ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР
HYDRAULIC DAMPER

Область техники изобретения
Настоящее изобретение относится к гидравлическому демпферу, гасящему ударное воздействие при остановке перемещающегося объекта при использовании сопротивления потока масла.
Уровень техники изобретения
Гидравлический демпфер, например, как описано в опубликованной японской заявке на патент №2006-250309, имеет конфигурацию, в которой поршневая полость цилиндрической трубки заполнена маслом, таким как минеральное масло, и тормозящий поршень расположен в поршневой полости в положении, при котором зазор для перетока масла остается на внешней периферии поршня, и шток, соединенный с поршнем, проходит по направлению наружу от цилиндрической трубки. Затем кинетическая энергия перемещающегося объекта поглощается сопротивлением потока масла, текущего через зазор для перетока масла, когда поршень перемещен посредством соударения с перемещающимся объектом на ведущем конце штока.
Шток, который всегда возвращается возвратной пружиной к начальному положению, повторяет процесс перемещения к начальному положению посредством побуждающего усилия возвратной пружины после того, как перемещающийся объект соударяется и возвращен к положению амортизации. В это время, так как на поверхности штока образована масляная пленка из-за прилипания масла, заполняющего поршневую полость, масло в поршневой полости постепенно течет наружу через шток посредством повторения перемещений вперед-назад. В результате демпфирующая способность демпфера понижается, в то время как количество масла в поршневой полости постепенно уменьшается, и, таким образом, гидравлический демпфер изнашивается.
Чтобы предотвратить понижение демпфирующей способности, вызванное таким сокращением количества масла, демпфер может быть сконструирован, например, как показано на фиг.3. Точнее, отдельно от поршневой полости 23, в которой размещены поршень 21 и масло 22, во внутренней части цилиндрической трубки 20 обеспечен резервуар 24, сообщающийся с поршневой полостью 23. Масло 22 в резервуаре 24 всегда находится под давлением с помощью пружины 26 посредством нагнетательного поршня 25. Даже при том, что масло в поршневой полости течет наружу с помощью штока 27, количество масла в поршневой полости 23 всегда поддерживается постоянным так, чтобы масло, соответствующее уменьшившемуся количеству, пополняется из резервуара 24.
Таким образом, демпфер, имеющий такую конструкцию, разработан, чтобы поддерживать масло под давлением в резервуаре 24 с помощью пружины 26 посредством нагнетательного поршня 25. Поэтому конструкция сложна не только для приложения давления, но также и необходимо значительное пространство для размещения нагнетательного поршня 25 и пружины 26, что представляет собой проблему, так как осевая длина демпфера увеличивается.
Патентный документ 1: японская нерассмотренная патентная заявка №2006-250309.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Техническая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить гидравлический демпфер простой и уменьшенной конструкции, способный к поддержанию в поршневой полости постоянного количества масла без использования пружины, нагнетательного поршня или тому подобного.
Чтобы решить вышеупомянутую проблему, гидравлический демпфер настоящего изобретения содержит: цилиндрическую трубку, имеющую первый торец и второй торец на ее обоих концах в направлении осевой линии и также имеющую промежуточную стенку между этими двумя торцами; поршневую полость и регулирующую полость, которые образованы между промежуточной стенкой и первым торцом и между промежуточной стенкой и вторым торцом соответственно, чтобы взаимно сообщаться через сообщающуюся часть, образованную в промежуточной стенке; масло, заключенное в поршневой полости и регулирующей полости в нагнетенном состоянии; элемент регулировки давления, который поддерживает давление посредством управления снаружи; поршень, который перемещается в осевом направлении в положение, которое сохраняет зазор для перетока, через который масло течет между внутренней периферией поршневой полости и внешней периферией поршня внутри поршневой полости; шток, установленный на поршне, чтобы проходить через промежуточную стену, регулирующую полость и второй торец, ведущий конец которого выведен за пределы цилиндрической трубки; и упругий элемент, который расположен в регулирующей полости и сжат посредством вытесняющего усилия масла в исходном положении, когда шток находится в нерабочем положении так, чтобы образовать резервуар в регулирующей полости благодаря пространству, созданному сжатием, причем упругий элемент упруго удлиняется и сжимается из-за затекания/вытекания масла в/из резервуара посредством действия штока.
