АДАПТИВНЫЙ АМОРТИЗАТОР ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
ADAPTIVE SHOCK ABSORBER OF SUSPENSION OF TRANSPORT VEHICLE

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидравлическим амортизаторам транспортных средств, и может быть использовано в подвесках транспортных средств.
Известен гидравлический амортизатор подвески транспортного средства (А.И.Кузьменко, Г.М.Ярославцев. Гидравлический амортизатор подвески транспортного средства. Авторское свидетельство СССР №1157292, МПК F16F 5/00 // B60C 17/04, 27.04.1983), содержащий корпус с рабочими камерами прямого и обратного хода, соединенными через клапанную систему, компенсационную камеру и стержень, закрепленный на элементе амортизатора, связанном с неподрессоренной частью транспортного средства, выполненном с осевым каналом и радиальными окнами, перекрытыми золотником в виде подпружиненной массы, причем входное отверстие в канал, соединяющий камеру прямого хода с золотниковым устройством, размещено на внутренней рабочей поверхности корпуса, а выход из золотникового устройства связан каналом с камерой обратного хода.
Наличие клапана сжатия на поршне предопределяет возможность появления пробоя амортизатора в конце прямого хода. А наличие золотникового устройства с инерционной массой делает возможным пробой амортизатора в конце обратного хода при езде по «высокочастотному профилю», так как в данном режиме инерционная масса постоянно перемещается, периодически открывая канал между камерами прямого и обратного хода. Пробой амортизатора, как правило, приводит к быстрому выходу из строя амортизатора, резко снижая его надежность и долговечность.
Известен регулируемый амортизатор (Регулируемый амортизатор. Программа самообучения 406. Система адаптивного управления ходовой части DCC. Конструкция и принцип действия, http://volkswagen.msk.ru, прототип), содержащий направляющую штока поршня, на которой концентрически последовательно закреплены (наружная) трубка-резервуар, промежуточный цилиндр и рабочий (внутренний) цилиндр. Внутри рабочего цилиндра перемещается поршень, в котором размещены поршневые клапаны, а в основании рабочего цилиндра размещен клапан сжатия. Поршень закреплен на штоке, перемещаемом вдоль направляющей. Замкнутый кольцевой цилиндрический канал, образованный рабочим и промежуточным цилиндрами, основанием и направляющей штока с одной стороны соединен с помощью перепускного отверстия с рабочей камерой, образованной рабочим цилиндром, а с другой - с входным каналом регулируемого клапана. Выходной канал регулируемого клапана соединен с другой рабочей камерой амортизатора, образованной трубкой-резервуаром, промежуточным цилиндром и направляющей штока. Регулируемый клапан выполнен по схеме гидравлического клапана непрямого действия с электромагнитным управлением. Управляющим органом клапана, а следовательно, и амортизатора в целом является электромагнит, который фиксирует положение якоря, связанного с головкой толкателя. В зависимости от величины тока, подаваемого на катушку электромагнита, устанавливаются определенное положение головки толкателя, а следовательно, и площадь проходного сечения между головкой толкателя и управляющей пластиной в управляющей цепи клапана, а вместе с тем и степень демпфирования амортизатора.
К недостаткам прототипа относится то, что в силу особенностей его конструкции и организации рабочего процесса при работе амортизатора возможны пробои как на фазе сжатия, так и на фазе отбоя, что неизбежно приводит к поломке амортизатора с последующим выходом его из строя. Данное обстоятельство резко снижает надежность амортизатора в целом. К недостаткам прототипа следует также отнести некоторое усложнение конструкции, вызванное введением в схему регулируемого клапана специального клапана Fail Safe для реализации режима «Fail Safe», а также невозможность реализации в данной конструкции амортизатора «блокировочного режима», при котором весь амортизатор превращается в единое жесткое звено. Данный режим необходим для стабилизации движения транспортного средства. К недостаткам прототипа следует также отнести усложнение конструкции, вызванное тем обстоятельством, что в нем используется фактически «трехтрубная» конструкция рабочего цилиндра. Это усложняет, утяжеляет всю конструкцию и ухудшает процесс теплообмена - эффективность охлаждения масла резко снижается.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении надежности и срока службы амортизатора, расширении его функциональных возможностей, повышении стабильности его рабочих характеристик.
