Гидравлический амортизатор

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции гидравлических амортизаторов.
Известен гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, снабженный рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, сальник штока с обоймой сальника штока, шток, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока и снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия и дно резервуара, причем обойма сальника штока выполнена, как единый элемент с сальником штока [патент №RU2111868, дата приоритета 03.10.1996 г., дата публикации 27.05.1998 г., МПК F16F 9/36].
Известен гидравлический амортизатор, содержащий резервуар, снабженный рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, сальник штока, закрепленный обоймой сальника штока, шток, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока и снабженный поршнем и дросселирующими элементами, клапан сжатия и дно резервуара, причем обойма сальника штока имеет цилиндрическую поверхность и осевое отверстие в верхней части [патент №RU78539, дата приоритета 16.07.2008 г., дата публикации 27.11.2008 г., МПК F16F 5/00].
В качестве прототипа выбран гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, снабженный рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, сальник штока, обойму сальника штока, шток, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока и снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия и дно резервуара. Причем обойма сальника штока имеет форму пустотелого цилиндра с открытой нижней поверхностью, на верхней поверхности которого выполнено сквозное осевое отверстие, а в нижней части выполнена отбортовка [патент №RU80208, дата приоритета 25.08.2008 г., дата публикации 27.01.2009 г., МПК F16F 5/00].
Основные недостатки прототипа заключаются в том, что обойма сальника штока не обеспечивает прижимную силу, необходимую для надежной фиксации сальника штока на посадочном месте, а сгибы поверхности выполнены под прямым углом, что увеличивает риск возникновения в местах сгиба напряжений, которые могут привести к надрыву места сгиба и дефекту детали.
Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности гидравлического амортизатора.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение надежной фиксации сальника штока на посадочном месте и увеличение срока службы уплотнительного узла штока гидравлического амортизатора.
Гидравлический амортизатор содержит резервуар с размещенным в нем рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, сальник штока, обойму сальника штока, шток, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока и снабженный поршнем с дросселирующими элементами, гайку резервуара, клапан сжатия и дно резервуара, причем обойма сальника штока имеет форму пустотелого цилиндра с открытой нижней частью, осевым отверстием на верхней поверхности и отбортовкой в нижней части. В отличие от прототипа, обойма сальника штока имеет вогнутую верхнюю поверхность, а сгибы поверхностей выполнены со скруглением равным 1,3-1,6 мм.
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.
Сальник штока имеет цилиндрическую форму и может быть выполнен из эластичного материала, например, резины или силикона. Сальник штока содержит сквозное осевое отверстие, на поверхности которого в верхней и нижней частях выполнены радиальные выступы, образующие рабочие кромки. Рабочие кромки могут быть выполнены треугольной, круглой или многогранной формы и должны обеспечивать плотный контакт с поверхностью штока. В нижней части осевого отверстия выполнено две рабочие кромки, в верхней части – одна рабочая кромка. Нижние рабочие кромки обеспечивают герметичность гидравлического амортизатора и не позволяют рабочей жидкости вытечь из резервуара, а верхняя рабочая кромка обеспечивает защиту внутренних узлов от грязи и пыли. Обойма сальника штока представляет собой штампованную деталь, изготовленную из металла, например, стали, алюминия или титана, содержит осевое отверстие и устанавливается между направляющей штока и гайкой резервуара. Обойма сальника штока предназначена для фиксации сальника штока посредством гайки резервуара на посадочном месте, выполненном на выступе направляющей штока.
Обойма сальника штока имеет форму пустотелого цилиндра с открытой нижней частью. Выбор формы и размеров обоймы сальника штока обусловлен формой сальника штока, который установлен через открытую нижнюю часть внутрь обоймы. Отклонения геометрических размеров обоймы сальника штока в большую сторону приведет к люфту сальника штока внутри обоймы, а в меньшую – к деформации сальника штока.
Осевое отверстие, выполненное на верхней поверхности обоймы сальника штока, предназначено для обеспечения возвратно–поступательного движения штока амортизатора, размещенного в осевом отверстии обоймы сальника штока. Отбортовка, выполненная в нижней части обоймы сальника штока, взаимодействует нижней поверхностью с выступом, выполненным на поверхности направляющей штока и являющимся посадочным местом обоймы сальника штока, а верхней поверхностью - с гайкой резервуара, которая обеспечивает прижимную силу, фиксирующую обойму сальника штока на посадочном месте.
Обойма сальника штока имеет вогнутую верхнюю поверхность, при этом сквозное осевое отверстие, выполненное на верхней поверхности, образует загнутую под углом 8-12° кромку сквозного осевого отверстия, взаимодействующую с сальником штока и обеспечивающую постоянную прижимную силу, действующую на сальник штока и удерживающую его на посадочном месте. В случае, когда кромка будет загнута под углом менее 8°, возникает риск снижения прижимающей силы, действующей на сальник штока, а в случае, когда кромка загнута под углом, превышающим 12°, возникает риск повреждения поверхности сальника штока кромкой обоймы сальника штока.
