АМОРТИЗАТОР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортной технике, а именно к устройствам для гашения колебаний транспортных средств.
Известен гидроамортизатор (RU №32843, F16F 5/00, 27.09.2003), содержащий цилиндр со штоковой и поршневой крышкой, поршень со штоком, установленный внутри цилиндра с образованием штоковой и поршневой рабочих камер, резервуар с рабочей жидкостью, всасывающие клапаны в поршне и поршневой крышке, переливной клапан и дроссельный элемент, соединяющий штоковую камеру с резервуаром через сливную трубку, и узлы крепления, причем дроссельный элемент выполнен в виде подпружиненного золотникового клапана со шлицами на боковой поверхности, который снабжен управляющим штоком, размещенным в камере управления, которая соединена с резервуаром дренажным каналом, при этом диаметр управляющего штока больше диаметра золотникового клапана.
Недостатком известного гидроамортизатора является недостаточная работоспособность вследствие отсутствия в нем предохранительного клапана, при этом рабочая жидкость проходит только через дроссельный элемент в виде подпружиненного золотникового клапана. Поэтому при повышенном воздействии на транспортное средство со стороны пути при проезде отдельных неровностей, например рельсовых стыков или стрелочных переводов, когда существенно повышается скорость сжатия или растяжения гидроамортизатора, в нем происходит скачкообразное нарастание сил сопротивления без должного ограничения вследствие отсутствия предохранительного клапана. Это снижение работоспособности гидроамортизатора ухудшает плавность хода транспортного средства.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является телескопический амортизатор с регулируемым усилием (RU №236477, F16F 5/00, F16F 9/44, F16F 9/34, 20.09.2009), принятый за прототип. Амортизатор содержит корпус, цилиндр, компенсационную полость, сообщенную с полостью цилиндра дроссельными отверстиями, поворотную управляемую извне втулку, обеспечивающую изменение сечения дроссельных отверстий, шток, поршень с перепускным клапаном и клапаном отдачи, клапан сжатия, направляющую втулку. Поворотная втулка установлена в штоковой полости цилиндра и закреплена на конце пружины сжатия. Другой конец пружины обращен в сторону поршня и зафиксирован на штоке. На поверхности втулки, контактирующей с поверхностью дроссельных отверстий, выполнены калиброванные каналы различного сечения. Посредством поворота штока в направляющей втулке каналы поочередно образуют с дроссельными отверстиями сквозные отверстия с различной площадью поперечного сечения. В известном техническом решении посредством поворота штока в направляющей втулке каналы поочередно образуют с дроссельными отверстиями сквозные отверстия с различной площадью поперечного сечения
Недостатком известного телескопического амортизатора является недостаточная работоспособность вследствие невозможности регулировки усилий сопротивления амортизатора при поворотах транспортного средства, в данном случае автомобиля, потому, что автомобиль поворачивается на различные углы и без регламентируемых направлений поворота, т.е. весьма произвольно. Отсюда невозможно осуществить совпадение дроссельных отверстий и калиброванных каналов вследствие их дискретного размещения. Поэтому на практике будет происходить несовпадение этих отверстий и каналов, что фактически полностью исключит проход рабочей жидкости через дроссельные отверстия и калиброванные каналы и, следовательно, приведет к потере работоспособности амортизатора.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение работоспособности амортизатора транспортного средства путем совершенствования регулирования его сил сопротивления в дроссельном и клапанном режимах работы в первой или второй ступенях рессорного подвешивания различных транспортных средств: вагонов, локомотивов, трамваев, вагонов метрополитена, автомобилей.
