Пневмогидравлическая рессора Советский патент 1983 года по МПК F16F9/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для подрессоривания транспортных средств.

Известна пневмогндравлнческая рессора, содержащая гидравлический цилиндр, соединенный через клапаны с диафрагменным гидравлическим аккумулятором, установленный в гидроцилиндре полый шток, снабженный гильзой с конической внутренней поверхностью, крышку цилиндра, входящий в гильзу, прикрепленный к . крышке стержень, на конце которого расположена головка с установленным в ней клапаном Для повышения сопротивления в конце максимального хода сжатия рессоры в части цилиндра, прилегающей к крыиже, вьшолнена продолная сужающаяся канавка. Для повышения сопротивления в конце максимального хода отбо головка упомянутого стержня имеет конически хвостовик, входящий в осевое отверстие гильзы 11.

Недостатками этой рессоры }шляется низкая надежность вследствие нестабильности ее характеристик, обусловленной газопроницаемостью рез;аювой диафрагмы газогидравлического акку 1лулятора и возможность блокировки рессоры в конце максимальных ходов сжатия и отдачи, что ухудшает плавность хода транспортного средства.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является пневмогидравлическая рессора, фреймущественно для транспортных средств, содержащая корпус, размещенные в нем гидравлический цилиндр с поршнем, и штоком, пневмогидроаккумулятор с поришем, клапан, предназначенный для периодического сообщения гидравлического цилиндра с пневмогидроаккумулятором, и демпфер максимальных колебаний, размещенный в поршне гидравлического цилиндра 2.

Недостатками этой пневмогидравлической рессоры, являются низкая надежность вследствие нестабильности характеристик, которая обусловлена утечками рабочей жидкости и газа через уплотнения поршня гидравлического аккумулятора, неизбежными при работе рессоры и особенно интенсивными на высокочастотных режимах колебаний, и большая сила трения контактных уплотнений поршня, которая блокирует рессору при движении транспортного средства по мелким и частым неровностям и резко ухудшает его плавность хода.

Целью изобретения является повышение надежности рессоры и плавности хода транспортного средства.

Указанная цель достигается за счет того, что в пневмогидравлической рессоре, преимущественно для транспортных средств,, содержащей корпус, размещенные в нем гидравлический килзшдр с поршнем и штоком, пневмогид- роаккумулятор с поршнем, клапан, предназначенный для периодического сообщения гидрав- лического цилиндра с пневмогидроаккумулятором, и демпфер максимальных колебаний, размещенный в поршне гидравлического цилиндра, поршень пневмогидроаккумулятора вьшолнен с полым хвостовиком, периодически сообщаемым с гидравлической полостью пневмогидроаккумулятора,а рессора снабжена охватьшающим хвос0товик металлическим сильфоном, образующим дно хвостовика и отделяющим жидкость от газа, и установленным в днище поршня пневмогидроаккумулятора, подпружиненным по оси последнего и предназначенным для разобщения

5 пневмогидроаккумулятора с гидравлическим цилиндром затвором с переливным клапаном.

Кроме того, хвостовик вьшолнен с поперечной перегородкой, имеющей сквозные осевое и перепускные отверстия, и снабжен упругой

0 прокладкой, закрепленной на торце и периодически взаимодействующей с дном снльфона, а рессора снабжена проходящим через осевое отверстие перегородки и закрепленным шарнирно одним концом в дне сильфона направляющим

5 штоком с упором в средней части, другой конец которого имеет подпружиненный по оси к упору ограничитель, периодически взаимодействующий с перегородкой.

Кроме того, поршень пневмогидроаккумуля0тора имеет кольцевой внутренний выступ, а затвор выполнен в виде стакана, дно которого расположено со стороны, противоположной хвостовику, и который имеет продольные прорези, образующие упругие лепестки с буртика5ми на концах, взаимодействующими с выступом поршня.