Указанная задача решается тем, что в адаптивном амортизаторе подвески транспортного средства, содержащем закрепленный в направляющей штока рабочий цилиндр с элементами крепления к транспортному средству, внутри рабочего цилиндра подвижно размещен поршень с полым штоком, перемещаемым в направляющей и закрываемым сверху крышкой, снабженной элементами крепления к транспортному средству, в верхней внутренней цилиндрической поверхности рабочего цилиндра установлена ограничительная втулка, охватывающая шток, в нижней части штока выполнены сквозные верхние рабочие окна, внутри штока на поршне жестко и концентрически закреплена трубка, на нижнем конце которой подвижно в осевом направлении установлен клапан со сквозными нижними рабочими окнами, отжимаемый от трубки пружиной, замкнутая полость между штоком и трубкой в верхней части штока соединена посредством трубопровода с входной полостью регулируемого электромагнитного клапана, а также содержащем блок управления, накопительный бак и регулируемый гидравлический дифференциальный клапан с электромагнитным управлением, включающий последовательно размещенные управляющий электромагнит, функционально связанный с блоком управления и состоящий из связанных между собой катушки и якоря, входную полость, основной запорно-регулирующий элемент - полый плунжер, пружину, втулку и выходную полость, которая соединена посредством трубопровода с накопительным баком, согласно изобретению внутренняя полость трубки в ее верхней части соединена трубопроводом посредством перепускного клапана с выходной полостью регулируемого электромагнитного клапана, плунжер поджат пружиной к якорю управляющего электромагнита, на плунжере и втулке выполнены сквозные тангенциальные окна - дроссельные и клапанные, при этом на боковой цилиндрической поверхности трубки размещен перепускной клапан для перемещения масла из внутренней полости трубки в кольцевую полость, образованную трубкой и штоком.
Указанная конструкция позволяет исключить возможности возникновения пробоя амортизатора при его работе, осуществить реализацию «блокировочного режима», упростить конструкцию и улучшить эффективность процесса теплообмена. Тем самым повышается надежность и срок службы амортизатора, расширяются его функциональные возможности, повышается стабильность его рабочих характеристик, удешевляется конструкция.
31
31
31
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображена схема амортизатора на фазе отбоя; на фиг.2 - схема регулируемого электромагнитного клапана на дроссельном участке работы; на фиг.3 (а, б, в, г, д, е, ж, з) - виды возможного выполнения формы рабочих окон (вид. А фиг.1); на фиг.4 - рабочая характеристика амортизатора на фазе отбоя; на фиг.5 - схема регулируемого электромагнитного клапана на дроссельно-клапанном участке работы; на фиг.6 - качественный характер зависимости F=F(I) электромагнитной силы F электромагнитного клапана от величины управляющего тока I; на фиг.7 - полная рабочая характеристика амортизатора (на фазах отбоя и сжатия) на различных регулировочных режимах; на фиг.8 - схема регулируемого электромагнитного клапана в «блокировочном режиме»; на фиг.9 - качественная картина зависимости площади S сечения рабочего окна от высоты h просвета рабочего окна в моменты перекрытия поршнем рабочего окна при приближении поршня к границе рабочей зоны; на фиг.10 - схема амортизатора на фазе сжатия; на фиг.11 - схема амортизатора в заключительный момент фазы сжатия.
Амортизатор состоит из рабочего цилиндра 1 (фиг.1), внутри которого подвижно установлен поршень 2, закрепленный на полом штоке 3, перемещаемом вдоль направляющей 4 и ограничительной втулки 5.
Ограничительная втулка 5 установлена в направляющей 4 подвижно в радиальном направлении. Это сделано для исключения избыточной связи в кинематической паре «поршень, шток - рабочий цилиндр, направляющая».
Сверху шток закрыт крышкой 6. В штоке, в нижней его части, выполнены верхние рабочие сквозные окна 7. Внутри штока концентрически размещена трубка 8, жестко связанная с поршнем 2 и крышкой 6. Внутри трубки 8, в нижней ее части, размещен клапан 9, который может перемещаться вдоль нее в осевом направлении и под действием пружины 10 постоянно стремится занять крайнее нижнее положение, которое показано на фиг.1. В клапане, в нижней его части, выполнены нижние рабочие сквозные окна 11.
