ПОРШНЕВОЙ УЗЕЛ
PISTON ASSEMBLY

Содержание заявки на патент Германии DE 10 2016 210 162.5 настоящим включается в настоящую заявку по ссылке.
Предлагаемое изобретение относится к направляющему устройству-амортизатору и к поршневому узлу.
В предшествующем уровне техники известны поршневые узлы, например, в виде линейных демпферов.
Целью предлагаемого изобретения является создание поршневого узла с улучшенными техническими характеристиками, в частности, такого поршневого узла, который может быть реализован несложным и надежным образом.
Эта цель достигается созданием направляющего устройства - амортизатора для наведения и демпфирования поршневого штока в поршневом узле, при этом это направляющее устройство - амортизатор имеет направляющий элемент и по меньшей мере один амортизирующий элемент, а также созданием поршневого узла, содержащего гильзу, имеющую продольную ось, смещаемый поршневой шток и направляющее устройство - амортизатор согласно одному из предшествующих пунктов формулы изобретения для наведения и демпфирования поршневого штока.
Согласно предлагаемому изобретению, было установлено, что улучшить технические характеристики поршневого узла можно с помощью направляющего устройства - амортизатора. Это направляющее устройство - амортизатор имеет направляющий элемент и по меньшей мере один амортизирующий элемент. Поршневой узел имеет гильзу с продольной осью и смещаемый поршневой шток, в частности, выполненный с возможностью движения вдоль и (или) вокруг упомянутой продольной оси. На поршневом штоке может быть установлен поршень. Направляющее устройство - амортизатор служит для наведения и демпфирования смещения поршневого штока. Направляющее устройство-амортизатор гарантирует объединение функций. Функция наведения и функция демпфирования объединены в одном устройстве. Направляющий элемент и амортизирующий элемент в составе направляющего устройства - амортизатоpa прикреплены друг к другу. Направляющее устройство - амортизатор образует конструктивный узел, в котором объединены направляющий элемент и амортизирующий элемент. Направляющий элемент и амортизирующий элемент расположены в направляющем устройстве - амортизаторе несмещаемым образом. В частности, направляющий элемент и амортизирующий элемент расположены в направляющем устройстве - амортизаторе без возможности смещения путем вращения вокруг продольной оси поршневой гильзы, а также, в частности, путем осевого перемещения вдоль этой продольной оси. Благодаря функции наведения направляющее устройство - амортизатор действует подобно подшипнику, допускающему продольное перемещение вала, или как направляющая втулка. Поршневой узел и особенно направляющее устройство - амортизатор просто реализованы и просты в использовании.
Направляющее устройство - амортизатор охватывает поршневой шток по всей его окружности, так что направляющее устройство - амортизатор гарантирует наведение и демпфирование вращения вокруг продольной оси. Поршневой шток пронизывает направляющее устройство - амортизатор полностью в направлении продольной оси, так что гарантированы наведение в осевом направлении и демпфирование смещения поршневого штока.
Конструкция направляющего устройства - амортизатора с направляющим элементом обеспечивает улучшение функции наведения. В частности, направляющий элемент может быть согласован с поршневой гильзой и, в частности, выполнен в виде стакана.
Амортизирующий элемент обеспечивает возможность непосредственного демпфирования смещения поршневого штока.
Такая конструкция направляющего элемента, в которой этот направляющий элемент имеет две, в частности, идентичные полуоболочки, обеспечивает преимущество при производстве и при сборке. В частности, направляющий элемент имеет две идентичные полуоболочки, которые выполнены с возможностью соединения друг с другом.
Такая конструкция направляющего элемента, в которой этот направляющий элемент имеет по меньшей мере одну линейную направляющую секцию, в частности, две линейные направляющие секции, расположенные на расстоянии друг от друга по направлению вдоль продольной оси, обеспечивает возможность непосредственного наведения поршневого штока. По меньшей мере одна линейная направляющая секция служит, в частности, для полного окружного углубления поршневого штока. Упомянутая линейная направляющая секция выполнена в виде сквозного канала, внутреннее поперечное сечение которого равно поперечному сечению поршневого штока. Если предусмотрено две линейные направляющие секции, то они расположены на расстоянии друг от друга вдоль продольной оси.
