ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Техническое решение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкции транспортных средств, в частности в системе подвески и в других узлах, требующих гашения механических колебаний.
Широко известны гидравлические амортизаторы, применяемые в подвесках транспортных средств, содержащие герметичный цилиндр, внутри которого расположен с возможностью перемещения поршень, соединенный со штоком. Цилиндр заполнен жидкостью. В поршне имеются отверстия определенного диаметра, которые закрываются подпружиненными клапанами. Один клапан расположен сверху поршня, другой - снизу. При перемещении поршня в одной из полостей цилиндра повышается давление, под действием которого открывается соответствующий клапан, и жидкость перетекает из одной полости цилиндра в другую (Иванов A.M., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. «Основы конструкции автомобиля», М. ООО «Книжное издательство «За рулем», 2006 г., 336 с.).
Недостатком этих амортизаторов является нестабильность и неравномерность гашения колебания транспортного средства, обусловленная реализацией одного режима гашения колебаний.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является известный однотрубный перевернутый амортизатор, используемый в стойках McHherson (Мак Ферсон), содержащий корпус, цилиндр, рабочий поршень со штоком, буфер сжатия. Корпус амортизатора установлен в корпус стойки. В верхней части цилиндра расположена газовая камера, и разделительный поршень, шток установлен в направляющей с узлом уплотнения. Рабочий поршень образует поршневую и штоковую полости и имеет дроссельные каналы и клапаны сжатия и отбоя. Подвижным элементом в этой конструкции является шток, прикрепленный ко дну корпуса амортизатора. (Иванов A.M., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. «Основы конструкции автомобиля», М. ООО «Книжное издательство «За рулем», 2006 г., стр.211). Преимуществом такого амортизатора является его сравнительная простота и небольшие габариты.
Недостатком такого амортизатора является трудность обеспечения баланса двух важных характеристик: комфорта и управляемости при движении транспортного средства по неровностям. Эти характеристики зависят от обеспечения достаточной «жесткости» амортизатора, влияющей на управляемость, и «мягкости», влияющей на величину комфортности, которые зависят от пропускной способности клапанов сжатия и отбоя. Клапаны указанного амортизатора срабатывают при создании в полости амортизатора определенного давления (при ударе о препятствие), обеспечивая возможность «отработки» препятствия, одновременно передавая удар на элементы кузова автомобиля, снижают комфортность.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение возможности обеспечения баланса характеристик: управляемости и комфортности транспортного средства при движении его по неровностям.
Технический результат достигнут за счет того, что в известном гидравлическом амортизаторе транспортного средства, содержащем корпус, цилиндр, в котором установлен поршень со штоком, образующие штоковую и поршневую полости, сообщающиеся через перепускные каналы и дроссели, выполненные в поршне, поршень состоит из двух цилиндрических дисков и вкладыша, выполненного в виде двух совмещенных основаниями усеченных конусов, и размещенного между этими дисками таким образом, что его вертикальная ось находится под углом к вертикальной оси поршня, при этом сопрягаемые с вкладышем поверхности дисков имеют форму внутренних усеченных конусов, идентичных конусам вкладыша, вкладыш имеет сквозные отверстия, оси которых параллельны вертикальной оси поршня и совпадают с перепускными каналами и дросселями поршня, на противоположных боковых поверхностях вкладыша выполнены сегментные проточки, в которые установлены пластины, имеющие возможность радиусного перемещения по этим проточкам и связанные с вкладышем через упругие элементы (пружины), при этом в пластинах выполнены отверстия, одни из которых расположены с возможностью постоянного сообщения их с дросселями, а другие отверстия расположены с возможностью обеспечения изменения сечения перепускных каналов при перемещении пластин по упомянутым проточкам.
На фиг. 1 представлен общий вид гидравлического амортизатора;
на фиг. 2 - поршень в сборе (разрез);
на фиг. 3 - верхний цилиндрический диск поршня в разрезе,
на фиг. 4 - верхний цилиндрический диск поршня: вид по А фиг. 3,
на фиг. 5 - нижний цилиндрический диск поршня в разрезе,
на фиг. 6 - нижний цилиндрический диск поршня: вид по В фиг. 5,
на фиг. 7 - вкладыш поршня: вид сверху,
на фиг. 8 - вкладыш поршня: вид сбоку,
на фиг. 9 - пластина верхняя,
на фиг. 10 - пластина нижняя,
на фиг. 11 - вкладыш с пластинами в сборе (вид сверху),
на фиг. 12 - вкладыш с пластинами (вид снизу).
Гидравлический амортизатор транспортного средства содержит корпус 1 А (фиг.1), в котором установлен цилиндр 2 и поршень 3 со штоком 4, образующие штоковую 5 и поршневую 6 полости, сообщающиеся через дроссели 7, 7' и каналы 8,8'.