На фиг. 1 изображена предлагаемая пневмогидравлическая рессора, продольный разрез, в положении, соответствующем максимальному входу сжатия; на фиг. 2 - гидравлический аккумулятор при положении поршня, соответствующем максимальному ходу отдачи рессоры.

5

Пневмогидравлическая рессора содержит корпус 1, в котором расположены гидравлический цилинл;р 2, полость 3 которого сообщается через клапан 4 и канал S с гидравлической полостью 6 пневмогидроаккумулятора 7.

0

В гидравлическом цилиндре 2 находится поршень 8, имеющий выходящий наружу шток 9, перемещающийся относительно гидравличео,кого 1и1линдра 2 и демпфер 10 максимальных колеб ший.

5

В пневмогидроаккумуляторе 7 находится полый порщень И, -выполненный за одно целое с полым хвостовиком 12, на наружной поверхности которого установлен металлический сильфом ГЗ, образующий дао полого XBQCTOвика 12. Для pasAentriHfl рабочей жидкости, находящейся в полостях 6, 14, 15 и газа, находящегося в полости 16 на наружной поверхности полого поршня 11 установлены контактные 1уплотнения 17. В верхней части полого поршня установлен на предварительно сжатой пружине 18 (фиг. 2) затвор 19, имеющий форму стакана, на щшиндртческой поверхности которого выполнены для связи гвдравлических полостей 6 и 14 продольные прорези 20, образующие упругие лепестки 21, что позволяет установить затвор 19 в поршень 11. Затвор 19 имеет на концах лепестков 21 бурты 22, предназначенные для упора в коль цевой внутренний выступ 23 полого поршня 11 Переливной клапан 24 затвора 19 предназначен для пропускания рабочей жидаости с заданным перепадом давления, создающим большую силу сопротивления рессоры,-из полости 14 в канал 4 в конце максимального хода отдачи рессоры. Хвостовик 12 имеет поперечную перегородку 25 с переливными отверстиями 26, соединяющи- 25

ми полости 14 и 15, и осевое отверстие, в котором может перемещаться направляющий шток 27, шарнирно соединенный одним концом с дном 28 снльфона 13. На другом конце направляющего щтока 27, установлен ограничитель 29, поджатый к упору 30 направляющего щтока 27 пружиной 31, закрепленной нз конпе направляющего штока 27.

Для исключения просачивания, рабочей жидкости из полости 14 в полость 15 при перекры тых переливных отверстиях 26, ограничитель 29 уплотнен к штоку 27 резиновым кольцом 32. Упругая прокладка 33, смонтированная на торце хвостовика 12, предназначена для огра ничения хода сжатия сильфопа 13. Пневмогидравлическая рессора работает сле дующим образом. На ходе сжатия рессоры шток 9 (фиг. 1) входнт в. гидравлический цилиндр 2. При это поршень 8вытесняет рабочую жидкость из полости 3 гидравлического цилиндра 2 через клапан 4 и канал 5 в полость 6 пневмогидроаккумулятора 7. Из полости 6 рабочая жидкость поступает через прорези 20 затвора 19 в полость 14 и далее через переливные отверстия 26 в полость 15, вызывая перемещение вниз дна 28 сильфона 13 и сжатие газа в полости 16. Вместе с дном 28 перемещается направляющий шток 27 (фиг. 2) с ограничителем 29. Когда огран кчитель 29 перекрывает переливные отверстия 6 в перегородке 25давление жидкости в полостях 6 и 14 начнет повышаться. Сила давления жидкости, преодоле-.