Поставленная задача решается за счет того, что заявлен амортизатор транспортного средства, содержащий корпус и коаксиально размещенный в корпусе цилиндр с днищем, имеющим обратный клапан и предохранительный клапан сжатия, в цилиндре установлен с возможностью перемещения шток, соединенный с поршнем, в котором имеется предохранительный клапан отдачи и который разделяет внутреннюю полость цилиндра на поршневую и штоковую полости, между корпусом и цилиндром имеется кольцевая компенсационная полость, причем штоковая и поршневая полости цилиндра заполнены рабочей жидкостью полностью, а компенсационная полость заполнена рабочей жидкостью частично, цилиндр сверху закрыт направляющей втулкой, при этом шток пропущен через центральное отверстие в направляющей втулке, вся цилиндропоршневая группа деталей зафиксирована в корпусе гайкой, шток снабжен поворотной втулкой с дроссельными отверстиями, оси которых выполнены в одной плоскости и которые имеют различные площади сечения, концы штока и корпуса снабжены крепительными проушинами, отличающийся тем, что поворотная втулка с дроссельными отверстиями имеет несквозное осевое отверстие, закрытое с одной стороны глухой стенкой, а с другой стороны - резьбовой заглушкой и вставлена с минимальным зазором и с возможностью вращения в радиальное отверстие в верхней части штока, при этом дроссельные отверстия с различной площадью сечения выполнены в поворотной втулке радиально с осями в одной плоскости с одной стороны поворотной втулки, а с другой стороны поворотная втулка имеет наружную кольцевую канавку, в которой имеется сквозное радиальное отверстие, при этом шток выполнен с внутренними каналами, один из которых является сквозным и соединен снизу со сквозным отверстием в поршне, а сверху совмещен с плоскостью осей дроссельных отверстий, а другой несквозной канал в штоке снизу соединен со штоковой полостью цилиндра, а сверху совмещен через наружную кольцевую канавку поворотной втулки с радиальным отверстием в поворотной втулке, при этом на наружной поверхности глухой стенки поворотной втулки имеются контрольные риски напротив каждого дроссельного отверстия и шлиц под отвертку, а на штоке выполнена метка, при этом резьбовая заглушка имеет шлиц под отвертку, а поворотная втулка с двух сторон имеет уплотнительные элементы. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид амортизатора в разрезе, на фиг. 2 представлена поворотная втулка в разрезе, на фиг. 3 - вид поворотной втулки с контрольными рисками на глухой стенке, установленной в штоке, имеющим метку.
На фиг. 1, 2 и 3 обозначены:
1 - корпус;
2 - проушина корпуса;
3 - цилиндр;
4 - днище;
5 - направляющая втулка;
6 - обратный клапан в днище;
7 - впускные отверстия обратного клапана;
8 - предохранительный клапан сжатия в днище;
9 - выпускные отверстия предохранительного клапана сжатия в днище;
10 - поршень;
11 - поршневое кольцо;
12 - шток;
13 - гайка корпуса;
14 - предохранительный клапан отдачи в поршне;
15 - сквозное отверстие в поршне;
16 - проушина штока;
17 - сквозной канал в штоке;
18 - круговая выточка в торце штока;
19 - несквозной канал в штоке;
20 - рабочая жидкость;
21 - манжета;
22 - элемент из полимерного материала для уплотнения гайки корпуса;
23 - поворотная втулка;
24 - осевое несквозное отверстие в поворотной втулке;
25 - глухая стенка поворотной втулки;
26 - резьбовая заглушка;
27 - дроссельные отверстия различных диаметров в поворотной втулке;
28 - радиальное отверстие в поворотной втулке;
29 - наружная кольцевая канавка в поворотной втулке;
30 - элементы из полимерного материала для уплотнения поворотной втулки;
31 - контрольные риски на внешней стороне глухой стенки поворотной втулки;
32 - шлицы под отвертку на внешней стороне глухой стенки поворотной втулки и на резьбовой заглушке;
33 - метка на штоке;
34 - соединительные каналы;
"А" - подпоршневая полость цилиндра;
"Б" - надпоршневя полость цилиндра;
"В" - компенсационная полость;
"Г" - донная полость.
Заявленный амортизатор транспортного средства содержит корпус 1 с проушиной 2. В корпусе коаксиально размещен цилиндр 3, закрытый снизу днищем 4, а сверху - направляющей втулкой 5. Днище цилиндра снабжено обратным клапаном 6, закрывающим впускные отверстия 7 в днище, и предохранительным клапаном сжатия 8, закрывающим выпускные отверстия 9 в днище. В цилиндре с возможностью перемещения вставлен поршень 10 с поршневым кольцом 11, соединенный, например, по резьбе со штоком 12. Поршень разделяет цилиндр на поршневую полость "А", на штоковую полость "Б". Между цилиндром и корпусом находится кольцевая компенсационная полость "В". Вся цилиндропоршневая группа амортизатора зафиксирована в корпусе гайкой 13.
В поршне имеется предохранительный клапан отдачи 14 и сквозное отверстие 15. Шток с возможностью перемещения пропущен в центральное отверстие направляющей втулки и на конце соединен, например, по резьбе с проушиной 16. В штоке выполнен сквозной канал 17, нижний конец которого выходит в круговую выточку 18 в торце штока, которая соединена со сквозным отверстием в поршне, и несквозной канал 19, нижний конец которого выходит в штоковую полость цилиндра. В амортизатор заправлена рабочая жидкость 20, как правило, минеральное масло, причем поршневая и штоковая полости цилиндра заполнены рабочей жидкостью полностью, а компенсационная полость "В", между цилиндром и корпусом, заполнена частично. Шток амортизатора уплотнен манжетой 21, а гайка корпуса уплотнена по резьбе элементом 22 из полимерного материала.