Сгибы поверхности сальника штока, полученные в процессе штамповки детали из листового металла, имеют радиус скруглений 1,3-1,6 мм. Это обеспечивает равномерное распределение нагрузки в момент получения сгиба поверхности детали штампом, а также при воздействии на сгибы поверхности обоймы сальника штока нагрузок, создаваемых в процессе эксплуатации гидравлического амортизатора сальником штока. В случае, когда радиус скругления будет менее 1,3 мм, увеличивается риск повреждения штампом места сгиба поверхности обоймы сальника штока, а в случае, когда радиус скругления будет больше 1,6 мм, возрастает риск появления зазора между внутренней поверхностью обоймы сальника штока и поверхностью сальника штока и потери фиксации сальника штока на посадочном месте.
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 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.
Гайка резервуара выполнена в виде цилиндра с центральным сквозным осевым отверстием, на внешней поверхности которого нанесена резьба, предназначенная для монтажа гайки резервуара в верхней части резервуара. Гайка резервуара обеспечивает фиксацию обоймы сальника штока с установленным внутрь сальником штока, направляющей штока и рабочего цилиндра путем прижатия этих элементов к дну резервуара в процессе ее монтажа. Внешний диаметр гайки резервуара равен внутреннему диаметру верхней части резервуара.
Клапан сжатия гидравлического амортизатора содержит корпус, форма которого повторяет форму рабочего цилиндра и может быть выполнен из металла или композитных материалов. Корпус может содержать одно или несколько сквозных отверстий или каналов. Клапан сжатия обеспечивает центрирование рабочего цилиндра в резервуаре гидравлического амортизатора.
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 существенными отличительными признаками:
обойма сальника штока имеет вогнутую верхнюю поверхность, на которой выполнено сквозное осевое отверстие, в результате чего образуется загнутая кромка, взаимодействующая с сальником штока и обеспечивающая его дополнительную прижимную силу;
сгибы поверхности выполнены со скруглением равным 1,3-1,6 мм, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки на сгибаемую поверхность детали и снижение концентрации напряжений, возникающих в материале детали при выполнении сгиба и, как следствие, снижение риска возникновения надлома или надрыва материала детали в месте сгиба при дальнейшей эксплуатации гидравлического амортизатора.
Отличительные признаки, которыми характеризуется заявляемая полезная модель, позволяют обеспечить дополнительную прижимную силу, действующую на сальник штока, и снизить риск возникновения надлома или надрыва материала детали в месте сгиба, за счет чего достигается технический результат, заключающийся в обеспечении надежной фиксации сальника штока на посадочном месте и увеличении срока службы узла уплотнения штока гидравлического амортизатора, благодаря чему увеличивается надежность 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 поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 – общий вид амортизатора.
Фиг. 2 – обойма сальника штока.
Фиг. 3 – вид установленной обоймы сальника штока.
Гидравлический амортизатор содержит резервуар 1 с рабочим цилиндром 2, установленным внутрь резервуара 1, причем рабочий цилиндр 2 содержит установленный в него шток 3, снабженный поршнем 4 и дросселирующими элементами 5 и подвижно закрепленный в осевом отверстии направляющей 6 штока, содержащей узел уплотнения штока, представленный сальником 7 штока и обоймой 8 сальника штока, неподвижно закрепленных на посадочном месте, выполненном на поверхности направляющей 6 штока и зафиксированные за буртик 9 обоймы сальника штока посредством гайки 10 резервуара гидравлического амортизатора. Причем обойма 8 сальника штока имеет сквозное осевое отверстие с загнутой внутрь кромкой 11 и скругленные сгибы 12 поверхности.
Шток 3 вместе с поршнем 4 при эксплуатации гидравлического амортизатора совершают возвратно-поступательные движения в рабочем цилиндре 2. При перемещении штока 3 с поршнем 4 вниз рабочая жидкость под давлением поршня 4 через дросселирующие элементы 5 перетекает из подпоршневой части в надпоршневую часть рабочего цилиндра 2. Часть объема рабочей жидкости при ходе сжатия перетекает через клапан 13 сжатия в полость резервуара 1.  При движении штока 3 вверх рабочая жидкость под давлением поршня 4, через дросселирующие элементы 5, перетекает из надпоршневой части в подпоршневую, а созданное поршнем 4 разрежение в рабочем цилиндре 2 затягивает через клапан 13 сжатия рабочую жидкость из полости резервуара 1. Таким образом, работа, которую выполняет рабочая жидкость, гасит колебания, возникающие при эксплуатации гидравлического амортизатора.
В процессе выполнения штоком 3 возвратно–поступательных движений, наружная поверхность штока 3 взаимодействует с рабочими кромками осевого отверстия сальника 7 штока, вследствие чего сальник 7 воспринимает нагрузку. Обойма 8 сальника штока посредством согнутой кромки 11 осевого отверстия обеспечивает прижимную силу, которая удерживает сальник 7 штока на посадочном месте, ограничивая степень его свободы во всех направлениях, а сгибы 12 поверхности обоймы сальника штока обеспечивают равномерное распределение скручивающей и вибрационной нагрузки возникающей в процессе эксплуатации гидравлического амортизатора, в результате чего обеспечивается надежная фиксация сальника 7 штока на посадочном месте и увеличивается срок службы уплотнительного узла штока гидравлического амортизатора.