В настоящем изобретении необходимо, чтобы размер упругого элемента являлся размером, который заполняет всю регулирующую полость в то время, когда он не сжат.
Кроме того, в настоящем изобретении в первом торце цилиндрической трубки обеспечено впускное отверстие для впуска масла в поршневую полость и регулирующую полость и также обеспечен элемент регулировки давления, служащий заглушкой, закупоривающей впускное отверстие, чтобы быть подвижным вперед-назад, так, чтобы масло нагнеталось посредством перемещения элемента регулировки давления.
В этом случае впускное отверстие образовано из соединительной части отверстия маленького диаметра, открытого в поршневую полость, и части отверстия с внутренней резьбой с большим диаметром, открытой наружу. Элемент регулировки давления образован из соединительной выступающей части с маленьким диаметром, плотно вставленной в соединительную часть отверстия с помощью уплотняющего элемента, и деталь с внешней резьбой большего диаметра ввинчена в деталь с внутренней резьбой. С помощью такой конфигурации масло находится в нагнетенном состоянии после поворота для перемещения вперед элемента регулировки давления.
Также в настоящем изобретении второй торец может иметь муфту цилиндрической формы, проходящую вдоль штока к положению промежуточной стенки. Регулирующая полость может быть образована между внешней периферией муфты и внутренней периферией цилиндрической трубки, и упругий элемент может быть расположен между внешней периферией муфты и внутренней периферией цилиндрической трубки.
В этом случае промежуточная стенка может быть образована на ведущем конце муфты.
Преимущества
Согласно настоящему изобретению обеспечен гидравлический демпфер с простой и уменьшенной конструкцией, способной удерживать постоянное количество масла в поршневой полости, не используя пружину, нагнетательный поршень или подобное.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид в сечении гидравлического демпфера в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 - вид в сечении, изображающий положение, где имеется недостаток масла в резервуаре гидравлического демпфера настоящего изобретения.
Фиг.3 - вид в сечении гидравлического демпфера, который требует улучшения.
Описание вариантов осуществления
Фиг.1 и 2 изображают один вариант осуществления гидравлического демпфера согласно настоящему изобретению. Демпфер имеет цилиндрическую трубку 1. Цилиндрическая трубка 1 имеет первый торец 2, расположенный со стороны ближнего конца в направлении осевой линии L, второй торец 3, расположенный со стороны ведущего конца, и промежуточную стенку 12, расположенную посередине между ними. Кроме того, цилиндрическая трубка 1 внутри содержит поршневую полость 4 и регулирующую полость 13, которые образованы между промежуточной стенкой 12 и первым торцом 2 и между промежуточной стенкой 12 и вторым торцом 3 соответственно, чтобы взаимно сообщаться через сообщающуюся часть 12a промежуточной стенки 12; масло 18, заполняющее поршневую полость 4 и регулирующую полость 13 в нагнетенном состоянии; поршень 6 демпфера, который перемещается в направлении осевой линии L во внутренней части поршневой полости 4; шток 7, установленный на поршне 6, ведущий конец которого выведен за пределы цилиндрической трубки 1, и расширяющийся упругий элемент 8, который всегда поддерживает масло 18 в нагнетенном состоянии.
Цилиндрическая трубка 1 и первый торец 2 выполнены как одно целое. Впускное отверстие 9 для подачи масла 18 в цилиндрическую трубку 1 образовано в середине сечения первого торца 2. Впускное отверстие 9 закупорено заглушкой, служащей элементом 10 регулировки давления для того, чтобы поддерживать поступившее масло 18 в нагнетенном состоянии.
Впускное отверстие имеет соединительную часть 9а отверстия маленького диаметра, открытую в поршневую полость 4, и часть 9b отверстия с внутренней резьбой с большим диаметром, открытую к наружной части, при этом сообщающуюся с окружающей средой. С другой стороны элемент 10 регулировки давления имеет соединительную выступающую часть 10а с маленьким диаметром со стороны ведущего конца, которая плотно вставлена в соединительную часть 9а отверстия посредством уплотняющего элемента 17, и деталь 10b с внешней резьбой большего диаметра, которая ввинчена в часть 9b отверстия с внутренней резьбой. Масло 18 в цилиндрической трубке 1 находится под избыточным давлением посредством поворота элемента 10 регулировки давления для перемещения вперед.
