Управляемый гидравлический лопастной амортизатор

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим лопастным амортизаторам, и может быть использована в качестве демпфирующего устройства в системах подрессоривания транспортных средств.
Из известного уровня техники применяется гидравлический амортизатор [1], состоящий из корпуса, перегородки, лопасти, рычага с осью и пальцем, крышки. Опорами лопасти служат игольчатый подшипник и бронзовая втулка. Лопасть соединена шлицами с осью рычага, который от осевых смещений закреплен пробкой. Перегородка в сборе с крышкой, рычагом и лопастью установлены в корпус и закреплены болтами. Стык перегородки и корпуса уплотнен резиновыми кольцами. Два выступа перегородки и лопасть разделяют внутренний объем гидроамортизатора на две пары рабочих камер. Отверстиями в лопасти и оси рычага указанные камеры попарно соединены между собой для выравнивания давления в них при повороте лопасти. В выступах в перегородки установлено по одному клапанному устройству, каждое из которых состоит из клапана, плунжера, пружины и стаканов. Фланец перегородки и внутренняя поверхность крышки образуют компенсационную камеру, которая служит для сбора рабочей жидкости, перетекшей из рабочих камер через зазоры между деталями, и пополнения рабочих камер жидкостью через тарельчатые клапаны. Стык перегородки и крышки уплотнен резиновым кольцом. Уплотнение рычага гидроамортизатора обеспечивается четырьмя резиновыми манжетами.
К недостаткам вышеуказанного амортизатора следует отнести:
- невозможность адаптивного изменения величины давления в рабочей камере в зависимости от дорожных условий;
- снижение усилия на рычаге и уменьшение энергоемкости амортизатора из-за перетекания рабочего тела амортизатора через щели между торцом лопасти и донышком амортизатора, которые образуются в результате деформации донышка корпуса амортизатора при повышении давления в рабочих камерах.
Также известен гидравлический лопастной амортизатор [2], состоящий из корпуса амортизатора с заправочным отверстием, крышки, рычага, закрепленной на шлицах рычага лопастью с двумя пазами, в которых установлены бронзовые колодки, и уступом со стороны шлицевой части, с которым сопряжена бронзовая втулка, запрессованная в корпус амортизатора, перегородки с двумя выступами, каждый из которых выполнен с двумя отверстиями, в которых размещены клапанные устройства, две пары рабочих камер, образованных лопастью и двумя выступами перегородки, компенсационной камеры, полости между торцевой поверхностью лопасти и донышком корпуса амортизатора.
Конструкция устройства [2] является наиболее близкой к предлагаемой в заявке по технической сущности и принята за прототип.
Недостатком данного амортизатора является:
- невозможность адаптивного изменения величины давления в рабочей камере в зависимости от дорожных условий;
- снижение усилия на рычаге и уменьшение энергоемкости амортизатора из-за перетекания рабочего тела амортизатора через щели между торцом лопасти и донышком амортизатора, которые образуются в результате деформации донышка корпуса амортизатора при повышении давления в рабочих камерах.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность динамического изменения степени демпфирования гидроамортизатора в зависимости от характера рельефа и скорости движения транспортного средства, на котором он установлен и увеличение энергоемкости амортизатора.
Технический результат достигается изменением вязкости рабочего тела (магнитной жидкости) управляемого гидравлического амортизатора под воздействием электромагнитного поля катушек индуктивности, интенсивность которого регулируется устанавливаемой системой контроля положения и величины линейных ускорений корпуса транспортного средства. Для этого, в выступах перегородки амортизатора взамен вспомогательных клапанного устройства установлены катушки индуктивности на втулках и установлены токоподводящие штуцеры для подвода проводов управления катушками индуктивности, также токоподводящие штуцеры препятствуют перетеканию рабочего тела амортизатора через щели между выступами перегородок и донышком корпуса амортизатора посредством жесткого соединения между собой, в качестве рабочего тела в амортизаторе применяется магнитная жидкость.
Анализ отличительных признаков полезной модели показал, что установка катушкек индуктивности со втулками взамен вспомогательных клапанов и установка токоподводящих штуцеров для проводов управления катушками индуктивности, а также использование магнитной жидкости в качестве рабочего тела обеспечило:
- возможность адаптивного динамического изменения степени демпфирования амортизатора в зависимости от характера рельефа и скорости движения объекта;
- повышение герметичности между выступами перегородок и донышком корпуса амортизатора.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен амортизатор в разрезе; на фиг. 2 изображено сеч. А-А фиг. 1; на фиг. 3 изображена катушка индуктивности с втулкой (выносной элемент Б фиг. 1); фиг. 4 изображено клапанное устройство прямого хода (выносной элемент В фиг. 1), на фиг. 5 представлена схема аппаратуры управления амортизаторами.