бочей жидкости на ограничитель 29, что приводит, к сжатию сильфона 13 с перемещением его дна 28 относительно полого поршня 11. Вместе с дном 28 перемещается направляющий UTOK 27, который упором 30 поднимает ограничитель 29 от перегородки 25, и жидкость из полости 15 вытесняется в полость 14. Сжатие сильфона 13 происходит до момента посадки его дна 28 на ynpyi-yro прокладку 33, посвая силы трения в контактных уплотнениях 17, перемещает полый порщеНь 11 вниз. При этом происходит дальнейшее повышение давления газа в полости 16 и соответственно давления жидкости в полости 15. Однако это давление остается меньшим давления жидкости в полостях 6 и 14 вследствие наличия сил трения в контактных уплотнениях 17, поэтому переливные отверстия 26 при движении полого поршня 11 вниз закрыты ограничителем 29. Пружина 31 смягчает удар ограничителя 29 о перегородку 25. Резиновое кольцо 32 исключает просачивание рабочей жидкости по направляющему штоку 27 при перекрытых переливных отверстиях 26. В конце максимального хода сжатия рессоры вступает в работу демпфер 10 максимальных колебаний (фиг. 1), повышающий неупругое сопротивление рессоры. На ходе отдачи рессоры шток 9 выходит из гидравлического цилиндра 2 (фиг. 1). При этом давление рабочей жидкости в полостях 3, 6 и 14 уменьшается, и сила давления сжатого в полости 16 газа на дно 28 (фиг. 2) сильфона 13 становится больше силы давления рале чего дальнейшее падение давления в полостях 3, 6 н 14 вызывает движение, полого поршня 11 вверх. При этом в полости 15 окажется запертой жидкость, которая предохранит сильфон от раздавливания сжатым газом в случае резкого понижения давления жидкости в полости 14. В конце максимального хода отдачи затвор 19 перекрывает вход в канал 5 и, ес1:и ход отдачи продолжается, рабочая жидкость из полости 14 выдавливается полым поршнем 11, сжимающим пружину 18, через переливной клапан 24 в канал 5 до упора полого порня 11 в дно пневмогидроаккумулятора. При этом переливной клапан 24 создает заданный перепад давления, повышая тем самым неупругое сопротивлеш1е рессоры. При последующем ходе сжатия, в результате давления рабочей жидкости со стороны канала 5 на затвор 19, последний, преодолевая усилие пружины 18, утапливается в полый nopiueHb 11, и рабочая жидкость через прорези 10 поступаст в полость 14 и перемещает дно 28 сильфопа 13, которое отходит от упругой прокладки 33.

Вместе с дном 28 перемещается направляющий шток 27 и ограничителем 29 перекрывает переливные отверстия 26 в перегородке 2S. EoiH ход сжатия продолжается, то в результате повышения давления в полости 14 полый, поршень 11 приходит в движение относительно пневмогидроаккумулятора 7. При этом затвор 19 выходит под действием пружины 18 из полого поршня И, оставаясь неподвижнымотносительно пневмогидроаккумулятора 7, до момента упора буртов 22 в кольцевой внутренний выступ 23 полого поршня И. С этого момента затвор 19 движется вместе с полым поршнем 11.

При колебаниях штока 9 с малыми амплитудвми, характерными для высокочастотных колебашш колес транспортного средства полый пвршень 11 остается неподвижным в гидравлическом аккумуляторе, а небольшие объемы жидкости, которыми обмениваются гидравли%ский 2 и пневмогндроаккумулятор 7 компен сируются только за счет работы сильфона 13, так как при этом дно 28 сильфона 13 не доходит до упругой прокладки 33, а ограничитель 29 не доходит до перегородки 25.

При болыиих амплитудах колебаний, характерных для низкочастотных колебаний кузова транспортного средства объемы жидкости, которыми обмениваются гидравлический 2 и пневмогидроаккумулятор 7 компенсируются как за счет работы сильфона 13, так и за счет колебаний полого поршня 11 с сильфоном 13.

При колебаниях полого поршня 11 в пневмопщроаккумуляторе 7 затвор 19 остается неподвижным относительно полого поршпя 11, так как пружина 18 поджимает бурты 22 лепестков 21 к кольцевому выступу 23.

