ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР
HYDRAULIC DAMPER

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к гидравлическим демпферам преимущественно подвески транспортных средств.
Известен гидравлический телескопический демпфер подвески транспортного средства, содержащий корпус, в котором коаксиально установлен с образованием рекуперативной полости цилиндр с поршнем, разделяющим полость цилиндра на поршневую и штоковую и имеющим обратный клапан, открывающийся в сторону штоковой полости, шток, жестко связанный с поршнем, направляющую, закрывающую сверху цилиндр и имеющую антифрикционную втулку и узел уплотнения штока, клапанный блок, установленный с противоположной стороны цилиндра и содержащий обратный клапан, открывающийся в сторону поршневой полости, и разгрузочный клапан с дроссельным каналом, расположенный за пределами направляющей в патроне на хвостовике трубки, сообщающей штоковую полость с рекуперативной (см., например, патент RU 2437010 C1 от 12.07.2010, МПК F16F 9/16).
В этом гидравлическом демпфере давление жидкости, создающее силу сопротивления, при растяжении действует на кольцевую площадь поршня, а при сжатии только на площадь штока. Для гидравлического демпфера с симметричной или близкой к ней силовой характеристикой такое техническое решение нельзя признать рациональным.
По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является гидравлический демпфер, содержащий корпус, в котором коаксиально установлен с образованием рекуперативной полости цилиндр, с размещенным в нем поршневым узлом, разделяющим полость цилиндра на поршневую и штоковую и имеющим как минимум один сквозной дроссельный канал, сообщающий поршневую и штоковую полости, разгрузочный клапан как хода сжатия, так и хода растяжения, выполненный в виде одного пружинного диска, шток, направляющую с узлом уплотнения штока, закрывающую сверху цилиндр, и клапанный блок, установленный с противоположной стороны цилиндра и содержащий обратный и предохранительный клапаны и как минимум один дроссельный канал, сообщающий поршневую и рекуперативную полости (см. патент RU 2525345 от 18.06.2014 г.).
Однако его конструкция из-за разности площадей, на которые действует давление рабочей жидкости при сжатии и растяжении, не позволяет получить симметричную силовую характеристику, которая по требованию заказчика нередко бывает необходима, как максимально обеспечивающая оптимальное демпфирование.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение симметричной силовой характеристики.
Технический результат достигается тем, что гидравлический демпфер, содержащий корпус, в котором коаксиально установлен с образованием рекуперативной полости цилиндр, с размещенным в нем поршневым узлом, разделяющим полость цилиндра на поршневую и штоковую и имеющим как минимум один сквозной дроссельный канал, сообщающий поршневую и штоковую полости, разгрузочный клапан как хода сжатия, так и хода растяжения, выполненный в виде одного пружинного диска, шток, направляющую, с узлом уплотнения штока, закрывающую сверху цилиндр, и клапанный блок, установленный с противоположной стороны цилиндра и содержащий обратный и предохранительный клапаны и как минимум один дроссельный канал, сообщающий поршневую и рекуперативную полости, обладает существенной новизной, заключающейся в том, что в поршневом узле параллельно сквозному дроссельному каналу, сообщающему поршневую и штоковую полости, расположен еще как минимум один дополнительный дроссельный канал, сообщающий поршневую и штоковую полости, перекрываемый со стороны штоковой полости обратным клапаном, причем отношение суммарной площади проходного сечения сквозных и дополнительных дроссельных каналов, сообщающих поршневую и штоковую полости, к площади проходного сечения дроссельных каналов, расположенного в клапанном блоке и сообщающих поршневую и рекуперативную полости, не меньше отношения площади штоковой полости к площади штока.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого гидравлического демпфера; на фиг. 2 - поршневой узел и клапанный блок, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.
Гидравлический демпфер содержит корпус 1, в котором коаксиально установлен цилиндр 2, с расположенным в нем поршневым узлом, содержащим поршень 3, установленный на резьбовом конце штока 4. Поршень 3 снабжен антифрикционными кольцами 5 и разделяет внутреннюю полость цилиндра 2 на поршневую и штоковую полости 6 и 7, соответственно. Кроме того, между внутренней стенкой корпуса 1 и наружной стенкой цилиндра 2 образована рекуперативная полость 8. Поршень 3 установлен на штоке 4 через упорную шайбу 9, проставок 10 и шайбу 11. В упорной шайбе 9 расположены дополнительные дроссельные каналы 12, перекрываемые со стороны штоковой полости 7 плоским диском 13, подпружиненным пружиной 14. Между верхней кромкой поршня 3 и нижней кромкой упорной шайбы 9 с преднатягом установлен пружинный диск 15 поршня, выполняющий функцию разгрузочного клапана, работающего как на сжатие, так и на растяжение и формирующий силовую характеристику демпфера на клапанном участке. Параметры силовой характеристики (зависимость силы сопротивления от скорости перемещения поршня) на клапанном участке определяются толщиной диска и величиной его преднатяга на стадии проектирования. В поршне 3 расположен так же сквозной дроссельный канал 16, сообщающий поршневую и штоковую полости 6 и 7, соответственно. На верхнем торце цилиндра 2 установлена направляющая 17. Манжета 18 сверху закрыта крышкой 19 с гайкой 20. По наружному диаметру направляющая 17 уплотнена резиновым кольцом 21. На нижнем торце цилиндра 2 установлен клапанный блок, состоящий из днища 22 с отверстиями 23, которые со стороны поршневой полости 6 перекрываются плоским диском 24, подпружиненным пружиной 25, и таким образом выполняющим роль обратного клапана, а также предохранительного клапана, выполненного в виде одного или нескольких упругих пружинных дисков 26, которые через втулку 27 поджаты гайкой 28, навернутой на винт 29. В средней части диска 24 имеются отверстия 30, продолжением которых являются отверстия 31 в днище 22. В днище 22 выполнен также дроссельный канал 32, сообщающий поршневую полость 6 с рекуперативной полостью 8.