Амортизирующий элемент охватывает поршневой шток, в частности, по всей его окружности.
Такая конструкция амортизирующего элемента, в которой предусмотрено наличие в составе амортизирующего элемента амортизирующего кольца или по меньшей мере одной амортизирующей пластинки, а в частном случае - двух амортизирующих пластинок, не является сложной. Амортизирующая пластинка может быть просто вырезана, в частности, непосредственно из подходящего амортизирующего материала. Амортизирующая пластинка может быть наложена вокруг поршневого штока. Возможны решения, предусматривающие две или более амортизирующие пластинки, расположенные отдельно друг от друга.
Такая конструкция направляющего устройства - амортизатора, в которой амортизирующий элемент установлен в предназначенной для него выемке, выполненной в направляющем элементе, обеспечивает простое и непосредственное расположение амортизирующего элемента в направляющем элементе. Амортизирующий элемент удерживается в предусмотренной для него выемке, в частности, как в осевом, так и в радиальном направлении относительно продольной оси. Нет необходимости в дополнительных крепежных элементах. Такая конструкция направляющего устройства - амортизатора особенно надежна.
Конструкция, в которой выемка для амортизирующего элемента выполнена как внутренняя канавка, представляет особое преимущество. Внутренняя канавка может быть выполнена в направляющем элементе как неотъемлемая часть последнего.
Предусмотрена по меньшей мере одна полость для консистентной смазки, в частности, выполненная как одно целое с направляющим устройством -амортизатором, которая надежно обеспечивает смазывание амортизирующего элемента. Функционирование поршневого узла, в частности, его амортизирующая функция гарантирована в течение предполагаемого срока службы поршневого узла. Упомянутая полость для консистентной смазки служит, в частности, как резервуар для смазки, объем которого рассчитан на предполагаемый срок службы поршневого узла.
Такая конструкция полости для консистентной смазки, в которой полость для консистентной смазки выполнена в полуоболочке направляющего элемента, в частности, в виде углубления во внутренней поверхности упомянутой внутренней канавки, обеспечивает интегрирование в направляющий элемент, что представляет преимущество.
Конструкция, в которой амортизирующее действие может быть отрегулировано, в частности, с помощью силы предварительного натяжения, с которым в направляющем устройстве - амортизаторе установлена амортизирующая пластинка, обеспечивает возможность регулирования амортизирующего действия поршневого узла. Амортизирующее действие поршневого узла может быть индивидуализировано. Амортизирующее действие поршневого узла может быть отрегулировано в соответствии с требованиями. В частности, сила активного возвращения может быть по выбору задана от амортизирующей пластинки к поршневому штоку с помощью силы предварительного натяжения, когда в направляющем устройстве - амортизаторе установлена плоская амортизирующая пластинка. В зависимости от силы возврата амортизирующей пластинки на поршневом штоке возникает сила трения и с нею действие трения на смещение поршневого штока.
Расположение направляющего устройства - амортизатора в поршневой гильзе гарантирует заданную функцию наведения.
Решение поршневого узла, в котором направляющее устройство - амортизатор (10) введено в поршневую гильзу, представляет преимущество с точки зрения конструкции. То, что направляющее устройство - амортизатор введено, в частности, целиком, в гильзу поршневого узла, значит, что поршневой узел имеет простую геометрическую форму, свободную от выемок. Благодаря этому облегчается изготовление отдельных компонентов. Упрощается сборка компонентов, соединяемых друг с другом. Уменьшаются производственные усилия, связанные с отдельными компонентами. Изготовление поршневого узла становится экономически эффективным. Направляющее устройство - амортизатор поршневого узла может быть с обеспечением особого преимущества использовано как направляющий полозок для сиденья в автомобиле или как опорный подшипник в корпусе (гильзе).
