Гидравлический амортизатор

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции гидравлических амортизаторов.
Известен гидравлический амортизатор, который содержит резервуар направляющую штока, шток, снабженный поршнем, дно резервуара и проушину крепления со сквозным осевым отверстием, причем проушина имеет цилиндрическую форму, содержит цилиндрическое сквозное осевое отверстие и прямоугольные наружные кромки сквозного осевого отверстия [патент RU № 2256832, дата приоритета: 25.08.2003 г., дата публикации: 20.07.2005 г., МПК: F16F9/44].
Известен гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, рабочий цилиндр, направляющую штока, шток, снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия, дно резервуара и проушину, причем проушина имеет форму прямоугольного параллелепипеда, содержит сквозное осевое отверстие, поверхность которого образована двумя сходящимися в центре конусами, а наружные кромки имеют острые грани [Патент RU № 484329, дата приоритета: 11.03.2011 г., дата публикации: 20.09.2012 г., МПК: F16F9/34].
В качестве прототипа выбран гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, снабженный рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока, снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия дно резервуара, и проушину, содержащую сквозное осевое отверстие, причем проушина имеет многогранную форму и содержит сквозное осевое отверстие, внутренняя поверхность которого образована двумя сходящимися в центре усеченными конусами, а наружные кромки сквозного осевого отверстия имеют острые грани  [Патент RU № RU2053893, дата приоритета: 23.08.1991 г. дата публикации: 10.02.1996 г., МПК: F16F5/00].
Основной недостаток прототипа заключается в том, что виброгасящий элемент, состоящий из двух частей, помещенных с двух сторон в осевое отверстие проушины, взаимодействуя наружной поверхностью с наружными кромками осевого отверстия, воспринимает вибрационные и ударные нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации гидравлического амортизатора, а осевое отверстие, выполненное в проушине, имеет острые наружные кромки, способствующие быстрому износу резиновой виброгасящей втулки, что может привести к снижению демпфирующих характеристик гидравлического амортизатора.
Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в увеличении срока службы гидравлического амортизатора.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является увеличение ресурса работы виброгасящего элемента, расположенного в проушине гидравлического амортизатора.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Гидравлический амортизатор содержит резервуар с размещенным в нём рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока, поршень с дросселирующими элементами, клапан сжатия, дно резервуара и проушину, содержащую сквозное осевое отверстие. В отличие от прототипа, сквозное осевое отверстие, выполненное в проушине, содержит наружные кромки, скругленные по радиусу 2,5-3,5 мм.
Резервуар имеет цилиндрическую форму и изготовлен из металла, выполняет конструкционные и защитные функции. Внутри резервуара располагаются основные конструктивные узлы и элементы, а также рабочая жидкость или газ. Для правильной работы гидравлического амортизатора резервуар должен быть герметичен и не иметь перегибов, обладать прочностью и жесткостью.
Рабочий цилиндр имеет форму, обусловленную формой выбранного поршня гидравлического амортизатора, и может быть изготовлен из металла. В рабочем цилиндре последовательно расположены направляющая штока, шток, поршень, гайка штока, клапан сжатия. В рабочем цилиндре происходит процесс поглощения колебаний, создаваемых поршнем гидравлического амортизатора, рабочей жидкостью, и преобразование их в тепловую энергию. Излишки рабочей жидкости перетекают в резервуар через клапан сжатия, установленный в нижней части рабочего цилиндра. Рабочий цилиндр расположен внутри резервуара, при этом в верхней части он фиксируется направляющей штока.
Направляющая штока содержит корпус цилиндрической формы, который может быть изготовлен из металла, керамики или из металлокерамики. В центре корпуса направляющей штока выполнено сквозное осевое отверстие, оснащенное уплотнительными и антифрикционными элементами, в которое установлен шток, поверхность которого образует с поверхностью осевого отверстия подшипник скольжения, выполняющий направляющие функции и обеспечивающий вращательную и возвратно–поступательную подвижность штока, необходимую для работы гидравлического амортизатора. Направляющая штока устанавливается в верхней части резервуара, обеспечивает неподвижность рабочего цилиндра относительно резервуара и герметизирует гидравлический амортизатор.