Второй торец 3, который образован отдельно от цилиндрической трубки 1, плотно вставлен в цилиндрическую трубку 1 с помощью кольцевого уплотнения 15. Второй торец 3 имеет как неотъемлемую часть блокировочную часть 3a, которая закрывает ведущую концевую часть цилиндрической трубки 1, и цилиндрическую муфту 3b, которая проходит к внутренней стороне цилиндрической трубки 1 вдоль внешней периферии штока 7 от блокировочной части 3a. Уплотняющий элемент 16, который герметично вставлен между блокировочной частью 3a и внешней периферией штока 7, закреплен в выточенном углублении 3c, образованном с внешнего края внутренней периферии блокировочной части 3a. Второй торец 3 и уплотнительный элемент 16 закреплены в установочном положении с помощью кольцевого фиксирующего элемента 11, закрепленного на концевой части цилиндрической трубки 1.
При этом муфта 3b, как показано на фиг.1 и 2, выполнена так, чтобы быть удлиненной в осевом направлении цилиндрической трубки 1, и выполнена так, чтобы также функционировать как опора и направляющая для штока 7. При этом даже если изгибающая нагрузка действует на шток 7, шток 7 может быть перемещен вперед и назад в соответствующем направлении. Соответственно, возможно предотвратить перемещение поршня 6 от положения, в котором он может быть разрушен, когда поршень 6 входит в контакт с поверхностью стенки поршневой полости 4. Это дает возможность упругой прокладке стабильно выдерживать ударные нагрузки.
Промежуточная стенка 12 обеспечена как единое целое на ведущем конце муфты 3b. Поршневая полость 4 образована между промежуточной стенкой 12 и первым торцом 2, и регулирующая полость 13 образована между промежуточной стенкой 12 и блокировочной частью 3а второго торца 3. Соответственно, поршневая полость 4 расположена со стороны ближнего конца цилиндрической трубки 1, регулирующая полость 13 расположена со стороны ведущего конца цилиндрической трубки 1.
Однако промежуточная стенка 12 может быть образована отдельно от муфты 3b и соединена с муфтой 3b. Альтернативно промежуточная стенка 12 может быть образована как одно целое с цилиндрической трубкой 1. Дополнительно промежуточная стенка 12 может быть образована как независимый элемент и плотно вставлена в цилиндрическую трубку 1 так, что промежуточная стенка 12 была приведена в контакт с ведущим концом муфты 3b.
Поршень 6, имеющий меньший внешний диаметр, чем внутренний диаметр поршневой полости 4, размещен в поршневой полости 4, чтобы быть перемещаемым в направлении осевой линии L цилиндрической трубки 1, с зазором S, поддерживаемым в том месте, где масло 18 течет между внешней периферией поршня 6 и внутренней периферией цилиндрической трубки 1. Кроме того, между поршнем 6 и первым торцом 2 расположена возвратная пружина 14, которая всегда побуждает поршень 6 к перемещению в начальное положение (положение верхней половины фиг.1), где поршень 6 приведен в контакт с промежуточной стенкой 12. Затем, когда поршень 6 перемещается к положению амортизации, изображенному в нижней половине фиг.1, от начального положения, масло 18 в части 4a полости с передней стороны между поршнем 6 и первым торцом 2 перемещается к части 4b полости со стороны штока между поршнем 6 и промежуточной стенкой 12 через зазор S, в то же время когда поршень 6 возвращается к начальному положению из положения амортизации, масло 18 в части 4b полости со стороны штока перемещается в часть 4a полости с передней стороны через зазор S. В этом случае, одновременно, масло 18 в части 4b полости со стороны штока может переместиться в часть 4a полости с передней стороны через зазор P, образованный между штоком 7 и поршнем 6.
Кроме того, ближайшая концевая часть штока 7 соединена с поршнем 6, и поршень 6 и шток 7 как одно целое перемещаются вперед и назад в направлении осевой линии L цилиндрической трубки 1.
