Гидравлический амортизатор

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции гидравлических амортизаторов.
Известен гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, с размещенным в нем рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, снабженный поршнем, клапан сжатия, содержащий тарелку клапана сжатия и дно резервуара, причем тарелка клапана сжатия имеет цилиндрический выступ в центральной части верхней поверхности и концентрические отверстия. [Патент №RU 78539, дата приоритета: 16.07.2008 г. дата публикации: 27.11.2008 г. МПК: F16F 5/00].
Известен гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, снабженный рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, снабженный поршнем, клапан сжатия, снабженный тарелкой клапана сжатия с плоской нижней поверхностью и концентрическими отверстиями, и дно резервуара. [Патент №RU 2162970, дата приоритета: 16.11.1998 г. дата публикации: 27.08.2000 г. МПК: F16F 9/06, B60G 11/26].
В качестве прототипа выбран гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, снабженный рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока и снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия, снабженный тарелкой клапана сжатия и пакетом дисков, и дно резервуара, причем тарелка клапана сжатия содержит сквозные концентрические отверстия и цилиндрический выступ в центральной части нижней поверхности. [Патент №RU 24942955, дата приоритета: 03.04.2012 г. дата публикации: 27.09.2013 г. МПК: F16F 1/18, F16F 9/49].
Основные недостатки прототипа заключаются в том, что расположение и количество концентрических отверстий, выполненных на поверхности тарелки клапана сжатия, не обеспечивает равномерного и плавного перетекания рабочей жидкости, а цилиндрический выступ в центральной части имеет высокое гидродинамическое сопротивление потоку рабочей жидкости, что в совокупности способствует вспениванию рабочей жидкости и ухудшению демпфирующих характеристик гидравлического амортизатора.
Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности гидравлического амортизатора.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является снижение риска вспенивания рабочей жидкости гидравлического амортизатора.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Гидравлический амортизатор, содержит резервуар, с размещенным в нем рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока и снабженный поршнем с дросселирующими элементами, дно резервуара и клапан сжатия, снабженный тарелкой клапана сжатия, содержащей сквозные концентрические отверстия и выступ в центральной части нижней поверхности. В отличие от прототипа тарелка клапана сжатия содержит шесть сквозных отверстий, при этом сквозные отверстия, выполненные на поверхности тарелки клапана сжатия выполнены концентрично относительно центра тарелки и равноудалены друг от друга, а выступ, выполненный в центральной части нижней поверхности тарелки клапана сжатия имеет форму усеченного конуса.
Резервуар имеет цилиндрическую форму и изготовлен из металла, выполняет конструкционные и защитные функции. Внутри резервуара располагаются основные конструктивные узлы и элементы, а также рабочая жидкость или газ. Для правильной работы гидравлического амортизатора резервуар должен быть герметичен и не иметь перегибов, обладать прочностью и жесткостью.
Рабочий цилиндр имеет форму, обусловленную формой выбранного поршня гидравлического амортизатора, и может быть изготовлен из металла. В рабочем цилиндре последовательно расположены: направляющая штока, шток, поршень, гайка штока, клапан сжатия. В рабочем цилиндре происходит процесс поглощения колебаний, создаваемых поршнем гидравлического амортизатора, рабочей жидкостью и преобразование их в тепловую энергию. Излишки рабочей жидкости перетекают в резервуар через клапан сжатия, установленный в нижней части рабочего цилиндра. Рабочий цилиндр расположен внутри резервуара, при этом в верхней части он фиксируется направляющей штока.
Направляющая штока содержит корпус цилиндрической формы, который может быть изготовлен из металла, керамики, или из металлокерамики. В центре корпуса направляющей штока выполнено сквозное осевое отверстие, оснащенное уплотнительными и антифрикционными элементами, в которое установлен шток, поверхность которого образует с поверхностью осевого отверстия подшипник скольжения, выполняющий направляющие функции и обеспечивающий вращательную и возвратно - поступательную подвижность штока, необходимую для работы гидравлического амортизатора. Направляющая штока устанавливается в верхней части резервуара, обеспечивает неподвижность рабочего цилиндра относительно резервуара и герметизирует гидравлический амортизатор.
Шток имеет цилиндрическую форму и представляет собой металлический стержень, покрытый снаружи слоем хрома, уменьшающего силы трения, возникающие между поверхностью штока и поверхностью осевого сквозного отверстия направляющей штока. Длина штока обусловлена конструктивными особенностями крепления к неподрессоренным массам транспортного средства, а также областью применения гидравлического амортизатора. В нижней части штока выполнено посадочное место для поршня с дросселирующими элементами, а на конце нижней части штока нанесена резьба для установки гайки штока, неподвижно фиксирующей поршень с дросселирующими элементами на посадочном месте.