Шток имеет цилиндрическую форму и представляет собой металлический стержень, покрытый снаружи слоем хрома, уменьшающего силы трения, возникающие между поверхностью штока и поверхностью осевого сквозного отверстия направляющей штока. Длина штока обусловлена конструктивными особенностями крепления к неподрессоренным массам транспортного средства, а также областью применения гидравлического амортизатора. В нижней части штока выполнено посадочное место для поршня с дросселирующими элементами, а на конце нанесена резьба для установки гайки штока, неподвижно фиксирующей поршень с дросселирующими элементами на посадочном месте.
Поршень имеет преимущественно цилиндрическую форму, его размеры обусловлены конструктивными особенностями и областью применения гидравлического амортизатора. Поршень может быть изготовлен из металла или композитных материалов. Поршень имеет сквозное осевое отверстие, в которое вставляется шток, а также содержит концентрические сквозные отверстия, которые играют роль дросселирующих элементов. Часть рабочего цилиндра, находящаяся над поршнем, является надпоршневой, а часть рабочего цилиндра, находящаяся под поршнем, является подпоршневой.  Поршень, прикрепленный к штоку амортизатора, совершает возвратно-поступательные движения в рабочем цилиндре, а рабочая жидкость, перетекающая через сквозные концентрические отверстия дросселирующей системы поршня, поглощает колебания, создаваемые поршнем, совершая тем самым работу по превращению поступательных движений в тепловую энергию.
Клапан сжатия гидравлического амортизатора содержит корпус, форма которого повторяет форму рабочего цилиндра, и может быть выполнен из металла или композитных материалов. Корпус может содержать одно или несколько сквозных отверстий или каналов. Клапан сжатия обеспечивает центрирование рабочего цилиндра в резервуаре гидравлического амортизатора.
Дно резервуара изготовлено методом листовой штамповки из металла, имеет форму тарелки и крепится к резервуару неразъемным способом, например методом сварки, либо может представлять с резервуаром единый элемент. Дно резервуара обеспечивает герметичность и точку опоры для узлов гидравлического амортизатора, расположенных внутри резервуара. К нижней поверхности дна резервуара могут быть присоединены различными способами элементы, обеспечивающие крепление гидравлического амортизатора к неподрессоренным массам транспортного средства, например проушина или кронштейн.
Проушина может быть изготовлена из металла методом точения, отливки в форму, поковки или методом нарезки трубы подходящего диаметра, и может быть разъемно или неразъемно присоединена к торцевой части штока или к нижней поверхности дна резервуара гидравлического амортизатора резьбовым соединением или способом сварки. Проушина преимущественно имеет цилиндрическую форму и содержит сквозное осевое отверстие.
Сквозное осевое отверстие проушины предназначено для установки виброгасящего элемента, который может быть представлен резиновой втулкой или плавающим сайлентблоком, и предназначен для гашения колебаний и вибраций, возникающих в процессе эксплуатации транспортного средства с установленным гидравлическим амортизатором. Виброгасящий элемент состоит из двух резиновых втулок, которые установлены с разных сторон в сквозное осевое отверстие проушины, имеют форму усеченного конуса и содержат сквозное осевое отверстие, предназначенное для разъемного присоединения гидравлического амортизатора к неподрессоренным массам транспортного средства с помощью болтового соединения.
Сквозное осевое отверстие проушины в продольном разрезе имеет форму, представленную двумя сходящимися в центре усеченными конусами, направленными вершинами друг к другу, или может быть представлено в виде цилиндра.
Угол наклона боковой поверхности усеченного конуса равен 5-10°, что обеспечивает надежность и неподвижность виброгасящего элемента, устанавливаемого в сквозное осевое отверстие проушины. В случае, когда угол наклона поверхности усеченного конуса составляет менее 5°, не обеспечивается возможность установки виброгасящего элемента на посадочное место, что может привести к деформации и повреждению виброгасящего элемента при закреплении болтовым соединением. В случае, когда угол наклона поверхности усеченного конуса превышает 10°, возникает риск возникновения люфта виброгасящего элемента в сквозном осевом отверстии проушины, что может привести к преждевременному износу виброгасящего элемента.