Такое решение для поршневой гильзы, при котором она выполнена в виде трубки, в частности, в виде полого цилиндра, обеспечивает эффективную и легкую конструкцию поршневого узла. Такая поршневая гильза может быть экономично изготовлена как отрезок трубки. В частности, поршневая гильза выполнена в виде полого цилиндра. При соответствующей конструкции поршня вращение поршневого штока с поршнем вокруг продольной оси возможно относительно поршневой гильзы. Возможно такое решение, при котором поршневая гильза и (или) поршень имеет сечение не круглое, а например, в виде многоугольника, в частности, прямоугольника. В частности, поршень установлен в поршневой гильзе без возможности вращения. Блокирование проворачивания поршня относительно поршневой гильзы гарантировано поршневым штоком. Представляет преимущество такое решение, при котором форма поперечного сечения, в частности внутреннего контура полого профиля поршневой гильзы остается неизменным вдоль продольной оси.
Другие конструктивные преимущества, дополнительные признаки и подробности станут понятны из дальнейшего описания вариантов осуществления предлагаемого изобретения со ссылками на прилагаемые графические материалы.
На фиг. 1 изображен в аксонометрии поршневой узел согласно предлагаемому изобретению.
На фиг. 2 поршневой узел, изображенный на фиг. 1, в аксонометрии с продольным разрезом по II-II.
На фиг. 3 поршневой узел, изображенный на фиг. 1, в аксонометрии с разнесением деталей.
На фиг. 4 в увеличенном масштабе изображено в аксонометрии направляющее устройство - амортизатор поршневого узла, изображенного на фиг. 1.
На фиг. 5 направляющее устройство - амортизатор, изображенное на фиг.4, показано в аксонометрии с разнесением деталей.
На фиг. 6 изображена в аксонометрии полуоболочка направляющего элемента направляющего устройства - амортизатора.
На фиг. 7 в аксонометрии с продольным разрезом (аналогично фиг. 2) изображен поршневой узел во втором варианте осуществления предлагаемого изобретения.
На фиг. 8 в аксонометрии с продольным разрезом (аналогично фиг. 2) изображен поршневой узел в третьем варианте осуществления предлагаемого изобретения.
Поршневой узел 1 содержит полую цилиндрическую поршневую гильзу 2, имеющую продольную ось 3. Поршневая гильза 2 поршневого узла 1 с одного конца (первый конец) закрыта крышкой 4 (см. фиг. 1). Крышка 4 имеет ручку 5, которая расположена концентрично продольной оси 3 и выполнена как одно целое с покрывной накладкой 6. Эта покрывная накладка 6 ориентирована перпендикулярно продольной оси 3. Ручка 6 расположена с простиранием от покрывной накладки 6 в сторону, противоположную поршневой гильзе 2. Крышка 4 на своей внутренней стороне имеет установочную манжету 7, которая обращена к гильзе 2 и с помощью которой обеспечена возможность введения крышки 4 в поршневую гильзу 2 с первого конца последней. Упомянутая установочная манжета может быть соединена с поршневой гильзой 2 неподвижно, в частности, неразъемным образом. Для этого по внешней периферии поршневой гильзы 2 может быть предусмотрено несколько, в частности, шесть углублений 8, которые выполнены с возможностью взаимодействовать с соответствующими ответными углублениями 9 радиально относительно продольной оси 3. Крышка 4 прочно удерживаема на поршневой гильзе 2 как в осевом направлении, так и радиально относительно продольной оси 3.
На другом конце (второй конец) поршневой гильзы 2, противоположном крышке 4, расположено направляющее устройство - амортизатор 10. Это направляющее устройство - амортизатор 10 введено в обращенный к нему открытый конец поршневой гильзы 2 подобно тому, как это сделано с крышкой 4, и неподвижно прикреплено к поршневой гильзе 2 с помощью выполненных в нем углублений 8 и соответствующих ответных углублений 9, выполненных в поршневой гильзе 2.