Управляемый гидравлический лопастной амортизатор (далее амортизатор) содержит: цилиндрический корпус 1 с крепежными отливами, крышку 7, рычаг амортизатора 3, закрепленную на шлицах рычага 3 лопасть с пазами 2 в которых жестко закреплены бронзовые колодки 5, выступы перегородок 4, в каждом из которых расположено: клапанное устройство прямого хода (в прототипе - рабочее клапанное устройство), состоящее из клапана 18 и пружины 17, размещенных внутри стаканов - наружного 19 и внутреннего 16, и катушка индуктивности (установленная вместо применяемого в прототипе вспомогательного клапанного устройства), и состоящее из втулки с выступом и шлицем на торце с одной стороны и наружной резьбой с другой 10, цилиндрической гайки 13, установленной на втулке катушкой индуктивности 11 с изоляцией 12, двух медных уплотнительных колец расположенных с торцов катушки индуктивности 15, двух медных уплотнительных колец 14. Выступы перегородок и лопасть делят амортизатор на четыре рабочие камеры: «а», «б», «в» и «г».
Перегородка в сборе с крышкой 7, рычагом 3 и лопастью 2 установлены в корпус 1 и закреплены болтами. Стык перегородки и корпуса уплотнен резиновыми кольцами.
Катушка индуктивности 10 со втулкой 11, имеет канал «ж». В лопасти 2 имеются сквозные каналы «е» соединяющие между собой противоположные рабочие камеры.
2
Амортизатор работает следующим образом. При наезде транспортного средства на неровность на рычаг амортизатора 3 передается усилие (прямой ход). При этом поворачивается лопасть 2, соединенная шлицевым соединением с осью рычага 3. В камерах «б» и «г» создается давление, рабочее тело под давлением перетекает в камеры «а» и «в» через каналы «ж» дросселей с катушками индуктивности 11, а при достижении давления в 65+25 кгс/см открываются клапаны 18. При меньшем давлении клапаны 18 закрыты, и жидкость перетекает только через каналы «ж» втулок и щелевые зазоры внутри гидроамортизатора. При обратном ходе лопасть 2 поворачивается в обратном направлении, и давление создается в камерах «а» и «в». Под действием силы давления и пружины 17 клапаны 18 закрыты, и жидкость из камер «а» и «в» перетекает в камеры «б» и «г» только через каналы «ж» дросселей и щелевые зазоры внутри амортизатора.
Высокое давление в рабочих камерах амортизатора ведет к деформации донышка корпуса амортизатора 1, что может привести к образованию щели между донышком корпуса амортизатора 1 и торцом лопасти амортизатора 4.
В радиальных отверстиях, продольные оси которых лежат в плоскости, перпендикулярной продольной оси катушки индуктивности проходящих через донышко корпуса и выступы перегородки до отверстий с катушками индуктивности установлены штуцеры, которые обеспечивают жесткое соединение донышка корпуса и выступов перегородки, а также обеспечивающие подвод управляющего электрического сигнала к катушкам индуктивности через внутренние сквозные цилиндрические отверстия. За счет жесткого соединения обеспечивается дополнительное сопротивление деформации донышка корпуса, что позволяет полностью перекрыть щель между донышком корпуса и выступами перегородки 4, а также уменьшить зазоры между донышком корпуса и лопастью с пазами 2.
2
Адаптивное изменение величины давления в рабочей камере производится следующим образом. При движении рычага амортизатора 3 в направлении прямого или обратного хода давление в рабочих камерах возрастает, рабочая жидкость перетекает через каналы «ж» втулок. В зависимости от линейных ускорений корпуса машины, обусловленных дорожными условиями, датчики ускорений (ДУпп, ДУпл, ДУзп, ДУзл) передают сигнал в блок управления, который обрабатывает полученную информацию и подает через провода управления 8 на соответствующие катушки индуктивности 11 управляемых гидравлических лопастных амортизаторов (КИп1, КИп2, КИп3, КИл1, КИл2, КИл3) сигнал управления, в результате чего создается магнитное поле, при этом магнитная жидкость намагничивается, ее вязкость увеличивается в зависимости от величины управляющего сигнала, в результате чего протекание рабочего тела через втулку ухудшается и происходит возрастание давления в рабочих камерах и увеличение демпфирующих свойств, при этом во время прямого хода рычага амортизатора 3 при достижении давления до величины в 65+25 кгс/см открываются клапаны 18, которые предотвращают резкий удар.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что в основу его конструкции и работы положена возможность изменения вязкости рабочего тела под воздействием электромагнитного поля катушек индуктивности, интенсивность которого регулируется устанавливаемой системой контроля величины линейных ускорений корпуса транспортного средства.
Вышеперечисленные признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию "новизна".
При этом в конструкцию прототипа не вносятся существенные изменения, что удешевляет его производство.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Танк Т-72Б. Техническое описание, стр. 145-148. М.: Военное издательство, 2002 г.;
2. Авторское свидетельство № RU №2394176 С1, МПК F16F 9/10, опубл. 10.07.2010 г.