Сквозное осевое отверстие проушины содержит наружные кромки, скругленные по радиусу 2,5-3,5 мм, равномерно распределяющие возникающие в процессе эксплуатации гидравлического амортизатора ударную и вибрационную нагрузки по наружной поверхности установленного в осевое отверстие виброгасящего элемента. В случае, когда наружные кромки имеют радиус скругления менее 2,5 мм, площадь наружных кромок, взаимодействующих с наружной поверхностью виброгасящего элемента, недостаточна для обеспечения равномерного распределения возникающих нагрузок по наружной поверхности виброгасящей втулки, вследствие чего появляется риск ускоренного износа виброгасящей втулки гидравлического амортизатора. В случае, когда наружные кромки сквозного осевого отверстия имеют радиус скругления превышающий 3,5 мм, увеличивается риск разрушения наружных кромок сквозного осевого отверстия вследствие малого расстояния, образованного от поверхности кромки сквозного осевого отверстия до наружной поверхности проушины гидравлического амортизатора.
Заявляемая полезная модель характеризуется новым ранее неизвестным отличительным признаком, заключающимся в том, что сквозное осевое отверстие, выполненное в проушине, содержит наружные кромки, скругленные по радиусу 2,5-3,5 мм. Скругление наружных кромок сквозного осевого отверстия позволяет увеличить площадь поверхности кромки, взаимодействующей с наружной поверхностью виброгасящего элемента,  и обеспечить равномерное распределение нагрузки по наружной поверхности виброгасящего элемента, снизив таким образом износ  наружной поверхности виброгасящего элемента, за счет чего достигается технический результат, заключающийся в увеличении ресурса работы виброгасящего элемента, что позволяет  увеличить срок службы гидравлического амортизатора
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 – Гидравлический амортизатор с проушиной.
Фиг. 2 – Проушина.
Фиг.3 – Проушина с установленной виброгасящей втулкой.
Гидравлический амортизатор представлен резервуаром 1 с размещенным в нем рабочим цилиндром 2, при этом в рабочий цилиндр 2 погружен шток 3, подвижно закрепленный в сквозном осевом отверстии направляющей штока 4 и снабженный поршнем 5 с дросселирующими элементами 6 , в донной части установлен клапан 7 сжатия, а  к нижней поверхности дна 8 резервуара  неразъемно, сварным способом присоединена проушина 9, снабженная виброгасящим элементом, состоящим из двух конических резиновых втулок 10, установленных в сквозное осевое отверстие проушины с разных сторон, при этом наружные кромки 11 сквозного осевого отверстия проушины 9 имеют скругление по радиусу 2,5-3,5 мм.
Шток 3 вместе с поршнем 5 при эксплуатации гидравлического амортизатора совершают возвратно-поступательные движения в рабочем цилиндре 2. При перемещении штока 3 с поршнем 5 вниз рабочая жидкость под давлением поршня 5 через дросселирующие элементы 6 перетекает из подпоршневой части в надпоршневую часть рабочего цилиндра 2. Часть объема рабочей жидкости при ходе сжатия перетекает через клапан 7 сжатия в полость резервуара 1.  При движении штока 3 вверх рабочая жидкость под давлением поршня, через дросселирующие элементы, перетекает из надпоршневой части в подпоршневую, а созданное поршнем 5 разрежение в рабочем цилиндре 2 затягивает через клапан 7 сжатия рабочую жидкость из полости резервуара 1. Таким образом, работа, которую выполняет рабочая жидкость, гасит колебания, возникающие при эксплуатации гидравлического амортизатора.
Гидравлический амортизатор с помещенным в сквозное осевое отверстие проушины виброгасящим элементом, состоящим из двух конических втулок 10, болтовым соединением прикрепляется к кронштейну 12 элемента рамы или подвески транспортного средства. Вибрационные и ударные нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации транспортного средства, передаются скругленными наружными кромками 11 сквозного осевого отверстия проушины 9 виброгасящему элементу через его наружную поверхность. Площадь скругленных наружных кромок 11 сквозного осевого отверстия и отсутствие острых граней позволяют равномерно распределить возникающие нагрузки, не повреждая при этом наружную поверхность виброгасящего элемента, что увеличивает ресурс работы виброгасящего элемента и срок службы гидравлического амортизатора.