В верхней части штока выполнено сквозное радиальное отверстие, в которое с минимальным зазором и с возможностью вращения вставлена поворотная втулка 23, при этом поворотная втулка выполнена с внутренним несквозным осевым отверстием 24, которое с одной стороны имеет глухую стенку 25, а с другой стороны закрыто резьбовой заглушкой 26. В поворотной втулке в одной плоскости, совмещенной с осью сквозного канала штока, выполнены через определенный угол, например через 120°, сквозные радиальные дроссельные отверстия 27 с различными площадями сечений, а напротив несквозного канала штока выполнено радиальное отверстие 28, выходящее в кольцевую канавку 29 на наружной поверхности поворотной втулки, причем эта наружная канавка совмещена с верхним концом несквозного канала штока. Поворотная втулка уплотнена со стороны глухой стенки и со стороны резьбовой заглушки элементами 30 из полимерного материала. С наружной стороны глухой стенки поворотной втулки контрольными рисками 31 отмечены оси дроссельных отверстий с различными площадями сечений, выполненные в поворотной втулке. На наружной стороне глухой стенки поворотной втулки и на резьбовой заглушке имеются шлицы 32 под отвертку для вращения поворотной втулки и для завинчивания резьбовой заглушки. На штоке имеется метка 33 для ориентации контрольных рисок глухой стенки при вращении поворотной втулки. Под днищем имеется донная полость "Г", соединенная каналами 34 с компенсационной полостью.
Заявленный амортизатор транспортного средства функционирует следующим образом. На транспортном средстве амортизатор своими проушинами 2, 16 устанавливается в рессорном подвешивании параллельно упругим пружинам, на которые опирается кузов транспортного средства.
В процессе движения транспортного средства возникают колебания кузова на пружинах, при этом проушины 2, 16 амортизатора перемещаются между собой и амортизатор сжимается и растягивается.
На ходе сжатия амортизатора поршень 10, уплотненный поршневым кольцом 11, перемещается в цилиндре 3 к днищу 4, обратный клапан 6 в днище 4 закрыт, рабочая жидкость 20 под воздействием поршня 10 из подпоршневой полости "А" цилиндра 3 через сквозное отверстие 15 в поршне 10 проходит в круговую выточку 18 на торце штока 12, оттуда проходит в сквозной канал 17 в штоке 12 и затем проходит через одно из дроссельных отверстий 27 в несквозное осевое отверстие 24 поворотной втулки 23, через радиальное отверстие 28 в наружную кольцевую канавку 29 и далее в несквозной канал 19 штока 12 и поступает в надпоршневую «Б» цилиндра 3. При проходе рабочей жидкости 20 через одно из дроссельных отверстий 27 поворотной втулки 23 возникают силы гидравлического сопротивления, которые препятствуют перемещению поршня 10 на ходе сжатия амортизатора, следовательно, ограничивающие колебания транспортного средства на ходе сжатия амортизатора. Сила гидравлического сопротивления зависит от площади сечения дроссельного отверстия 27, т.е. зависит от того, через какое дроссельное отверстие 27 в поворотной втулке 23 проходит рабочая жидкость 20. Выбор дроссельного отверстия 27 осуществляется поворотом поворотной втулки 23 отверткой с помощью шлица 32 по имеющимся контрольным рискам 31 на наружной стороне глухой стенки 25 относительно метки 33 на штоке 12. Чем меньше площадь сечения дроссельного отверстия 27, тем больше сила гидравлического сопротивления амортизатора.
Фиксируется нужное положение поворотной втулки 23 резьбовой заглушкой 26 при ее завинчивании отверткой, вставляемой в шлиц 32 на наружной стороне заглушки 26.