Поршневой шток 11 выполнен с возможностью выведения из поршневой гильзы 2 через направляющее устройство - амортизатор 10 по направлению вдоль продольной оси 3. Поршневой шток 11 расположен таким образом, что его свободный конец 12 (первый конец) находится за пределами поршневой гильзы 2. Противоположный конец 13 (второй конец) поршневого штока 11 находится внутри поршневой гильзы 2. Поршень 14 в рассматриваемом (первом) варианте предлагаемого изобретения выполнен в виде кольцеобразного диска 27, который закреплен на втором конце 13 поршневого штока 11 и удерживается на поршневом штоке 11 с помощью гайки 15. Согласно первому варианту предлагаемого изобретения, поршень 14 служит средством, предохраняющим от непреднамеренного выдергивания. Поршень 14 предохраняет поршневой шток 11 от непреднамеренного выдергивания из поршневой гильзы 2. Внешний диаметр упомянутого кольцеобразного диска 27 больше, чем внутренний диаметр сквозного канала направляющего устройства - амортизатора 10. Кольцеобразный диск 27 служит в направляющем устройстве - амортизаторе 10 стопорным элементом.
Далее направляющее устройство - амортизатор 10 будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи с фиг. 3 по фиг. 6. На своем торце направляющее устройство - амортизатор 10 имеет упорный буртик 25, обращенный в сторону, противоположную от поршневой гильзы 2. Этот упорный буртик 25 радиально относительно продольной оси 3 выступает дальше, чем направляющее устройство - амортизатор 10. Упорный буртик 25 ограничивает максимальную глубину введения направляющего устройства - амортизатора 10. Направляющее устройство - амортизатор 10 может быть расположено непосредственно в поршневой гильзе 2 и охвачено поршневой гильзой 2 относительно осевого положения последней. Процесс сборки поршневого узла 1 упрощен.
Направляющее устройство - амортизатор 10 имеет направляющий элемент 16 и амортизирующей элемент 17. Упомянутые направляющий элемент 16 и амортизирующий элемент 17 включены в состав направляющего устройства -амортизатора 10.
Направляющий элемент 16 выполнен в виде стакана со сквозными отверстиями вдоль продольной оси 3, через которые проведен поршневой шток 11. Направляющий элемент 16 имеет две линейных направляющих секции 18, которые расположены на расстоянии друг от друга вдоль продольной оси 3. Каждая из упомянутых линейных направляющих секций 18 простирается от лицевого конца направляющего устройства - амортизатора 10. Линейные направляющие секции 18 выполнены в виде полых сквозных каналов, внутренняя поверхность которых является цилиндрической, приблизительно соответствующей наружной поверхности поршневого штока 11 в плоскости, перпендикулярном продольной оси 3.
Между линейными направляющими секциями 18 предусмотрена выполненная вдоль продольной оси 3 выемка 19, которая выполнена с возможностью введения в нее амортизирующего элемента 17. Упомянутая выемка 19 в осевом направлении, то есть, в направлении продольной оси 3 ограничена линейными направляющими секциями 18. Выемка 19 выполнена в виде внутренней канавки, глубина которой больше, чем у линейной направляющей секции 18. Между выемкой 19 и каждой из линейных направляющих секций 18 выполнен упорный уступ 20.
Направляющее устройство - амортизатор 10, в частности, направляющий элемент 16 имеет две полости 21 для консистентной смазки, каждая из которых служит в качестве смазочного резервуара для амортизирующего элемента 17. Каждая полость 21 для консистентной смазки находится внутри упомянутой внутренней канавки, то есть, внутри соответствующей выемки 19. Консистентная смазка может подаваться из полостей 21 непосредственно к амортизирующему элементу.
Направляющий элемент 16 состоит из нескольких частей, в частности, он может быть выполнен в виде двух идентичных полуоболочек 22. Эти полуоболочки 22 могут быть отделены друг от друга по разделительной плоскости, которая проходит через продольную ось 3. Полуоболочки 22 снабжены соединительными элементами 23 и соответствующими им ответными соединительными элементами 24. В рассматриваемом варианте осуществления предлагаемого изобретения упомянутые соединительные элементы 23 выполнены в виде выступов, выполненных с возможностью взаимодействия с соответствующими втулками. Полуоболочки 22 выполнены идентичными. Уменьшаются производственные усилия, связанные с изготовлением направляющего устройства - амортизатора. Соединительные элементы 23 и соответствующие ответные соединительные элементы 24 гарантируют требуемое взаимное расположение полуоболочек 22. Ослабление соединения исключается, как только направляющее устройство - амортизатор 10 введен в поршневую гильзу 2. Соединение полуоболочек 22 гарантирует надежное и неразъединяемое удержание направляющего устройства - амортизатора 10 в поршневой гильзе 2 поршневого узла 1.
