем самым усилие сопротивления перемещению поршня в рабочем цилиндре 2. При этом в поршневой части 17 создается разряжение под действием перепада давлений и цилиндрической рекуперативной полости 16, сжимается пружина встроенного клапана поршня, рабочая жидкость из рекуперативной полости 16 через отверстия клапана сжатия 7 и упомянутого независимого встроенного гидроклапана 14 дна 8 резервуара 1 заполняет поршневую часть 12. При увеличении скорости перемещения штока с поршнем 4 вверх давление в штоковой части 18 увеличивается. При достижении давлением в штоковой части 18 предельного значения пружина встроенного клапана поршня сжимается, и образуется зазор между центрирующим кольцом штока 4 и встроенными клапанами поршня. В результате чего, рабочая жидкость перетекает из штоковой части 18 в поршневую часть 17, ограничивая сопротивление, развиваемое демпфером на ходе растяжения. При движении поршня со штоком 4 вниз (ход сжатия) рабочая жидкость через те же встроенные клапана в поршне дросселирует из поршневой части 17 в штоковую часть 18, создавая усилие сопротивления перемещению поршня в рабочем цилиндре 2. Однако высвобождаемый объем в штоковой части 18 несколько меньше объема, вытесняемого из поршневой части 17, на величину вводимого в рабочий цилиндр 2 штока 4. Этот «лишний» объем рабочей жидкости дросселирует из поршневой части 17 в рекуперативную полость 16. При увеличении скорости перемещения штока с поршнем 4 на ходе сжатия давление рабочей жидкости в поршневой части 17 увеличивается. При достижении давлением в поршневой части 17 предельного значения пружина встроенного клапана поршня (условно не показано) поднимается вверх и открывает зазор между ним и опорной верхней кромкой поршня, в результате чего рабочая жидкость перетекает из поршневой части 17 в штоковую часть 18, ограничивая сопротивление на ходе сжатия. При движениях штока 4 с поршнем в рабочем цилиндре 2 вверх-вниз рабочая жидкость на дроссельном режиме перетекает из поршневой части 17 в штоковую часть 18 и наоборот. При этом на ходе растяжения объем рабочей жидкости в рабочем цилиндре 2 увеличивается, и из рекуперативной полости 16 через клапан сжатия 7 и независимый встроенный гидроклапан 14 дна 8 резервуара 1 в цилиндр 2 поступает объем жидкости, равный объему выводимого штока 4. А на ходе сжатия наоборот - объем рабочей жидкости в рабочем цилиндре 2 уменьшается и из поршневой части 17 рабочего цилиндра 2 в рекуперативную полость 16 выдавливается объем жидкости, равный объему вводимого в цилиндр 2 штока 4. При движениях поршня в рабочем цилиндре 2 вверх-вниз рабочая жидкость на дроссельном режиме при небольшой разнице площадей поршневой 17 и штоковой 18 частей гидравлический демпфер имеет силовую характеристику, сходную с ее симметричными параметрами. Причем, упомянутый резервуар 1 может быть выполнен в виде цилиндра с образованием во внутренней своей части цилиндрической рекуперативной полости 16 посредством внешней части внутреннего соосно расположенного упомянутого рабочего цилиндра 2, внутри которого соосно установлен шток 4 с поршнем, разделяющим внутреннюю полость упомянутого цилиндра 2 на поршневую 17 часть и штоковую 18 часть, таким образом, что со стороны поршневой 17 части к резервуару 1 приварено дно 8 с упомянутым независимым встроенным гидроклапаном 14, а со стороны штоковой части 18 - последовательно закреплены направляющая штока 3, к концу которого со стороны поршневой 17 части посредством штоковой гайки последовательно закреплены поршень и центрирующее кольцо (условно не показаны), обойма сальника 6 штока 4 и гайка 5 резервуара 1. Встроенный независимый гидроклапан 14 может быть выполнен с кольцевым уплотнением 15. Упомянутая гайка 5 резервуара 1 может содержать в центральной своей части каркасную манжету 19 и может быть выполнена в верхней своей части с крышкой 20 защитного кожуха 21. На конце упомянутого штока 4 со стороны штоковой 18 части может быть закреплена проушина 22 штока 4, а на внешней части упомянутого дна 8 резервуара 1 может быть установлена проушина 22 резервуара 1. При этом уплотнение 11, расположенное в дугообразной канавке 10 цилиндрического корпуса 9, выполненного со срезами 12 и вырезами 13 для фиксации с дном 8 резервуара 1, клапана сжатия 7, увеличивает герметизацию рабочей среды устройства от протечек и подсоса воздуха между клапаном сжатия 7 и дном 8 резервуара 1.