Шток 3 образует с трубкой 8 замкнутую кольцевую полость 12, которая в нижней части может сообщаться благодаря наличию верхних рабочих окон 7 с надпоршневой полостью 13, а в верхней посредством трубопровода 14 - с входной полостью 15 регулируемого электромагнитного клапана 16 (фиг.2). Внутренняя замкнутая полость 17 трубки 8 в нижней части может сообщаться благодаря наличию нижних рабочих окон 11 с подпоршневой полостью 18, а в верхней посредством трубопровода 19 - с выходной полостью 20 регулируемого электромагнитного клапана 16.
Рабочие окна (как верхние 7, так и нижние 11) могут быть выполнены как сквозные отверстия определенного профиля - в плане могут иметь, например, треугольный профиль - фиг.3а, фиг.3б, квадратный профиль - фиг.3в, прямоугольный профиль - фиг.3г. и т.п. Профиль рабочих окон 11 и 7 идентичен друг другу и выбирается исходя из необходимости реализации в каждом конкретном случае требуемого закона движения штока при приближении его к крайним граничным положениям.
Амортизатор с помощью узлов 21 и 22 (например, проушин) крепится к соответствующим элементам подвески транспортных средств.
1
Ширина Н ограничительной втулки 5 должна быть больше, чем высота H рабочих окон 7:
Регулируемый электромагнитный клапан 16 по функциональному исполнению является гидравлическим дифференциальным клапаном с электромагнитным управлением. Он включает основной запорно-регулирующий элемент - полый плунжер 23, который размещен внутри втулки 24 с возможностью перемещения вдоль нее в осевом направлении. В плунжере 23 выполнены сквозные тангенциальные окна - дроссельные 25 и клапанные 26, а во втулке 24 - дроссельные 27 и клапанные 28. В данной конструкции показано по два окна, хотя количество окон может быть и больше.
Плунжер 23 под действием пружины 29 поджимается к трубке 30, которая выполнена заодно с якорем 31 управляющего электромагнита, на контакты 32 которого и далее на катушку 33 подается управляющий ток I.
На наружной поверхности якоря 31 выполнен осевой паз 34, посредством которого входная полость 15 сообщаются с полостью 35. В трубке 30 предусмотрены сквозные радиальные окна 36. Левое крайнее положение якоря 31 ограничено упором 37.
Совокупность деталей - якорь 31, катушка 33 и контакты 32 составляют управляющий электромагнит регулируемого электромагнитного клапана 16.
Выходная полость 20 сообщается с трубопроводом 19 через перепускной клапан 38, выполненный, например, в виде упругой пластины малой жесткости. Выходная полость 20 через выходное окно 39 и трубопровод 40 соединяется также с полостью 41 накопительного бака 42.
Управляющее воздействие - управляющий ток I формируется в блоке управления 43. Регулируемый электромагнитный клапан 16 с правой стороны (фиг.2) закрывается крышкой 44. Выходная полость 20 через дроссельное отверстие 45 связана с полостью 46. Внутренняя замкнутая полость 17 трубки 8 благодаря наличию окна 47 и перепускного клапана 48 сообщается с замкнутой кольцевой полостью 12. Внутри плунжера 23 предусмотрена плунжерная полость 49. Полости 18, 13, 12, 17, 15, 20 и 49 заполнены маслом, а полость 41 заполнена маслом частично.
Амортизатор работает следующим образом.
Прежде чем переходить к описанию работы амортизатора, необходимо отметить следующие особенности его рабочего процесса.
Рабочий цикл амортизатора состоит из двух фаз:
1. фазы отбоя; 2. фазы сжатия.
По характеру формирования рабочей характеристики амортизатора - зависимости F=F(V) усилия F на штоке от скорости V штока могут иметь место два участка работы амортизатора:
1. дроссельный участок; 2. дроссельно-клапанный участок.
В зависимости от величины управляющего воздействия могут иметь место следующие 4 режима работы амортизатора:
1. режим отсутствия управляющего воздействия на электромагнитный клапан - режим «высокой степени демпфирования», так называемый режим «Sport» (в нашем случае данный режим совмещен с режимом Fail Safe, соответствующим программе аварийного движения);
2. режим «нормальной степени демпфирования» (режим «Normal»);
3. режим «низкой степени демпфирования» (режим «Comfort»);
4. «блокировочный режим».
Ниже рассматривается каждый из этих режимов в отдельности.
1. Фаза отбоя.
