гидравлический демпфер

Формула изобретения

Гидравлический демпфер, содержащий рабочий цилиндр, в котором размещен поршень, состоящий из двух частей, каждая из которых на своих внешних поверхностях имеет изогнутые под прямым углом каналы, примыкающие к ребрам, закрепленных на раздельных штоках, установленных подвижно друг в друге, отличающийся тем, что каждая из половин поршня закреплена на штоках с помощью винтовых пружин сжатия, имеющих противоположную относительно друг друга навивку и различную по величине линейную и крутильную жесткость, причем упомянутые винтовые пружины установлены на штоках с предварительной их упругой деформацией усилием сжатия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции рессорного подвешивания автомобильного и железнодорожного подвижного состава.

Известен гидравлический демпфер, описанный и показанный в А.С. СССР № 1084508 от 08.12.83 г. Такой демпфер состоит из рабочего цилиндра, в котором размещен поршень, жестко закрепленный на штоке, выполненном из упругого материала. На поршне выполнены радиальные ребра и выступы с каналами, переходящими из горизонтальной в вертикальную плоскость продольной оси поршня. При перемещении поршня рабочая жидкость взаимодействует с поверхностью радиальных ребер, и возникающий при этом крутящий момент упруго воспринимается штоком демпфера, что способствует поглощению части механической энергии, воспринимаемой демпфером при колебаниях кузовов транспортных средств. Однако существенным недостатком такого демпфера является невозможность использования закрутки штока при его отдаче и не позволяет тем самым подобрать рациональные параметры по подбору сил сопротивления при прямом и обратном ходе поршня.

Известен также гидравлический демпфер, описанный в патенте RU 2230241, у которого поршень состоит из двух частей и каждая из них жестко закреплена на штоках, размещенных один в другом и имеющих кольцевое и сплошное круглое сечение. При этом каждая из половин поршня снабжена на своей внешней торцевой поверхности радиальными ребрами и выступами с изогнутыми под прямым углом к оси поршня каналами. Несмотря на свою эффективность использования и такой демпфер обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что в процессе возникновения резких динамических нагрузок он не способен в автоматическом режиме изменять количество рабочей жидкости, проходящей через каналы половин поршня и, тем самым, увеличивать силы сопротивления, препятствующие поступательному движению поршня.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является разработка гидравлического демпфера, способного осуществлять сопротивление движения поршня за счет снижения пропускной способности рабочей жидкости, проходящей через его каналы.

Поставленная цель достигается тем, что каждая из половин поршня закреплена на штоках с помощью винтовых пружин сжатия, имеющих противоположную друг относительно друга навивку и различную по величине линейную и крутильную жесткость, причем упомянутые винтовые пружины установлены на штоках с предварительной их упругой деформацией усилием сжатия.

На чертежах фиг.1 показана часть рабочего цилиндра демпфера в разрезе с размещенным в нем поршнем и штоками и на фиг.2 - укрупненный вид одного из изогнутых каналов поршня с примыкающим к нему ребром.

Гидравлический демпфер состоит из рабочего цилиндра 1, в котором расположен шток сплошного сечения 2, размещенный в штоке кольцевого сечения 3. На штоке сплошного сечения 2 жестко закреплена винтовая пружина сжатия 4, другой конец которой также жестко соединен с половиной поршня 5. На штоке кольцевого сечения 3 установлена неподвижно винтовая пружина сжатия 6, и ее другой конец связан также неподвижно с половиной поршня 7. В половинах поршня 5 и 7 выполнены вертикальные каналы 8, переходящие в горизонтальные каналы 9, примыкающие с зазором к ребрам 10. Половины поршня 5 и 7 зафиксированы соответственно на штоке сплошного сечения 2 гайкой 11 и на штоке кольцевого сечения стопорным кольцом 12. В рабочем цилиндре 1 находится рабочая жидкость 13.

Работает гидравлический демпфер следующим образом. При движении, например, колеса автомобиля (на чертежах он не показан, но работа демпфера, установленного в его подвеске, широко описана в различных библиографических источниках) и преодолении им микронеровностей дорожного полотна штоки 2 и 3 перемещаются относительно рабочего цилиндра 1 по стрелке А, а вместе с ними, в этом же направлении, и половины поршня 5 и 7. При этом за счет наличия в рабочем цилиндре рабочей жидкости 13, которая оказывает сопротивление движению половине поршня 5, перемещает половину поршня 5 в направлении, обратном стрелке А, несколько упруго деформируя винтовую пружину сжатия 4. Одновременно рабочая жидкость 13 протекает через зазор « » ребра 10, попадая в канал 8, и истекает из него по стрелке В в пространство, образованное половинами поршня 5 и 7. Далее рабочая жидкость 13 попадает в вертикальные каналы 8 половины поршня 7 и, истекая под давлением по стрелке С из горизонтальных каналов 9, взаимодействует с ребрами 10, создавая вращающий момент Т, воспринимаемый винтовой пружиной сжатия 6, которая закручивается на определенный угол. Описанные действия таких конструктивных элементов позволяют рассеивать энергию, создаваемую качением колеса по преодолению микропрофиля дороги. При обратном ходе штоков 2 и 3 рабочая жидкость 13 двигается по стрелкам Е в направлении, обратном стрелкам В, что также позволяет создать вращающий момент T₁ на половине поршня 5, а следовательно, и на винтовой пружине сжатия 4, что также приведет к ее закрутке и к гашению колебаний отдачи демпфера. В случае же проявления значительных составляющих динамических нагрузок, возникающих на колесе автомобиля при преодолении им макропрофиля дорожного полотна, работа демпфера протекает также, как это было описано выше с той лишь разницей, что, например, при рабочем ходе, когда штоки 2 и 3 двигаются по стрелке А и создается вращающийся момент Т на половине поршня 7, то он настолько значителен, что, закрутив полностью винтовую пружину 6, начинает восприниматься штоком кольцевого сечения 3 и он также становится подверженным чистому кручению. А так как крутильная жесткость его значительно выше крутильной жесткости винтовой пружины сжатия 6, то усилие, вызывающее указанную деформацию, будет также гаситься, и плавность хода автомобиля окажется обеспеченной. Подобное явление будет наблюдаться при отдаче демпфера, только в этом случае момент T₁, закрутив полностью винтовую пружину сжатия 4, будет восприниматься штоком сплошного сечения 2. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известным очевидно, так как оно направлено на повышение эффективности гашения колебаний транспортных средств.