Возможны также такие решения, при которых направляющий элемент выполнен в виде цельной детали, или же выполнен состоящим из числа деталей, большего двух. Представляется обеспечивающим преимущество такое решение, при котором отдельные детали, из которых собран направляющий элемент 16, выполнены как идентичные детали. Возможен, например, такой вариант, в котором направляющий элемент состоит из четырех четвертьоболочек.
Амортизирующий элемент 17 выполнен в виде двух идентичных амортизирующих пластинок 26. Эти амортизирующие пластинки 26 в своем исходном положении, то есть, до помещения в выемку 19 направляющего элемента 16, являются нерельефными, в частности, плоскими. При введении амортизирующих пластинок 26 в направляющее устройство - амортизатор 10 они деформируются, в частности, изгибаются по цилиндрической поверхности полуоболочек 22. Амортизирующие пластинки 26 выполнены из упругого материала, в частности, из газонаполненного материала, в частности, из пенопласта.
Собственная жесткость материала амортизирующих пластинок 26, в частности, по меньшей мере такова, что обеспечено возвратное усилие, которое действует таким образом, что амортизирующие пластинки 26 стремятся самостоятельно вернуться в свое нерельефное исходное положение. При этом амортизирующие пластинки 26 оказывают давление на поршневой шток 11.
Амортизирующие пластинки 26 имеют ширину, которая ориентирована вдоль продольной оси 3. Ширина амортизирующих пластинок 26 равна ширине выемки 19 для амортизирующего элемента.
В варианте осуществления предлагаемого изобретения, который не нашел отображения на прилагаемых чертежах, ширина выемки 19 может быть больше, чем ширина амортизирующей пластинки 26. В частности, ширина выемки 19 может составлять по меньшей мере 105%, предпочтительно - по меньшей мере 110%, более предпочтительно - по меньшей мере 120%, еще более предпочтительно - по меньшей мере 125% по отношению к ширине амортизирующей пластинки 26. При таком решении амортизирующая пластинка 26 может занимать в выемке 19 осевое расположение вдоль продольной оси 3. При осевом смещении поршневого штока 11 амортизирующая пластинка 26 первоначально тоже испытывает осевое смещение вдоль продольной оси 3 благодаря наличию трения покоя, пока торец амортизирующей пластинки 26 не упрется в конец выемки 19, а именно, в упорный уступ 20. Этот упорный уступ 20 не допускает дальнейшего осевого смещения амортизирующей пластинки 26. Дальнейшее смещение поршневого штока 11 вызывает перемещение поршневого штока 11 и амортизирующей пластинки 26 друг относительно друга. С этого момента времени сила трения порождается поверхностью контакта между амортизирующей пластинкой 26 и поршневым штоком 11.
Поэтому в рассматриваемом варианте осуществления предлагаемого изобретения в начале осевого смещения поршневого штока амортизирующее усилие отсутствует, или же мало. Такой поршневой узел обеспечивает так называемый плавный пуск.
Амортизирующая пластинка 26 имеет толщину, которая превышает глубину выемки 19 для амортизирующего элемента. При таком решении гарантировано, что радиальное давление амортизирующей пластинки 26 на поршневой шток 11 будет надежным. В частности, толщина амортизирующей пластинки 26 может составлять по меньшей мере 105%, предпочтительно - по меньшей мере 115%, более предпочтительно - по меньшей мере 125%, еще более предпочтительно - по меньшей мере 135% по отношению к глубине выемки 19 для амортизирующего элемента. Глубина выемки 19 может быть также практически равна толщине амортизирующей пластинки 26.
Длина амортизирующей пластинки 26 выбрана таким образом, что когда амортизирующая пластинка 26 установлена, по всей окружности выемки 19 для амортизирующего элемента оказывается образовано практически замкнутое амортизирующее кольцо. Возможно также такое решение, при котором использовано больше двух амортизирующих пластинок 26, или же только одна амортизирующая пластинка 26. Кроме того, возможно решение, при котором в качестве амортизирующего элемента 17 использовано замкнутое амортизирующее кольцо.
