АМОРТИЗАТОР С ПЛАВАЮЩИМ ЦИЛИНДРОМ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к амортизирующим устройствам подвески, и может быть использована в передних и задних гидравлических и гидропневматических амортизаторах легковых автомобилей.
Известны конструкции гидравлических амортизаторов, установленных, например, на автомобилях ВАЗ-2101…2107 (Ершов Б.В, Легковые автомобили ВАЗ. Конструкции и техническое обслуживание / Б.В. Ершов, М.А. Юрченко. - К.: Высшая школа, 1984, с. 149-154). Амортизаторы состоят из рабочего цилиндра и внешнего резервуара для рабочей жидкости. В рабочем цилиндре размещается поршень, закрепленный на штоке с перепускным клапаном и клапаном отдачи. В нижней части рабочего цилиндра установлен корпус с клапаном сжатия и впускным клапаном.
К основным недостаткам этих амортизаторов следует отнести:
- наличие тряски и дискомфорта на грейдерных или покрытых гравием дорогах даже на средних скоростях;
- плохую управляемость на дорогах с высокой частотой колебаний;
- невысокую эксплуатационную надежность из-за возможных ударов буфера о корпус и ударов поршня о клапан сжатия, приводящих к разрушению и выбиванию последнего;
- недостаточную устойчивость автомобиля при маневрировании на больших скоростях.
В качестве прототипа выбран амортизатор с дифференцированным усилием растяжения-сжатия (патент России 2178743, B60G 17/08, Бюл. №3, 2002 г.), содержащий рабочий цилиндр и внешний резервуар для рабочей жидкости, рабочий поршень со штоком, перепускным клапаном и клапаном отдачи, клапан сжатия и впускной клапан. В бесштоковой полости рабочего цилиндра на пружине установлен дополнительный поршень, а в штоковой полости рабочего цилиндра расположен с возможностью осевого перемещения демпфирующий поршень отдачи, верхняя часть которого взаимодействует с радиальными калиброванными канавками на поверхности.
Указанная совокупность признаков позволяет повысить эксплуатационные свойства подвески за счет увеличения сопротивления усилию сжатия при ухудшении дорожных условий, однако при обратном ходе не позволяет дифференцировать сопротивление усилию растяжения, а также не позволяет изменять жесткость амортизатора по всей длине хода штока в зависимости от меняющихся дорожных условий. В результате этого на больших виражах и ухабах возможны удары верхней части рабочего поршня, то есть пробои амортизатора, и недостаточная устойчивость автомобиля при маневрировании на больших скоростях. Кроме того, калиброванные канавки на торце упругого кольца в процессе его износа приводят с течением времени к снижению демпфирующих свойств.
Целью предлагаемого устройства является повышение стабильности «мягкого хода» амортизатора, комфортности и устойчивости автомобиля независимо от нагрузки и сложности дорожных условий.
Технический результат достигается за счет того, что амортизатор содержит рабочий цилиндр и внешний резервуар для рабочей жидкости, поршень со штоком, перепускным клапаном и клапаном отдачи. Между полостью рабочего цилиндра и цилиндрической поверхностью поршня установлен с возможностью осевого перемещения плавающий цилиндр, внутренняя поверхность которого содержит выполненные равномерно по окружности радиальные продольные сквозные канавки. В верхней и нижней частях указанного плавающего цилиндра выполнены упоры с возможностью взаимодействия соответственно с верхней и нижней торцевыми поверхностями поршня.