Демпфер работает следующим образом. При движении поршня 3 со штоком 4 вверх (ход растяжения) рабочая жидкость из штоковой полости 7 через дроссельный канал 16 в поршне 3 дросселирует в поршневую полость 6, создавая тем самым усилие сопротивления перемещению поршня 3 в цилиндре 2. Усилие сопротивления создается за счет давления рабочей жидкости, действующего на площади штоковой полости, равной площади поршня минус площадь штока (см. фиг. 3). При этом в полости 6 под поршнем создается разряжение, под действием перепада давлений в полостях 6 и 8 диск 24, сжимая пружину 25, поднимается и рабочая жидкость из рекуперативной полости 8 через отверстия 23 в днище 22 клапанного блока заполняет полость 6 под поршнем. При увеличении скорости перемещения поршня 3 вверх давление в полости 7 увеличивается. При достижении давления в полости 7 некоторого значения пружинный диск 15 поршня (разгрузочный клапан) прогибается вниз, образуя зазор между упорной шайбой 9 и диском 15 поршня, в результате чего рабочая жидкость перетекает из полости 7 в полость 6, ограничивая сопротивление, развиваемое демпфером на ходе растяжения.
При движении поршня 3 со штоком 4 вниз (ход сжатия) в поршневой полости 6 появляется давление, под действием которого плоский диск 13, сжимая пружину 14, поднимается, рабочая жидкость через открытый дополнительный дроссельный канал 12 и тот же сквозной дроссельный канал 16 в поршне 3 дросселирует из полости 6 в полость 7, создавая усилие сопротивления перемещению поршня 3 в цилиндре 2. Усилие сопротивления создается за счет давления рабочей жидкости, действующего на площади поршневой полости, равной площади поршня. Диск 24 при этом прижат к днищу 22 и обратный клапан закрыт. Однако высвобождаемый объем в полости 7 несколько меньше объема, вытесняемого из полости 6 на величину вводимого в цилиндр штока. Этот «лишний» объем рабочей жидкости дросселирует из полости 6 в рекуперативную полость 8 через дроссельный канал 32 в днище 22. При этом для того, чтобы в полости 7 не создавался вакуум, необходимо соблюдать следующее условие: отношение суммарной площади проходного сечения сквозных и дополнительных дроссельных каналов, расположенных в поршневом узле и сообщающих поршневую и штоковую полости, к площади проходного сечения дроссельных каналов, расположенных в клапанном блоке и сообщающих поршневую и рекуперативную полости, было не меньше отношения площади штоковой полости к площади штока. В противном случае в характеристике демпфера появляются провалы, которые не только снижают его энергоемкость, но и крайне отрицательно влияют на его надежность. При увеличении скорости перемещения поршня 3 на ходе сжатия давление рабочей жидкости в полости 6 увеличивается. При достижении давления в полости 6 некоторого значения пружинный диск 15 поршня (разгрузочный клапан) изгибается вверх и открывает зазор между ним и опорной верхней кромкой поршня 3, в результате чего рабочая жидкость перетекает из полости 6 в полость 7, ограничивая сопротивление на ходе сжатия. Одновременно рабочая жидкость через отверстия 30 в диске 24 и 31 в днище 22 клапанного блока давит сверху на пружинный диск 26, отжимая его от нижней опорной кромки днища 22, и рабочая жидкость в объеме вводимого штока перетекает из полости 6 в рекуперативную полость 8. При этом во избежание образования вакуума в штоковой полости 7 диск 26 предохранительного клапана отрегулирован на давление, превышающее давление открытия пружинного диска 15 поршня.
При движениях поршня в цилиндре вверх-вниз рабочая жидкость на дроссельном режиме перетекает из полости 6 в полость 7 и, наоборот, через сквозной дроссельный канал 16 в поршне на ходе растяжения и дополнительно через открывающийся дополнительный дроссельный канал 12 на ходе сжатия. На ходе растяжения, при дроссельном режиме работы, давление в штоковой полости 7 определяется площадью проходного сечения дроссельного канала 16, а усилие сопротивления демпфера произведением этого давления на площадь штоковой полости. На ходе сжатия, при дроссельном режиме работы, для такого же усилия сопротивления демпфера необходимо меньшее давление, так как площадь поршневой полости 6 больше площади штоковой полости 7. Это достигается введением дополнительного дроссельного канала 12, который за счет применения обратного клапана, в виде подпружиненного плоского диска 13, работает только на ходе сжатия, что и обеспечивает симметричность силовой характеристики. На клапанном режиме параллельно дроссельным каналам рабочая жидкость перетекает через кольцевые щели между пружинным диском 15 и поршнем 3 при сжатии или между пружинным диском 15 и упорной шайбой 9 при растяжении. При этом на ходе растяжения объем рабочей жидкости в цилиндре увеличивается и из рекуперативной полости через обратный клапан в клапанном блоке в цилиндр поступает объем жидкости, равный объему выводимого штока, а на ходе сжатия, наоборот, объем рабочей жидкости в цилиндре уменьшается и из поршневой полости цилиндра через дроссельный канал 32 в рекуперативную полость 8, а на клапанном режиме и через дисковый клапан 26 выдавливается объем жидкости, равный объему вводимого в цилиндр штока.
Таким образом, реализация предлагаемых конструктивных решений позволяет создать простой по конструкции гидравлический демпфер с симметричной силовой характеристикой.