На фазе отбоя при перемещении штока 3 и поршня 2 вверх, как показано на фиг.1, масло из полости 13 вытесняется поршнем 2 через верхние рабочие окна 7 в замкнутую полость 12 и далее поступает через трубопровод 14 во входную полостью 15 регулируемого электромагнитного клапана 16. Затем благодаря наличию сквозных радиальных окон 36 масло поступает во внутреннюю полость 49 плунжера 23.
Вначале рассмотрим так называемый дроссельный участок работы амортизатора, характеризующийся относительно небольшими скоростями V движения штока 3, а следовательно, и относительно небольшими усилиями F=F(V) на штоке, т.е. рассмотрим случай (фиг.4), когда
В этом случае при условии отсутствия управляющего воздействия на электромагнитный клапан 16 со стороны блока управления 43 (режим №1), когда
как правило,
23
29
Здесь F - суммарная сила давления масла на плунжер 23, F - сила, действующая со стороны пружины 29 на плунжер 23.
23
Заметим, что сила F зависит от величины давления масла в надпоршневой полости 13, а следовательно, от скорости V штока 2.
При условиях (2) и (3) якорь 31, а вместе с ним и плунжер 23 занимают крайнее левое положение (фиг.2). При этом сквозные клапанные тангенциальные окна 26 перекрыты соответствующими поверхностями втулки 24 и масло может поступать из полости 49 в выходную полость 20 электромагнитного клапана 16 только через сквозные дроссельные тангенциальные окна 25 плунжера 23 и далее - через сквозные дроссельные тангенциальные окна 27 втулки 24.
Поскольку на фазе отбоя объем подпоршневой полости 18 увеличивается, то под действием возникающего в этой полости, а следовательно, и в трубопроводе 19 разрежения перепускной клапан 38 открывается и масло из выходной полости 20 регулируемого электромагнитного клапана 16 поступает через трубопровод 19, полость 17 и окна 11 в подпоршневую полость 18, компенсируя увеличивающийся ее объем. При этом в течение всей фазы отбоя некоторое количество масла, по объему равное объему вытесняемого из полости 13 штока 3, поступает через трубопровод 40 из полости 41 компенсационного бака 42 в выходную полость 20 и далее по отмеченному выше пути - в подпоршневую полость 18 амортизатора.
Следует иметь в виду, что на фазе отбоя клапан 48 закрыт, так как давление масла в полости 12 значительно больше, чем в полости 17.
Заметим, что на дроссельном участке работы уровень демпфирования амортизатора определяется отмеченной выше величиной гидравлического сопротивления движению масла через сквозные дроссельные тангенциальные окна 25.
k
По мере увеличения абсолютной величины скорости V движения поршня 2 давление Р масла в надпоршневой полости 13, а следовательно, и во входной полости 15 электромагнитного клапана 16 будет возрастать. При этом автоматически возрастает и абсолютная величина силы F сопротивления движению штока 2 (фиг.4), т.е. автоматически увеличивается уровень демпфирования амортизатора. Далее, при некотором значении P, соответствующем скорости штока
к
V=V,
23
суммарная сила F давления масла на плунжер 23
29
превысит силу F, действующую со стороны пружины 29 на плунжер 23:
15
20
т.е. соотношение (4) нарушится. Здесь: Р - давление масла в полости 15; Р - давление масла в полости 20. В этот момент плунжер 23 сместится вправо, как показано на фиг.5, до такого положения, пока не установится равенство
Но при этом уже необходимо иметь в виду, что сквозные тангенциальные клапанные окна 26 частично приоткроются, т.е. электромагнитный клапан 16 перейдет на дроссельно-клапанный участок работы. При этом масло из полости 49 будет поступать в выходную полость 20 как через сквозные тангенциальные дроссельные окна 25, так и через сквозные тангенциальные клапанные окна 26 (фиг.5).
В соотношении (5) принимается, что давление масла в полостях 20 и 46 примерно одинаково и влияние перекрытия левого торца плунжера 23 трубкой 30 незначительно.
Заметим, что на дроссельно-клапанном участке работы уровень демпфирования амортизатора определяется уже суммарной величиной гидравлического сопротивления движению масла через сквозные тангенциальные дроссельные окна 25 и сквозные тангенциальные клапанные окна 26.
