Пневмогидравлическая рессора Советский патент 1983 года по МПК F16F9/06 B60G13/06 

(54) ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РЕССОРА

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подвесках транспортных средств.

Известна пневмогидравлическая рессора, содержащая два цилиндра, в одном из которых (основном) находится поршень, имеющий выходящий наружу шток и рабочая жидкость, а в другом (дополнительном) - рабочая жидкость и газ, разделенные подвижной перегородкой в виДе плавающего поршня, а гидравлические пол&оти цилиндров сообщаются через клапанньш узел 1.

Недостатками этой рессоры являются низкая надежность, обусловленная утечками рабочей жидкости через уплотнения и недолговечностью контактных уплотнений, работающих при высоком давлении, а также больщие силы сухого трения, которые препятствуют снижению жесткости рессор, необходимому для получения хорошей плавности хода транспортного средства, увеличивая зоны застоя, и приводят на некоторых режимах движения к блокировке рессор и резкому снижению плавности хода.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является .пневмогидравлическая рессора, содержащая основной цилиндр с полым основным поршнем, имеющим контактные уплотнения, и што5 ком, поршневая полость которого заполнена рабочей жидкостью, расположенной коаксиально основному цилиндру дополнительный цилиндр, заполненный рабочей жидкостью и газом, клапанный узел, сообщающий основной и дополнительный цилиндры и плунжерный насос 2.

Недостатком данной рессоры является, отсутствие разделителя газа и жидкости, что приводит к снижению ее надежности вследствие выноса рабочего таза в атмо15 сферу при автоматической компенсации утечек рабочей жидкости, а большие силы трения в уплотнениях приводят к ухудшению плавности хода, изнтэсу контактных уплотнений, большим утечкам через них и быстрому выходу их из строя.

Цель изобретения - повышение надежности и плавности хода.