При завышенных скоростях поршня 10 со штоком 12 в подподпоршневой полости "А" цилиндра 3 резко возрастает давление рабочей жидкости, и потому открывается предохранительный клапан сжатия 8 в днище 4 и рабочая жидкость 20 из подпоршневой полости "А" цилиндра 3 помимо дроссельного отверстия 27 будет проходить по выпускным отверстиям 9 днища 4 сначала в донную полость "Г" и соединительным каналам 34 в компенсационную полость "В", что ограничит давление рабочей жидкости 20 в подпоршневой полости "А" на требуемом расчетном уровне. Резьбовая заглушка 26 закрывает осевое несквозное отверстие 24 в поворотной втулке 23 и фиксирует поворотную втулку 23 от произвольного поворота в радиальном отверстии штока 12. Элементы 30 из полимерного материала уплотняют поворотную втулку 23 с двух сторон.
На ходе растяжения амортизатора, когда поршень перемещается от днища 4 к направляющей втулке 5, рабочая жидкость 20 из надпоршневой полости «Б» цилиндра 3 вытесняется поршнем 10 в несквозной канал 19 в штоке 12 к наружной кольцевой канавке 29 поворотной втулки 23 и по радиальному отверстию 28, по осевому несквозному отверстию 24 в поворотной втулке 23 к дроссельному отверстию 27. После дроссельного отверстия 27 рабочая жидкость 20 по сквозному каналу 17 в штоке 12 поступает в круговую выточку 18 на торце штока 12 и оттуда по сквозному отверстию 15 в поршне 10 поступает в подпоршневую полость "А" цилиндра 3. При проходе рабочей жидкости 20 через одно из дроссельных отверстий 27 поворотной втулки 23 возникают силы гидравлического сопротивления, которые препятствуют перемещению поршня 10 на ходе растяжения амортизатора, следовательно, ограничивающие колебания транспортного средства на ходе растяжения амортизатора. Сила гидравлического сопротивления зависит от площади сечения дроссельного отверстия 27, т.е. зависит от того, через какое дроссельное отверстие из имеющихся в поворотной втулке 23 проходит рабочая жидкость 20. Поступившая в подпоршневую полость "А" цилиндра 3 рабочая жидкость 20 не может полностью заполнить эту полость, поскольку ее размеры превышают размеры надпоршневой полости "Б" цилиндра 3. Поэтому в подпоршневой полости "А" цилиндра 3 понижается давление. За счет перепада давлений в подпоршневой полости "А" цилиндра 3 и компенсационной полости "В" открывается обратный клапан 6 в днище 4 и рабочая жидкость 20 поступает из компенсационной полости "В" в подпоршневую полость "А" цилиндра 3 через соединительные каналы 34, донную полость "Г" и впускные отверстия 7 обратного клапана 6 в днище 4. Вследствие такого поступления рабочей жидкости 20 полностью заполняется подпоршневая полость "А" цилиндра 3, подготавливая тем самым амортизатор к следующему ходу сжатия. При завышенных скоростях поршня 10 со штоком 12 в подпоршневой полости «Б» цилиндра 3 резко возрастает давление рабочей жидкости и потому открывается предохранительный клапан отдачи 14 в поршне 10, и рабочая жидкость 20 помимо дроссельного отверстия 27 будет проходить через предохранительный клапан отдачи 14 в подпоршневую полость "А", что ограничит давление рабочей жидкости 20 в этой полости "А" на требуемом расчетном уровне. При прохождении рабочей жидкости 20 через установленные по контрольным рискам 31 дроссельные отверстия 27 реализуются силы гидравлического неупругого сопротивления амортизатора, ограничивающие колебания транспортного средства. Изменение сил гидравлического неупругого сопротивления амортизатора достигается переменой дроссельного отверстия 27 путем поворота отверткой поворотной втулки 23 по контрольным рискам 31, нанесенным на внешней стороне глухой стенки 25 поворотной втулки 23, при этом контрольные риски 31, соответствующие каждому дроссельному отверстию 27 устанавливаются напротив метки 33 на штоке 12.
Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять внешнее регулирование сил сопротивления амортизатора транспортного средства в зависимости от требуемого значения без разборки амортизатора, что повышает работоспособность его в эксплуатации.
Существенным преимуществом предлагаемого технического решения является прохождение рабочей жидкости 20 по сквозному 17 и несквозному 19 каналам штока 12 после прохождения через дроссельные отверстия 27 в поворотной втулке 23, т.к. в этих каналах турбулентное движение рабочей жидкости 20 после дроссельных отверстий 27 преобразуется в ламинарное движение рабочей жидкости 20, которое обеспечивает требуемые силовые характеристики амортизатора, тем самым повышается работоспособность амортизатора.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение работоспособности амортизатора транспортного средства.
Предлагаемый амортизатор транспортного средства может быть использован на всех видах подвижного состава: локомотивах, вагонах, трамваях и автомобилях.