Следует отметить, что предлагаемый амортизатор в отличие от рассмотренного выше случая (3) позволяет в широкой зоне в зависимости от дорожных условий регулировать его рабочую характеристику - зависимость F=F(V) усилия F на штоке от величины скорости V штока (фиг.4). Т.е. по своим функциональным возможностям он является адаптивным амортизатором. Это обеспечивается за счет внешнего воздействия со стороны блока управления 43 путем изменения величины управляющего тока I на контактах 32 катушки 33. Рассмотрим эти более общие режимы работы амортизатора, когда со стороны блока управления 43 на контакты 32 катушки 33 подается управляющий ток I, т.е. рассмотрим случаи
когда на электромагнитный клапан 16 подается управляющее воздействие
со стороны блока управления 43 (т.е. рассмотрим режимы №2, 3 или 4).
31
В этих случаях на якорь 31, а следовательно, и на плунжер 23 начинает действовать дополнительная электромагнитная сила F, и положение равновесия плунжера будет уже описываться уравнением
31
Здесь: F - электромагнитная сила, действующая на плунжер 23 со стороны якоря 31 электромагнита.
31
31
31
Заметим, что функция F=F(I) - возрастающая (фиг.6), т.е. с увеличением величины управляющего тока I сила F также увеличивается.
31
31
29
Таким образом, в отличие от частного случая (3), когда положение плунжера 23 определяется соотношением (7), в предлагаемом амортизаторе благодаря наличию возможности формировать управляющее воздействие в диапазоне (8) по мере увеличения величины управляющего тока I сила F, как уже отмечалось, также увеличивается. Вследствие этого нарушается равенство (10) и плунжер 23 начинает перемещаться вправо (фиг.5) до тех пор, пока отмеченное выше увеличение силы F не компенсируется одновременным увеличением силы F. При этом площадь эффективного проходного сечения сквозных тангенциальных клапанных окон 26 (фиг.5) увеличивается, гидравлическое сопротивление в них уменьшается и, как следствие, уровень демпфирования амортизатора также уменьшается.
Таким образом, при увеличении величины управляющего тока I уровень демпфирования амортизатора автоматически уменьшается. Следовательно, изменяя управляющее воздействие в блоке управления 43 - величину управляющего тока I, можно корректировать рабочую характеристику амортизатора (фиг.7) - зависимость F=F(V) усилия F на штоке от скорости V штока.
При этом самая «жесткая» характеристика (кривая М, фиг.7) соответствует случаю (3), когда имеет место режим №1 - режим «высокой степени демпфирования», так называемый режим «Sport». Данный режим востребован при езде на высоких скоростях по хорошим дорогам.
По мере увеличения величины управляющего тока I, например, до величины
характеристика становится «мягче» (кривая Р, фиг.7). Имеет место режим №2 - режим «нормальной степени демпфирования», так называемый режим «Normal». Данный режим востребован при езде в обычных дорожных условиях.
2
По мере дальнейшего увеличения величины управляющего тока I, например, до величины I=I характеристика становится еще «мягче» (кривая N, фиг.7). Имеет место режим №3 - режим «низкой степени демпфирования», так называемый режим «Comfort». Данный режим востребован при езде на плохих дорогах. Зона регулирования рабочей характеристики амортизатора - Z (фиг.7).
Заметим, что при
1
2
3
4
плунжер 23 занимает крайнее правое положение, ограниченное кольцевой поверхностью 50 втулки 24 (фиг.8). Если принять во внимание, что осевые размеры b, b, b и b (фиг.2) сквозных тангенциальных окон 25 и 26 плунжера 23 и сквозных тангенциальных окон 27 и 28 втулки 24 подобраны таким образом, что при этом все они оказываются перекрытыми, то можно сделать вывод, что в случае (12) входная полость 15 оказывается изолированной от выходной полости 20. Регулируемый электромагнитный клапан 16 заблокирован: движения поршня и штока заблокированы. Вместе с ним заблокирован и амортизатор в целом. Имеет место режим №4, так называемый «блокировочный режим», когда амортизатор превращается в единое жесткое недеформируемое звено.
Возможность реализации блокировочного режима - существенное достоинство амортизатора. Именно реализация данного режима позволяет стабилизировать движение автомобиля, движущегося с большой скоростью, на поворотах, при кренах, а также исключить «клевки» и «галопирование» автомобиля при его резких торможениях и разгонах.