На фиг. 1 показан общий вид предлагаемой конструкции амортизатора, на фиг. 2 - сечение А-А плавающего цилиндра с радиальными продольными сквозными канавками.
k
Предложенный амортизатор содержит рабочий цилиндр 1 и внешний резервуар 2 для рабочей жидкости. В рабочем цилиндре 1 расположен поршень 3 со штоком 4, перепускным клапаном 5 и клапаном отдачи 6. Между полостью рабочего цилиндра 1 и цилиндрической поверхностью поршня 3 установлен с возможностью осевого перемещения плавающий цилиндр 7, внутренняя поверхность которого содержит выполненные равномерно по окружности радиальные продольные сквозные канавки 8 длиной L (фиг. 2). В верхней и нижней частях плавающего цилиндра 7 выполнены упоры 9 и 10 с возможностью взаимодействия соответственно с верхней и нижней торцевыми поверхностями поршня 3. Упоры 9 и 10 содержат демпфирующие элементы 11 и 12. В нижней и верхней частях рабочего цилиндра 1 установлены соответственно буфер сжатия 13 и буфер отбоя 14. В нижней части амортизатора закреплен корпус 15 с клапаном сжатия и впускным клапаном.
k
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При движении автомобиля по нормальной дороге без дефектов покрытия и виражей поршень 3 со штоком 4 совершает колебательные движения в зоне L радиальных продольных сквозных канавок 8 плавающего цилиндра 7, соответствующей «мягкому ходу» амортизатора и обеспечивающей комфортную езду. Плавающий цилиндр 7 при этом самоустанавливается относительно рабочего цилиндра 1 в зависимости от загруженности автомобиля. Рабочая жидкость при цикле сжатия через перепускной клапан 5 поршня 3 и радиальные продольные сквозные канавки 8 плавающего цилиндра 7 перетекает из бесштоковой в штоковую полость. Одновременно часть рабочей жидкости через клапан сжатия в корпусе 15 перетекает из бесштоковой полости в полость резервуара 2. Цикл отбоя происходит при движении штока 4 и поршня 3 вверх с перетеканием рабочей жидкости из штоковой в бесштоковую полость через клапан отдачи 6 поршня 3 и радиальные продольные канавки 8 плавающего цилиндра 7. Одновременно часть рабочей жидкости через впускной клапан в корпусе 15 перетекает из плоскости резервуара 2 в бесштоковую полость.
При изменении дорожных условий, например, на грейдерной или покрытой гравием дороге, при резком ходе сжатия или отбоя поршень 3 соответственно достигает упоров 10 или 9 с демпфирующими элементами 12 или 11, продолжая двигаться вниз либо вверх вместе с плавающим цилиндром 7. В этом случае рабочая жидкость перетекает только через соответствующие клапаны сжатия и перепускной 5 (при сжатии) либо клапаны впускной и отдачи 6 (при отбое), перетекание через радиальные продольные сквозные канавки отсутствует, происходит замедление хода штока 4 до полной его остановки. При повороте автомобиля на виражах правый и левый амортизаторы работают по-разному. При крутом правом повороте поршень 3 левого амортизатора взаимодействует нижней торцевой поверхностью с упором 10 плавающего цилиндра 7, увеличивается сопротивление его усилию сжатия, а одновременно с этим поршень 3 правого амортизатора взаимодействует верхней торцевой поверхностью с упором 9 плавающего цилиндра 7, увеличивается сопротивление его усилию растяжения. Таким образом, уменьшается крен автомобиля при вхождении в поворот. Количество и размеры радиальных продольных сквозных канавок определяют параметры величин усилия сжатия и отбоя при «мягком ходе» амортизатора.
k
k
Предложенное устройство легко встраивается в известные конструкции гидравлических и гидропневматических амортизаторов отечественных и зарубежных автомобилей, не меняя их габаритов, не требуя существенных доработок базовых элементов. Возможность изменения длины L и числа радиальных продольных сквозных канавок обеспечивает варьирование диапазона «мягкого хода» амортизатора с учетом реальных условий эксплуатации автомобиля. Эксплуатационная надежность амортизаторов существенно возрастает, так как исключаются пробои подвески на дорогах с неровным покрытием при экстремальных ходах поршня. Зона «мягкого хода» практически постоянна (L) и не зависит от первоначального положения поршня при различной загрузке автомобиля. Улучшается управляемость автомобиля и комфортность езды в сложных дорожных условиях и на виражах.