Поршень имеет преимущественно цилиндрическую форму, его размеры обусловлены конструктивными особенностями и областью применения гидравлического амортизатора. Поршень может быть изготовлен из металла или композитных материалов. Поршень имеет сквозное осевое отверстие, в которое вставляется шток, а также содержит концентрические сквозные отверстия, которые играют роль дросселирующих элементов. Часть рабочего цилиндра, находящаяся над поршнем, является надпоршневой, а часть рабочего цилиндра, находящаяся под поршнем, является подпоршневой. Поршень, прикрепленный к штоку амортизатора, совершает возвратно поступательные движения в рабочем цилиндре, а рабочая жидкость, перетекающая через сквозные концентрические отверстия дросселирующей системы поршня, поглощает колебания, создаваемые поршнем, совершая тем самым работу по превращению поступательных движений в тепловую энергию.
Клапан сжатия гидравлического амортизатора содержит корпус, форма наружной поверхности которого повторяет форму рабочего цилиндра, форма нижней поверхности корпуса повторяет форму верхней поверхности дна резервуара. Корпус клапана сжатия может быть изготовлен из металла, например алюминия, стали, чугуна или композитных материалов. Корпус клапана сжатия имеет сквозное осевое отверстие и каналы на нижней поверхности, предназначенные для перепускания рабочей жидкости.
Внутри корпуса клапана сжатия размещен пакет пластин, имеющих цилиндрическую форму и сквозное осевое отверстие, и выполненных из металла, выбор которого зависит от требуемых характеристик упругости пластин. Пакет пластин прикрывает сквозное осевое отверстие корпуса клапана сжатия и обеспечивает регулирование скорости потока рабочей жидкости перетекающей через клапан сжатия.
Тарелка клапана сжатия расположена сверху пакета пластин и прикрывает нижней поверхностью сквозное осевое отверстие пакета пластин, обеспечивая регулирование количества рабочей жидкости, проходящей через клапан сжатия. Тарелка клапана сжатия может быть изготовлена из металла, например, из стали, алюминия, титана, и иметь форму цилиндра, обусловленную формой корпуса клапана сжатия. Тарелка клапана сжатия закреплена на посадочном месте посредством упруго деформируемой обоймы клапана сжатия, которая установлена сверху корпуса клапана сжатия и взаимодействует с тарелкой клапана сжатия через ее плоскую верхнюю поверхность, обеспечивая прижимную силу всей конструкции. Дополнительную прижимную силу может создавать пружина, установленная между обоймой и верхней поверхностью тарелки клапана сжатия.
Тарелка клапана сжатия содержит шесть сквозных концентрических отверстий, равноудаленных друг от друга. Шесть сквозных концентрических отверстий предназначены для перепускания и регулирования скорости потока рабочей жидкости, перетекающей через клапан сжатия, и расположены таким образом, чтобы поток имел прямолинейное направление и не имел возможности задерживаться над верхней и под нижней поверхностью тарелки клапана сжатия, ухудшая демпфирующие характеристики гидравлического амортизатора.
В случае, когда выполнено более шести концентрических сквозных отверстий, а их взаимное расположение ассиметрично относительно друг друга, повышается риск возникновения завихрений рабочей жидкости, перетекающей через клапан сжатия, и существует риск разрушения тарелки клапана сжатия вследствие высокой концентрации отверстий. В случае, когда на поверхности тарелки клапана сжатия выполнено менее шести сквозных отверстий, расстояние, образующееся между отверстиями, увеличивает риск завихрения потока рабочей жидкости над верхней и под нижней поверхностью тарелки клапана сжатия и, как следствие, потери прямолинейности направления потока рабочей жидкости, что приведет к вспениванию рабочей жидкости.
Нижняя поверхность тарелки клапана сжатия содержит выступ, который обеспечивает необходимый зазор между нижней поверхностью тарелки клапана сжатия и верхней поверхностью пакета пластин клапана сжатия, обеспечивающий возможность перетекания рабочей жидкости через клапан сжатия. Выступ, выполненный в центральной части нижней поверхности тарелки клапана сжатия, имеет форму усеченного конуса, за счет чего нижняя поверхность имеет низкое гидродинамическое сопротивление потоку рабочей жидкости, перетекающей вдоль этой поверхности. В случае, когда выступ имеет цилиндрическую форму, прямоугольные грани выступа создают высокое гидродинамическое сопротивление потоку перетекающей рабочей жидкости и увеличивают риск ее перегрева. В случае, когда выступ имеет тэтраэдальную или пирамидальную форму, увеличивается риск того, что не будет обеспечен зазор между нижней поверхностью тарелки клапана сжатия и верхней поверхностью пакета пластин клапана сжатия, что приведет к заклиниванию и выходу из строя клапана сжатия.