Подчеркнем, что режим №1, соответствующий случаю (3) совмещен с так называемым режимом Fail Safe, соответствующим программе аварийного движения. Такое конструктивное выполнение электромагнитного клапана 16 позволяет исключить из схемы дополнительный специальный клапан Fail Safe, необходимый в прототипе для реализации режима «Fail Safe», что способствует упрощению конструкции.
Заметим, что режим Fail Safe (программа аварийного движения) - один из штатных режимов работы амортизатора. Он возникает, например, при выходе из строя блока управления 43.
1
1
max
Следует отметить, что на фазе отбоя процесс движения поршня 2 вверх продолжается до тех пор, пока верхняя граница верхних рабочих окон 7, соответствующая сечению I-I, не достигнет плоскости кольцевой поверхности 51 ограничительной втулки 5 (фиг.1). В этот момент рабочие окна 7 еще полностью открыты на всю высоту H. При дальнейшем движении поршня вверх рабочие окна 7 начинают постепенно перекрываться ограничительной втулкой 5, т.е. высота h просвета рабочих окон начинает уменьшаться от величины H до 0, а эффективная площадь S сечения рабочих окон - от величины S до 0 (фиг.9).
Подчеркнем, что в момент достижения поршнем 2 положения, при котором сечение II-II рабочих окон 7 достигнет плоскости кольцевой поверхности 51 ограничительной втулки 5, рабочие окна 7 будут, в силу (1), полностью перекрыты, т.е. в этот момент
При этом дальнейшее движение поршня вверх, в силу несжимаемости масла, невозможно. Тем самым исключается возможность пробоя амортизатора в конце фазы отбоя, т.е. возможность соударения плоскости 52 поршня 2 с ограничительной втулкой 5 при резком растяжении амортизатора, что может иметь место, например, при движении транспортного средства на большой скорости по неровной дороге, в частности при попадании колеса в дорожную яму.
Таким образом, сечение II-II верхних рабочих окон 7, соответствующее нижней грани рабочих окон 7, и положение плоскости кольцевой поверхности 51 ограничительной втулки 5 определяют верхнее граничное положение поршня 2.
Следует иметь в виду, что так как давление масла в полости 13 (а, следовательно, и во входной полости 15 регулируемого электромагнитного клапана 16) значительно больше, чем в выходной полости 20 (которая соединена с полостью 17), то перепускной клапан 48 в течение всей фазы отбоя закрыт.
2. Фаза сжатия
На фазе сжатия при перемещении штока 3 и поршня 2 вниз (фиг.10) масло под давлением поршня вытесняется из подпоршневой полости 18 и поступает через нижние рабочие окна 11 в полость 17 и далее через окно 47, открывая при этом перепускной клапан 48, поступает в полость 12 и через трубопровод 14 - во входную полость 15 регулируемого электромагнитного клапана 16.
Последующий путь масла через плунжер 23 и втулку 24 таков же, как и в предыдущей фазе отбоя.
Поскольку в рассматриваемом случае давление масла в полостях 17 и 12, а следовательно, и в трубопроводах 19 и 14 практически одинаково и равно давлению масла во входной полости 15 регулируемого электромагнитного клапана 16, а давление масла в его выходной полости 20 значительно меньше, то в течение всей фазы сжатия перепускной клапан 38 закрыт. Движение масла по трубопроводу 19 на фазе сжатия отсутствует.
Вместе с тем благодаря наличию верхних рабочих окон 7 масло также попадает в надпоршневую полость 13, восполняя увеличивающийся ее объем. При этом часть масла, соответствующая объему вдвигающегося в полость 13 штока 3, поступает из выходной полости 20 регулируемого электромагнитного клапана 16 через трубопровод 40 в полость 41 накопительного бака 42.
1
1
max
Описанный выше процесс движения поршня 2 вниз повторяется до тех пор, пока клапан 9 не коснется упора 53. При этом дальнейшее движение поршня 2 вниз вызовет вдвигание клапана 9 внутрь трубки 8 вплоть до того момента, когда верхняя граница нижних рабочих окон 11, соответствующая сечению III-III, не достигнет плоскости кольцевой поверхности 54 нижнего конца трубки 8. В этот момент рабочие окна 11 еще полностью открыты на всю высоту H. Но при дальнейшем движении поршня 2 вниз рабочие окна 11 начинают (аналогично тому, как это имело место на фазе отбоя) постепенно перекрываться трубкой 8, т.е. высота h просвета рабочих окон начинает уменьшаться от величины H до 0, а площадь S сечения рабочего окна - от величины S до 0 (фиг.9).