Описываемая конструкция пневмогидравлической -рессоры позволяет уменьшить силы трения при колебаниях с малой амплитудой и высокочастотных колебаниях, что уменьшает вероятнс сть блокировки рессоры силами трения и передачу на кузов транспортного средства вибрации колес.

В результате этого уменьшается износ контактных уплотнений поршня и утечки через

них рабочей ж}1 дкости и газа, что приводит к увепичению ресурса работы поршневой пневмогцдравлической рессоры к повышению стабильности ее рабочих характеристик, что, в свою очередь, повыисает надежность рессоры и улучшает плавность хода и эк(жомичность транспортного средства.

Установка в поршне гидравлического аккумулятора подпружиненного затвора с переливным клапаном обеспечивает увеличение неупругого сопротивления рессоры в конце максимального хода отдачи, что также увеличивает надежность рессоры, цовышает плавность хода траншортного средства и дает возможность упростил конструкцию подвески, исклю чивиз нее ограничители хода отдачи.

Наличие на торцовой поверхности дополнительного цилиндра упругой прокладки, взаимодействующей с дном сильфона, обеспечивает высокую циклопрочность сильфона и его сохранность П;ри внезапиом понижении давления жидкости в гидравлическом цш1индре,что повыщает надежность рессоры и способствует &лстрому гашению низкочастотных колебаний траншортного средства за счет увеличения сил трения в рессоре.

Введение направляющего шток, шарнирно закрепленного на jnee сильфона и имеющего на другом конце подпруяшненный ограничитель позволяет исклю шть трение и удары силь фона о стенки гидравлического аккумулятора, ограничить ход растяжения сильфона и перепад давления на нем.

Повышение плавности хода при эксплуатащи на дорогах низкого качества дает экономи топлива до 5% и- повышение скорости, а следовательно производательности автомобиля до 20% и обеспечивает повышение сохранности транспортируемых грузов и долговечности автомобиля на 21)9&. При среднегодовом пробеге 30 тыс. км :ясоно1ШЯ тошшва составит 105 руб на один автомобиль, что птря парке автомобилей 100 тыс. дает экономию 10,5 млн. руб. в год.

1. ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РЕССОРА, преимущественно для транспортных средств, содержащая корпус, размещенные в нем гидравлический иИлиндр с поршнем и штоком, пневмогидроаккумулятор с поршнем, клапан, предназначенный для периодического сообщения гидравлического цилиндра с пиевмогидроаккумулятором, и демпфер максимальных колебаний, размещенный в поршне гидравлического цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности рессоры и плавности хода транспортного средства, поршень пневмогидроаккумулятора выполнен с полым хвостовиком, периодически сообщаемым с гидравлической полостью пневмогидроаккумулятора, а рессора снабжена охватывакмцим хвостовик металлическим сильфоном, образующим дно хвостовика и отделяющим жидкость от газа, и установленным в днище поршня пневмогидроаккумулятора, подпружиненным по оси последнего и предназначенным для разобщения . пневмогидроаккумулятора с гидравлическим цилиндром затвором с переливным клапаном. 2.Р«ссора по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что хвостовик выполнен с поперечной перегородкой, имеющей сжвозные осевое и перепускные отверстия, и сшбжен упругой прокладкой, закрепленной на торце н периодически взаимодействующей с дном снльфона, а рессора снабжена проходящим через осевое отверстие перегородки и закрепленным щартирно одним концом в дне сш1ьф(жа направляющим штоком с упором в средней части, дру(Л гой конец которого имеет подпружиненный по оси штока к упору ограничитель, периодически взаимодействуюишй с перегородкой. 3.Рессора по п.1, отличающаяся тем, что, порщеш пневмогидроаккумулятора имеет кольцевой внутренний выступ, а затвор выполнен в виде стакана, дно которого распосд ложено со сторойЫ; противоположной хвостовисо ку;И который имеет продольные прорези, обра: зующие упругие лепестки с буртиками на концах, взаимодействующими с выступом поршня. эо