Шток 7 проходит через промежуточную стенку 12 и второй торец 3. Ведущая концевая часть штока 7 выведена за пределы цилиндрической трубки 1, и движущийся объект, который должен тормозиться, сталкивается с ведущей концевой частью. Когда ударное воздействие, вызванное движущимся объектом, приложено к штоку 7, поршень 6 выдвигается штоком 7 и отводится назад к первому торцу 2 в поршневой полости 4, и когда действующее усилие движущегося объекта устранено, поршень 6 и шток 7 продвигаются посредством приведения в действие возвратной пружины 14, чтобы возвратиться к начальному положению.
Регулирующая полость 13 является полостью цилиндрической формы, окружающей шток 7. Регулирующая полость 13 образована между внешней периферией муфты 3b цилиндрической формы, образованной на втором торце 3, и внутренней периферией цилиндрической трубки 1. Внешний диаметр регулирующей полости 13 выполнен больше, чем внутренний диаметр поршневой полости 4.
Упругий элемент 8 цилиндрической формы размещен в регулирующей полости 13, чтобы быть растяжимым в направлении осевой линии L и в диаметральном направлении цилиндрической трубки 1. Упругий элемент 8 может быть выполнен из микропористой резины, изготовленной из растяжимой пенорезины (например, пенорезины, изготовленной из нитрилового каучука (NBR) или синтетической пенорезины), имеющей закрытые поры. Упругий элемент 8 расположен в регулирующей полости 13 так, чтобы окружать муфту 3b. В начальном положении, где шток 7 занимает положение ведущего конца, упругий элемент 8 находится в эластично сжатом состоянии посредством давления нагнетенного масла 18. Резервуар 5 образован в регулирующей полости 13 посредством пространства, созданного благодаря его сжатию.
Необходимо, чтобы длина в направлении осевой линии L, и внутренний диаметр, и внешний диаметр упругого элемента 8 в несжатом состоянии были бы приблизительно равны соответствующим параметрам регулирующей полости 13, или немного меньше, или немного больше, чем они. Другими словами, предпочтительный размер упругого элемента 8 таков, чтобы приблизительно заполнять всю регулирующую полость 13. В этом случае резервуар 5 в регулирующей полости 13 не образован.
При этом состояние, когда упругий элемент 8 перемещается в сторону второго торца 3, изображено на иллюстрированном примере. Однако упругий элемент 8 не обязательно постоянно занимает такое положение, и в некоторых случаях упругий элемент 8 занимает центральную часть или другое положение в регулирующей полости 13.
Резервуар 5 сообщается с поршневой полостью 4 через сообщающуюся часть 12a, образованную на промежуточной стенке 12. Соответственно, масло 18, поступившее внутрь поршневой полости 4, и резервуар 5 находятся в нагнетенном состоянии, возникшим под воздействием упругого усилия восстановления сжатого упругого элемента 8.
Резервуар 5 поглощает разницу объема между обеими частями полости 4a, 4b после получения части масла 18, текущего к части 4b полости со стороны штока от части 4a полости с передней стороны, то есть масло, соответствующее объему штока 7, входит в часть 4b полости со стороны штока, когда поршень 6 и шток 7 начинают отходить от начального положения, которое является положением ведущего конца, чтобы переместиться в положение амортизации. Так как количество текущего масла 18 отличается в зависимости от положения поршня 6, объем резервуара 5 изменяется в соответствии с количеством масла 18. Точнее, когда поршень 6 нажат, чтобы переместиться в положение амортизации, количество масла, текущего в резервуар 5, постепенно становится больше, так чтобы объем резервуара 5 был увеличен, и степень сжатия упругого элемента 8 постепенно становится больше. Напротив, когда поршень 6 возвращен к начальному положению от положения амортизации, масло вытекает из резервуара 5 так, чтобы упругий элемент 8 был удлинен и объем резервуара 5 уменьшен.
Далее будет описано функционирование гидравлического демпфера, имеющего вышеупомянутую конфигурацию. Когда демпфер не функционирует, поршень 6 выдвинут к возвратной пружине 14 и занимает начальное положение, когда поршень 6 входит в контакт с промежуточной стенкой 12, как показано в верхней половине фиг.1. В это время резервуар 5 образован в регулирующей полости 13 сжатым упругим элементом 8, и масло 18 в цилиндрической трубке 1 находится в нагнетенном состоянии под действием силы восстановления упругого элемента 8.