Указанная цель достигается тем, что пневмогидравлическая рессора снабжена установленным в полости основного поршня и штока подпружиненным по оси плавающим поршнем, образуюш,им в этой полости накопительную гидравлическую камеру, сообщенную посредством обратного клапана с плунжерным насосом, основной порщень снабжен поршневыми кольцами и выполнен с кольцевой канавкой на наружной поверхности между кольцами и контактными уплотнениями, сообщенной посредством канала с накопительной .гидравлической камерой, плунжерный насос закреплен в днище основного цилиндра и посредством обратного клапана связан с гидравлической полостью дополнительного цилиндра, газ в котором отделен от жидкости при помощи концентрично установленного в нем металлического сильфона с пластмассовыми разрезными кольцами в углублениях гофр на наружной поверхности. Кроме того, пневмогидравлическая рессора снабжена соединяющим поршневую полость основного цилиндра с накопительной гидравлической камерой управляемым обратным клапаном, с которым периодически взаимодействует подпружиненный плавающий поршень. На фиг. 1 изображена предлагаемая пневмогидравлическая рессора, продольный разрез; на фиг. 2 - узел I (управляемый обратный клапан). Пневмогидравлическая рессора содержит основной цилиндр 1 и дополнительный цилиндр 2. Гидравлические полости цилиндров 1 и 2 сообщаются через клапанный узел 3. В основном цилиндре 1 находится основной полый поршень 4, имеющий выходящий наружу шток 5, перемещающийся относительно цилиндра 1. На основном полом поршне 4 установлены металлические поршневые кольца 6, обеспечивающие гидродинамическую разгрузку контактных уплотнений 7, предназначенных для обеспечения герметичности. На цилиндрической поверхности поршня 4 между поршневыми кольцами 6 и контактными уплотнениями 7 выполнена кольцевая канавка 8, предназначенная для сбора утечек жидкости через поршневые кольца, которая через канал 9 связана с накопительной гидравлической камерой 10, расположенной внутри поршня 4. В накопительной гидравлической камере 10 установлен плавающий порщень 11, опирающийся на пружину 12 и предназначенный для изменения объема камеры 10. Упор 13 служит для ограничения хода плавающего поршня 11. Полость под плавающим поршнем 11 заполнена воздухом. Управляемый обратный клапан 14 связывает накопительную гидравлическую камеру 10 с поршневой полостью (не показано) основного цилиндра 1. Для открывания обратного клапана 14 предназначен щтырь 15. Накопительная гидравлическая камера 10 через обратный клапан 16 сообщается с полостью трубки 17 плунжерного насоса, пунжер 18 которого снабжен обратным клапаном 19, который связывает полости трубки 17 и гидравлическую полость 20 дополнительного цилиндра 2, и закреплен вместе с упругими дисками 21 клапанного узла 3 в основном цилиндре 1. Между основным цилиндром 1 и дополнительным цилиндром 2 концентрично расположен металлический щтампованный сильфон 22, отделяющий гидравлическую полость 20 дополнительного цилиндра 2 от газовой полости 23 дополнительного цилиндра. Для исключения трения сильфона 22 о стенки цилиндров 1 и 2 он снабжен разрезными пластмассовыми кольцами 24, расположенными на наружной поверхности сильфона 22. Для обеспечения сохранности сильфона 22 при вытекании рабочей жидкости из гидравлической полости 25, например при потере герметичности контактным уплотнением 7, на внутренней поверхности дна сильфона 22 закреплен на пластинчатой пружине 26 клапан 27, запирающий в конце хода сильфона часть рабочей жидкости в гидравлической полости 20, перекрывая клапанный узел 3 и прерывая связь между гидравлическими полостями 25 и 20. Предлагаемая пневмогидравлическая рессора работает следующим образом. В статическом положении транспортного средства основной полый порщень 4 неподвижен относительно цилиндров 1 и 2. При этом в результате высокого давления в гидравлической полости 25 появляются утечки рабочей жидкости через поршневые кольца 6 в кольцевую канавку 8, которые поступают через канал 9 в накопительную гидравлическую камеру 10, перемещают плавающий порщень 11 в крайнее нижнее положение до посадки на упор 13, вызывая сжатие пружины 12 и воздуха в полости 28. При движении транспортного средства по неровному пути происходит перемещение штока 5 относительно цилиндров 1 2. На ходе сжатия рессоры, т. е. когда шток 5 входит в основной цилиндр 1, ОСосновной полый поршень 4 выжимает рабочую жидкость из гидравлической полости 25 основного цилиндра 1 через клапанный узел 3, отгибая упругие диски 21, в гидравлическую полость 20 дополнительного цилиндра 2, что приводит к удлинению сильфона 22 и сжатого газа в газовой полости 23. Одновременно плунжер 18 входит в полость трубки 17 плунжерного наcoca и через обратный, клапан 19 вытесняет находящуюся в ней рабочую жидкость в гидравлическую полость 20 дополнительного цилиндра 2. На ходе отбоя, т. е. когда шток 5 выходит наружу из основного цилиндра 1, давление в гидр авлической полости 25 уменьшается, и сжатый в газовой полости 23 дополнительного цилиндра 2 газ, сжимая сильфон 22 вытесняет рабочую жидкость из полости 20 дополнительного цилиндра 2 через клапанный узел 3 в гидравлическую полость 25 основного цилиндра 1. Одновременно плунжер 18 выходит из трубки 17, в результате чего давление жидкости в ее полости понижается и рабочая жидкость из накопительной гидравлической камеры 10 поступает через обратный клапан 16 в полость трубки 17 плунжерного насоса. При сжатии и растяжении сильфона 22 наружные поверхности .