Подчеркнем, что в момент достижения поршнем 2 положения, при котором нижняя граница нижних рабочих окон 11, соответствующая сечению IV-IV, достигнет плоскости кольцевой поверхности 54 нижнего конца трубки 8, рабочие окна 11 будут полностью перекрыты, т.е. в этот момент будет иметь место выполнение соотношения (13). Именно данное положение поршня изображено на фиг.11. При этом дальнейшее движение поршня вниз, в силу несжимаемости масла, невозможно. Тем самым исключается возможность пробоя амортизатора в конце фазы сжатия, т.е. исключается возможность соударения плоскости 55 поршня 2 или других его деталей с основанием рабочего цилиндра 1 и клапана 9 при резком сжатии амортизатора, что может иметь место, например, при движении транспортного средства на большой скорости по неровной дороге, в частности при наезде колеса на кочку.
Следует отметить, что для стабилизации положения клапана 9 в том состоянии, в котором он изображен на фиг.11, необходимо соблюдение условия
Именно при выполнении условия (14) клапан 9 будет находиться в равновесном состоянии в отношении сил гидростатического давления масла.
Таким образом, сечение IV-IV нижних рабочих окон 11, соответствующее нижней грани рабочих окон 11, и положение плоскости кольцевой поверхности 54 нижнего торца трубки 8 определяют нижнее граничное положение поршня 2.
Заметим, что выбирая ту или иную форму рабочих окон 7 и 11, можно формировать тот или иной закон движения поршня при приближении его к крайним положениям II-II и IV-IV. В частности, выбирая в рабочем окне форму, соответствующую фиг.3а, можно реализовать более плавное уменьшение площади S сечения рабочего окна (кривая R на фиг.9), а следовательно, более плавное увеличение сопротивления амортизатора, т.е. более эффективное гашение динамических нагрузок в подвеске транспортного средства.
1
Следует также иметь в виду, что при описании конструкции амортизатора молчаливо предполагалось, что рабочие окна 7 и 11 имеют одинаковую высоту, равную H. В реальных же конструкциях исходя из требований реализации необходимых рабочих характеристик упомянутые окна могут иметь различную высоту.
Подчеркнем, что функционирование различных режимов работы амортизатора на фазе сжатия аналогично тому, как это имеет место на фазе отбоя.
Необходимо отметить, что в обеих двух рассмотренных выше фазах, в фазе сжатия и фазе отбоя, амортизатор при неизменном управляющем воздействии со стороны блока управления 43 на регулируемый электромагнитный клапан 16, которое осуществляется в форме управляющего тока I, подаваемого на контакты 32 катушки 33, т.е. при выполнении условия
I=Const,
работает как обычные известные конструкции нерегулируемых амортизаторов. При этом дроссельный участок реализуется за счет специального подбора и профилирования формы рабочих окон 7 и 11 и размеров сквозных тангенциальных дроссельных окон 25 и 27, а клапанный участок - за счет соответствующего подбора размеров сквозных тангенциальных клапанных окон 26 и 28 и жесткости пружины 29: при увеличении скорости поршня, т.е. при увеличении давления масла во входной полости 15 регулируемого электромагнитного клапана 16, плунжер 23 автоматически перемещается вправо, увеличивая при этом площадь эффективного проходного сечения сквозных тангенциальных клапанных окон 28. Последнее обстоятельство приводит к увеличению расхода масла через упомянутые окна и, как следствие, к уменьшению силы сопротивления амортизатора, к уменьшению его степени демпфирования.
Таким образом, использование предложенного конструктивного решения амортизатора позволит повысить его надежность, долговечность ввиду исключения возможности возникновения пробоев амортизатора при его работе, упростить и, следовательно, удешевить конструкцию за счет исключения специального клапана Fail Safe для реализации режима «Fail Safe» и реализации «одноцилиндровой» конструкции рабочего цилиндра вместо «трехцилиндровой», как у прототипа, расширить функциональные возможности амортизатора за счет появления возможности реализации блокировочного режима, стабилизировать рабочие характеристики за счет улучшения эффективности процесса теплообмена.