Когда перемещающийся объект сталкивается со штоком 7 в этом положении, поршень 6 выдвинут штоком 7 и перемещается в положение амортизации, как показано на нижней половине фиг.1. Затем масло 18 в части 4a полости с передней стороны течет к части 4b полости со стороны штока через зазор S внешней периферии поршня 6 посредством перемещения поршня 6 и штока 7, так чтобы кинетическая энергия перемещающегося объекта в это время была поглощена сопротивлением потока. Масло, соответствующее объему штока 7, входящее в часть 4b полости со стороны штока наряду с маслом 18, текущим в часть 4b полости со стороны штока, течет в резервуар 5 и дополнительно сжимает упругий элемент 8, чтобы увеличить объем резервуара 5.
Когда сила воздействия перемещающегося объекта не приложена к штоку 7, поршень 6 и шток 7 возвращаются в начальное положение, которое является ведущим концом, посредством силы приведения в действие возвратной пружины 14. В это время масло вытеснено из резервуара 5 посредством упругого возвратного усилия упругого элемента 8, и масло течет в часть 4a полости с передней стороны через часть 4b полости со стороны штока, которая позволяет возврат поршня 6. Кроме того, сжатый упругий элемент 8 восстанавливается вместе с выходом масла из резервуара 5, что приводит к начальному состоянию, изображенному на верхней половине фиг.1.
Повторение функционирования демпфера заставляет шток 7 повторять перемещение вперед-назад, масло 18 постепенно течет к внешней стороне, налипая на поверхность штока 7, и количество масла в поршневой полости 4 постепенно уменьшается. В этом случае, как показано на фиг.2, масло 18 в резервуаре 5 вытеснено посредством упругого возвратного усилия упругого элемента 8 только в количестве, соответствующем уменьшению, которое пополнило поршневую полость 4. В результате количество масла в поршневой полости 4 всегда поддерживается постоянным.
Когда объем резервуара 5 уменьшается, так как количество масла в поршневой полости 4 уменьшается, степень сжатия упругого элемента 8 также уменьшается, так чтобы сила давления масла уменьшалась. Когда необходимо увеличить силу давления на упругий элемент 8, увеличивая объем резервуара 5 по сравнению с таким состоянием, давление масла может быть увеличено затягиванием элемента 10 регулировки давления.
Таким образом, резервуар 5 образован сжатием упругого элемента 8 с помощью вытесняющей силы масла, и масло вытесняется из резервуара 5 в соответствии с количеством, соответствующим уменьшению масла в поршневой полости 4, основанной на упругом возвратном усилии упругого элемента 8. Поэтому, например, по сравнению со случаем, где используется нагнетательный поршень и пружина, конфигурация становится простой, потому что используется небольшое число деталей и становится возможным уменьшить демпфер, уменьшая длину демпфера в направлении осевой линии L.
В варианте осуществления цилиндрический упругий элемент 8 выполнен в виде твердой детали из пены, имеющей закрытые поры, но может быть использована любая конфигурация, при условии что упругий элемент 8 может вызвать объемное изменение посредством гидравлического действия. Например, упругий элемент 8 может быть выполнен в виде надувной камеры при использовании гибкого и непористого материала, такого как каучук. Кроме того, упругий элемент 8 может быть выполнен посредством сгиба пластины пористого материала в цилиндрическую форму в соответствии с внутренней формой регулирующей полости.
Перечень ссылочных позиций
1. цилиндрическая трубка
2. первый торец
3. второй торец
3b. муфта
4. поршневая полость
5. резервуар
6. поршень
7. шток
8. упругий элемент
9. впускное отверстие
9a. соединительная часть отверстия
9b. часть отверстия с внутренней резьбой
10. элемент регулировки давления
10a. соединительная часть выступа
10b. часть с наружной резьбой
12. промежуточная стенка
12a. сообщающаяся часть
13. регулирующая полость
17. уплотняющий элемент
18. масло
L осевая линия
S зазор