Главное преимущество направляющего устройства - амортизатора 10, изображенного на фиг. 5, состоит в том, что оно состоит из деталей только двух разных типов, а именно, из полуоболочек 22 и амортизирующих пластинок 26. Благодаря этому обеспечено сокращение затрат, связанных с изготовлением направляющего устройства - амортизатора 10.
Ниже подробно описывается процесс сборки поршневого узла 1. Сначала поршневую гильзу 2 с ее первого конца закрывают крышкой 4. Затем со второго конца 13 поршневой гильзы 2 в нее вводят поршневой шток 11. Две полуоболочки 22 с установленной амортизирующей пластинкой 26 располагают вокруг поршневого штока 11 в той части последнего, которая находится за пределами поршневой гильзы 2, и соединяют между собой. При соединении полуоболочек 22 амортизирующие пластинки 26 вдавливаются в выемку 19 и изгибаются по форме полуоболочки 22, после чего соединенные друг с другом полуоболочки 22 вдоль поршневого штока 11 вдавливают внутрь поршневой гильзы 2 в качестве направляющего устройства - амортизатора 10 до тех пор, пока направляющее устройство - амортизатор 10 не придет в контакт с поршневой гильзой 2 торцевой поверхностью упорного буртика 25. Направляющее устройство - амортизатор 10 прикрепляют к поршневой гильзе 2 с помощью углублений 8 и соответствующих ответных углублений 9.
Далее со ссылками на фиг. 7 будет описан второй вариант осуществления предлагаемого изобретения. Идентичным с точки зрения конструкции компонентам на фиг. 7 присвоены те же ссылочные обозначения, что и в варианте осуществления предлагаемого изобретения, рассмотренном выше (первый вариант), к описанию которого отсылают авторы изобретения. Что же касается компонентов, которые конструктивно отличаются, то им присвоены ссылочные обозначения с буквой «а» на конце.
Главное отличие от первого варианта состоит в том, что поршень 14а имеет два кольцеобразных диска 27, которые расположены на расстоянии друг от друга вдоль продольной оси 3. В частности, кольцеобразные диски 27 могут быть выполнены идентичными. Внешний диаметр кольцеобразных дисков 27 меньше, чем внутренний диаметр цилиндрической поршневой гильзы 2. Между кольцеобразными дисками 27 образована кольцевая выемка 28. В этом втором варианте осуществления предлагаемого изобретения поршень 14а служит средством, предохраняющим от непреднамеренного выдергивания поршневого штока 11 из поршневой гильзы 2.
Упомянутая кольцевая выемка 28 может быть выполнена, в частности, как дистанцирующая муфта между двумя кольцеобразными дисками 27. Кольцеобразные диски 27 могут быть к поршневому штоку 11 приклепаны.
Далее со ссылками на фиг.8 будет описан третий вариант осуществления предлагаемого изобретения. Идентичным с точки зрения конструкции компонентам на фиг. 8 присвоены те же ссылочные обозначения, что и в первом варианте осуществления предлагаемого изобретения, к описанию которого отсылают авторы изобретения. Что же касается компонентов, которые конструктивно отличаются, то им присвоены ссылочные обозначения с буквой «b» на конце.
Этот третий вариант осуществления предлагаемого изобретения отличается от рассмотренного выше второго варианта тем, что в кольцевой выемке 28 установлен и, в частности, удерживается дополнительный фрикционный элемент 29. Этот дополнительный фрикционный элемент 29 установлен таким образом, чтобы при смещении он терся о внутреннюю поверхность гильзы 2. В этом варианте поршень 14b выполняет двойную функцию, а именно, он одновременно служит средством, предохраняющим от непреднамеренного выдергивания поршневого штока 11 из гильзы 2, и обеспечивает дополнительную силу трения при осевом и (или) вращательном движении поршневого штока 11. При таком решении обеспечено увеличение силы трения, создаваемой поршневым узлом 1b.