Указанный технический результат достигается за счет того, что конструктивное выполнение устройства с уплотнением, расположенным в дугообразной канавке клапана сжатия на плоской стороне, прилегающей к дну резервуара, нижней части его цилиндрического корпуса, в полной мере обеспечивает эффективную реализацию возможности обеспечения повышенной стабильности, надежности, ресурса работы и долговременной гибкой симметричной характеристики устройства по усилиям сопротивления, а также повышения герметичности, исключающей протечки амортизаторной жидкости и подсос воздуха внутрь устройства, между клапаном сжатия и дном резервуара.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».

Изобретение относится к машиностроению. Гидравлический демпфер с уплотнением клапана сжатия содержит резервуар, с размещенным в нем рабочим цилиндром, в верхней части рабочего цилиндра расположена направляющая штока, в центральном осевом отверстии которой подвижно закреплен шток, снабженный поршнем, а также гайку резервуара с обоймой сальника штока в верхней части резервуара и клапан сжатия с дном резервуара в его нижней части. Клапан сжатия на плоской стороне, прилегающей к дну резервуара, нижней части его цилиндрического корпуса, выполнен, по меньшей мере, с одной дугообразной канавкой, в которой расположено уплотнение. Обеспечивается повышение стабильности, надежности, ресурса работы и долговременной гибкой симметричной характеристики устройства по усилиям сопротивления, а также повышение герметичности, исключающей протечки амортизаторной жидкости и подсос воздуха внутрь устройства, между клапаном сжатия и дном резервуара. 13 з.п. ф-лы. 8 ил.

1. Гидравлический демпфер с уплотнением клапана сжатия, содержащий резервуар, с размещенным в нем рабочим цилиндром, в верхней части рабочего цилиндра расположена направляющая штока, в центральном осевом отверстии которой подвижно закреплен шток, снабженный поршнем, а также гайку резервуара с обоймой сальника штока в верхней части резервуара и клапан сжатия с дном резервуара в его нижней части, отличающийся тем, что клапан сжатия на плоской стороне, прилегающей к дну резервуара, нижней части его цилиндрического корпуса, выполнен, по меньшей мере, с одной дугообразной канавкой, в которой расположено уплотнение.

2. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус клапана сжатия по плоской части образующей его окружности выполнен с двумя срезами, образованными двумя одинаковыми сегментами, хорды которых пересекаются относительно одной из осей симметрии упомянутой окружности, и с двумя одинаковыми вырезами для фиксации с дном резервуара, расположенными на противоположной стороне окружности относительно срезов по другой из осей её симметрии, перпендикулярной первой её оси, и симметрично относительно первой её оси.

3. Демпфер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что образующая дугообразной канавки по её длине выполнена в виде дуги концентрической окружности от центральной образующей оси цилиндрического корпуса и двух отрезков, соединяющих концы упомянутой дуги с концами хорд, противоположными от точки их пересечения.

4. Демпфер по пп.1 и 3, отличающийся тем, что дугообразная канавка в плоскости, перпендикулярной к плоской стороне клапана сжатия, прилегающей к дну резервуара, выполнена квадратного или дугообразного сечения.

5. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что уплотнение изготовлено с образующим его сечением круглой формы, или овальной формы, или в форме правильного многоугольника, содержащим, по меньшей мере, четыре вершины.

6. Демпфер по п.5, отличающийся тем, что уплотнение изготовлено из резины или полимерного материала.

7. Демпфер по п.6, отличающийся тем, что резина содержит в своём составе нитрил, или фторкаучук, или эпихлоргидриновый каучук.

8. Демпфер по п.6, отличающийся тем, что полимерный материал выполнен в виде полиэтилена, или полиамида, или полиуретана.

9. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что дно резервуара выполнено, по меньшей мере, с одним встроенным независимым гидроклапаном.

10. Демпфер по п.9, отличающийся тем, что встроенный независимый гидроклапан выполнен с дополнительной функциональной возможностью клапана сжатия.

11. Демпфер по п.1 и 10, отличающийся тем, что встроенный независимый гидроклапан выполнен в виде унифицированного узла и закреплён в дне резервуара посредством резьбового соединения.

12. Демпфер по пп.1-11, отличающийся тем, что встроенный независимый гидроклапан закреплён в нижней половине дна резервуара радиально и перпендикулярно центральной оси гидравлического демпфера.

13. Демпфер по пп.1-12, отличающийся тем, что встроенный независимый гидроклапан выполнен с кольцевым уплотнением.

14. Демпфер по п.2, отличающийся тем, что каждый из вырезов выполнен в виде геометрической фигуры, образованной дугой полуокружности выреза, центр и концы которой расположены на концентрической окружности от центральной образующей оси цилиндрического корпуса клапана сжатия и вершина которой направлена к упомянутой образующей оси, а также дугой окружности, образующей цилиндрический корпус клапана сжатия; причём концы упомянутых дуг соединены параллельными отрезками.