Поршень 3 выполнен составным (фиг. 2), содержащим два цилиндрических диска 9 и 10 и вкладыш 11, расположенный между дисками 9 и 10. Вкладыш имеет форму двух усеченных конусов 12 и 13, совмещенных основаниями 14. Сопрягаемые с вкладышем 11 поверхности 15 и 16 (фиг. 3, 4, 5, 6) дисков 9 и 10 имеют форму внутренних усеченных конусов, идентичных конусам 12 и 13 вкладыша 11 (фиг.7, 8). Вкладыш 11 расположен между дисками 9 и 10 таким образом, что его вертикальная ось 17 находится под углом α к вертикальной оси 18 поршня 3.
На противоположных боковых поверхностях 19 вкладыша 11 выполнены сегментные проточки 20 и 21 (фиг. 7, 8), в которые установлены повторяющие форму проточек 20 и 21 пластины 22 и 23 (фиг. 9, 10, 11, 12), связанные с вкладышем 11 подвижно посредством пружин 24 и 25 (фиг. 11, 12). Длина проточек 20 и 21 превышает длину пластин. Поскольку пластины 22 и 23 связаны с вкладышем посредством пружин 24 и 25, они имеют возможность перемещения по проточкам 20 и 21, поворачиваясь относительно оси 17 вкладыша 11.
При этом пластины 22 и 23 установлены таким образом, что пластина 22 под действием пружины 24 (фиг. 11) находится в проточке 20 в крайнем верхнем положении (исходное положение), а пластина 23 (фиг. 12) под действием пружины 25 находится в проточке 21 в крайнем нижнем положении (исходное положение).
Вкладыш 11 имеет сквозные отверстия 26, 26' и 27, 27' (фиг. 7). Отверстия 26 и 26' имеют оси 28, а отверстия 27 и 27' имеют оси 29, при этом оси 28 и 29 параллельны оси 18 (фиг. 2) поршня 3. Вкладыш 11 расположен таким образом, что отверстия 26 и 26' совпадают с дросселями 7 и 7', а отверстия 27 и 27' совпадают с каналами 8 и 8' поршня 3.
Пластины 22 и 23 имеют отверстия 30, 30'и 31, 31' При этом отверстие 31 и 31' расположены таким образом, что при нахождении пластин 22 и 23 в исходном положении отверстия 27 вкладыша 11 и каналы 8 и 8'поршня 3 перекрыты (фиг. 11, 12). Размер отверстий 31, их форма и расстояние между отверстиями устанавливают опытным путем. Отверстия 30 и 30' пластин 22 и 23 выполнены и расположены таким образом, что при любом расположении пластин 22 и 23 имеют возможность постоянного сообщения с дросселями 7 и 7'.
Пластины 22 и 23 с отверстиями 31 и 31' играют роль элементов, изменяющих проходное сечение перепускных каналов 8 и 8' поршня 3.
Гидравлический амортизатор работает следующим образом.
При движении автомобиля по относительно ровной поверхности (старт, торможение, разгон, крен при повороте) пластины 22 и 23 под действием пружин 24 находятся в исходном положении в проточках 20 и 21, перекрывая перепускные каналы 8 и 8' поршня 3. В работе амортизатора участвуют только дроссели 7 и 7', оставаясь постоянно открытыми за счет наличия в пластинах 22 и 23 отверстий 30 и 30'.
При наезде транспортного средства на неровности (яма, камни) поршень 3 со штоком 4 амортизатора резко перемещаются вверх (режим сжатия). Пластина 22, удерживаемая пружиной 24, под действием силы инерции перемещается по проточке 20 вниз, и отверстия 31 пластины 22, постепенно совмещаясь с отверстиями 27 вкладыша 11, открывают каналы 8 поршня 3. При этом, чей большее возникает препятствие и чем выше скорость транспортного средства, тем на большую величину переместится пластина 22 и откроет на большую величину отверстия 27 вкладыша 11 и каналы 8 поршня 3. При дальнейшем перемещении пластины 22 по проточке 20 пластина начинает перекрывать отверстия 27 и каналов 8. Таким образом, изменяется пропускная способность каналов. Рабочая жидкость перетекает из надпоршневой полости в штоковую, создавая характеристику «мягкого» амортизатора, не допуская пробоя амортизатора. Регулирование величины перемещения пластин осуществляется подбором жесткости пружин 24 и 25.
В режиме отбоя (при сходе колеса с препятствия) вступает в работу пластина 23, находящаяся в проточке 21 в крайнем нижнем положении под действием пружины 25. При резком перемещении поршня 3 вниз усилия пружины 25 недостаточно для удержания пластины 23 в исходном положении, и пластина 23 под действием инерции перемещается по проточке 21 вверх, открывая отверстия 27' и канал 8' отбоя. Но как только ускорение, направленное вниз исчезает, пластина 23 занимает исходное положение, перекрывая отверстие 27' и канал 8', увеличивая усилие отбоя. Амортизатор успевает отработать неровность и погасить колебания.
Таким образом, конструкция обеспечивает возможность «смягчения» жесткости и уменьшение «мягкости» амортизатора при движении по неровностям, тем самым, повышая возможность достижения компромисса между комфортом и управляемостью транспортного средства.