Дно резервуара изготовлено методом листовой штамповки из металла, имеет форму тарелки и крепится к резервуару неразъемным способом, например, методом сварки, либо может представлять с резервуаром единый элемент. Дно резервуара обеспечивает герметичность и точку опоры для узлов гидравлического амортизатора, расположенных внутри резервуара. К нижней поверхности дна резервуара могут быть присоединены различными способами элементы, обеспечивающие крепление гидравлического амортизатора к неподрессоренным массам транспортного средства, например, проушина или кронштейн.
Заявляемая полезная модель обладает новыми ранее неизвестными существенными отличительными признаками, заключающимися в том, что:
- тарелка клапана сжатия содержит шесть сквозных концентрических отверстий, равноудаленных друг от друга. Промежутки, образованные между сквозными концентрическими отверстиями, способствуют прямолинейному движению рабочей жидкости через клапан сжатия из рабочего цилиндра в резервуар и обратно и снижают риск ее завихрений в полостях, образованных сверху и снизу промежутков.
- выступ, выполненный в центральной части нижней поверхности тарелки клапана сжатия имеет форму усеченного конуса и образует поверхность с низким гидродинамическим сопротивлением потоку рабочей жидкости, снижая риск ее завихрения при взаимодействии с ней.
Отличительные признаки, которыми обладает заявляемая полезная модель, одновременно обеспечивают снижение риска завихрения рабочей жидкости в полостях, образованных сверху и снизу промежутков между сквозными концентрическими отверстиями тарелки клапана сжатия и снижает риск завихрения рабочей жидкости при взаимодействии с нижней поверхностью тарелки клапана сжатия, что обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в снижении риска вспенивания рабочей жидкости и повышении надежности гидравлического амортизатора.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - Гидравлический амортизатор с установленной тарелкой клапана сжатия.
Фиг. 2 - Тарелка клапана сжатия.
Фиг. 3 - Клапан сжатия с установленной тарелкой клапана сжатия.
Гидравлический амортизатор содержит резервуар 1, с размещенным в нем рабочим цилиндром 2, содержащим направляющую 3 штока, шток 4, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей 3 штока и снабженный поршнем 5 с дросселирующими элементами 6, клапан 7 сжатия, установленный на дно 8 резервуара, причем клапан 7 сжатия содержит корпус 9 клапана сжатия, пакет 10 пластин, тарелку 11 клапана сжатия, обойму 12 клапана сжатия и пружину 13.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Шток 4 вместе с поршнем 5 при эксплуатации гидравлического амортизатора, совершают возвратно-поступательные движения в рабочем цилиндре 2. При перемещении штока 4 с поршнем 5 вниз рабочая жидкость под давлением поршня 5 через дросселирующие элементы 6 перетекает из подпоршневой части в надпоршневую часть рабочего цилиндра 2. При этом часть объема рабочей жидкости перетекает через клапан 7 сжатия, в полость резервуара 1, проходя через отверстия обоймы 12 клапана сжатия, затем через отверстия тарелки 11 клапана сжатия, преодолев сопротивление, которое создано пружиной 13 и обоймой 12 клапана сжатия, огибая выступ 14, выполненный в центральной части тарелки 11 клапана сжатия, рабочая жидкость прямолинейно движется и попадает в отверстие пакета 10 пластин и, перетекая через сквозное осевое отверстие корпуса 9 клапана сжатия, устремляется по каналам 15 корпуса клапана сжатия в полость резервуара 1. При движении штока 4 вверх рабочая жидкость под давлением поршня 5 через дросселирующие элементы 6 перетекает из надпоршневой части в подпоршневую часть, а созданное поршнем 6 разрежение в рабочем цилиндре 2 затягивает через клапан 7 сжатия рабочую жидкость из полости резервуара 1, таким образом, рабочая жидкость протекая по каналам 15 корпуса клапана сжатия попадает в сквозное осевое отверстие корпуса 9 клапана сжатия, затем в отверстие пакета 10 пластин и, преодолев сопротивление тарелки 11 клапана сжатия, прижатой обоймой 12 тарелки клапана сжатия, рабочая жидкость огибает выступ 14, выполненный в центральной части нижней поверхности тарелки 11 клапана сжатия и прямолинейно, без завихрений, движется через отверстия тарелки 11 клапана сжатия в подпоршневую часть рабочего цилиндра 2, таким образом снижается риск вспенивания рабочей жидкости и повышается надежность гидравлического амортизатора.