разрезных колец 24 скользят по внутренней поверхности дополнительного цилиндра 2, не позволяя ГРфрам сильфона 22 касаться поверхностей цилиндров 1 и 2. Если в случае потери контактным уплотнением 7 герметичности сжатие сильфона 22 превысит его предельное рабочее значение на ходе отбоя, клапан 27, ориентируемый пластинчатой пружиной 26, перекроет клапанный узел 3, предохраняя сильфон 22 от раздавливания сжатым в газовой лолости 23 газом. При движении транспортного средства по неровному пути накопительная гидравлическая камера 10 постоянно пополняется из гидравлической полости 25 основного цилиндра через поршневые кольца 6 утечками рабочей жидкости, которые всасывдются плунжером 18 плунжерного насоса на каждом ходе отбоя рессоры и заканчиваются через обратный клапан 19 в гидравлическую полость 25 основного цилиндра 1/ на ходе сжатия рессоры.; I- ;Если производительность плунжерного ,if inllL/V/rib LJVy Il t ,V1U1.1 VV. l.LI.liiyiUl.l.v.Lyi. насоса больше величины утечек через поршневые кольца 6 в единицу времени,.объем накопительной гидравлической камеры 10 уменьшается и плавающий поршень 11 поднимается под действием пружинь 12 и давления воздуха в полости 28, которое определяют вместе с силами трения в уплотнениях плавающего поршня 11давление в накопительной гидравлической камере 10 и соответственно на контактном уплотнении 7. Поскольку это давление невелико, силы трения контактного уплотнения 7 будут также небольшими, что положительно скажется на плавности хода транспортного с)эедства; и долговечности контактного уплотнения. Разрежения в накопительной гидравлической камере 10 не происходит, так как в конце подъемаплавающий поршень толкает щтырь 15, который открывает обратный клапан 14, соединяюгдий накопительную гидравлическую камеру 10 с гидравлической палостью 25 основного цилиндра I. Если величина утечек в единицу времени больше производительности, плунжерного насоса, объем накопительной гидравлической .камеры 10 увеличивается и плавающий поршень опускается до посадки на упор 3. Однако вследствие того, что даже при небольших амплитудах колебаний утечки малы (несколько капель в минуту) по сравнению с производительностью плунжерного насоса плавающий поршень 11 при движении транспортного средства по неровному пути будет находиться около крайнего верхнего положения, а давление в накопительной гидравлической камере 10 и перед контактным уплотнением 7 будет минимальным. Только при остановке транспортного средства, когда нет перемещения штока 5 относительно цилиндров 1 и 2 и производительность плунжерного насоса равна нулю, утечки рабочей жидкости через поршневые кольца 6 переместят плавающий поршень 11 вниз до упора 13, после чего давление в накопительной гидравлической камере 10 и на контактном уплотнении 7 возрастет до величины, |эавной давлению в гидравлической полости 25 основного цилиндра, Таким образом, контактные уплотнения 7 работают под высоким давлением рабочей жидкости только в начальный период движения (один-два цикла сжатия), пока плавающий поршень 11 не отойдет от нижнего упора 13, а при остановках транспортного средства, когда нет относительного движенияпоршня 4 и основного цилиндра 1, износа уплотнения не происходит.. Предлагаемая конструкция пневмогидравлической рессоры позволяет повысить плавность хода транспортного средства вследствие автоматического уменьшения при движении по неровностям сил сухого тре.„ ™« У гидродинамической разгрузки контактного уплотнения поршня за счет введения между контактным уплотнением и рабочей жидкостью металлических поршневых колец, воспринимающих давление запираемой жидкости, которые отделены от контактного уплотнения кольцевой канавкой, соединенной каналом с накопительной гидравлической камерой, расположенной в поршне, и сообщающейся через обратный клапан с плунжерным насосом, который перекачивает в гидравлическую полость рессоры утечки рабочей жидкости через поршневые кольца. Благодаря тому, что контактное уплотнейие при работе рессоры нагружено давением в десятки раз меньшим, чем давение в гидравлической полости основного цилиндра, увеличивается срок его службы, соответственно ресурс работы пневмогидавлической рессоры.

Наличие обратного клапана, связывающего накопительную камеру с гидравлической полостью основного циЛиндра, который управляется подпружиненным плав1ающим поршнем, исключает резкое снижение давления в накопительной камере, что обеспечивает надежну Ю работу пневмогидравлической рессоры.

Установка металлического штампованного сильфона между основным и дополнительным цилиндрами концентрично им позволяет рационально использовать объем рессоры, уменьшить ее вес и габариты, что улучшает компонуемость рессоры в подвеске транспортного средства, и получить идеальное разделение рабочей жидкости и газа, что повышает стабильность рабочих характеристик и надежность пневмогидравлической рессоры.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 4153237, кл. F 16 F 9/34, 1979.

№ 190222, кл. F 16 F 9/34, 1958 (прототип).

Ф/х,г.. /

фиг.