Многофункциональный гидравлический амортизатор для транспортного средства - RU2290547C2
Код документа: RU2290547C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение касается гидравлического амортизатора для транспортного средства и, в частности, амортизатора, соединенного с выполненным отдельно от него масляно-пневматическим резервуаром.
Из документов US 4958706 и FR-A-2764353 известен гидравлический амортизатор, содержащий трубчатый корпус, в котором перемещается поршень, закрепленный на конце штока и разделяющий корпус на две камеры: камеру с большим поперечным сечением, сообщающуюся с резервуаром, и камеру с меньшим поперечным сечением, внутри которой перемещается шток. Амортизатор взаимодействует с пружинными средствами, стремящимися вернуть его в положение расширения и, как правило, представляющими собой винтовую пружину сжатия, установленную вокруг корпуса амортизатора и опирающуюся, с одной стороны, на соединенную с корпусом тарелку и, с другой стороны, на тарелку, соединенную с наружным концом штока, который так же, как и корпус амортизатора, содержит средства крепления к транспортному средству.
Шток поршня выполнен трубчатым и содержит сквозные радиальные отверстия, обеспечивающие сообщение внутреннего и продольного кольцевого канала с камерой с меньшим сечением. Внутренний кольцевой канал ограничен между расширением осевого расточного отверстия трубчатого штока поршня и осевым регулировочным штоком калибровки обратного клапана, взаимодействующего с выходом этого трубчатого штока в камеру с большим сечением. Этот осевой клапан находится в закрытом положении, когда амортизатор находится в фазе сжатия. В фазе расширения он поднимается на величину расстояния, зависящую от давления, с которым на него действует текучая среда, и, следовательно, от его калибровки, обеспечиваемой пружинными средствами.
Через весь поршень проходят продольные каналы, выходы которых в камеру с меньшим сечением закрываются обратным клапаном, находящимся в открытом положении, когда амортизатор находится в фазе сжатия, и в закрытом положении в фазе расширения амортизатора.
Масляно-пневматический резервуар делится диафрагмой или подвижным разделительным поршнем на камеру, содержащую газ, и камеру, содержащую масло. Эта гидравлическая камера сообщается с магистралью, выходящей из камеры с большим сечением амортизатора, через два канала, один из которых снабжен средствами управления впуском жидкости в гидравлическую камеру, а другой - средствами управления выпуском жидкости в амортизатор.
Как известно, когда амортизатор находится в фазе сжатия, находящаяся в камере с большим сечением избыточная жидкость образует поток, проходящий частично через каналы поршня, приподнимая соответствующий обратный клапан, тогда как другая часть потока перетекает в гидравлическую камеру резервуара. Прохождение масляного потока через обратные клапаны вызывает потери нагрузки и амортизирует относительное движение поршня и корпуса амортизатора, причем эта амортизация происходит в зависимости от регулировок клапанов, до или после амортизации, обеспечиваемой пружиной амортизатора.
В фазе расширения, называемой также фазой отдачи, так как она происходит за счет разжатия пружины, содержащееся в камере с меньшим сечением амортизатора избыточное масло генерирует поток, проходящий через кольцевой канал штока поршня, приподнимает осевой обратный клапан и попадает в камеру с большим сечением. Одновременно перемещение поршня создает всасывание, генерирующее компенсирующий поток, выходящий из резервуара и проходящий в эту же камеру.
Рабочие характеристики амортизатора частично зависят от параметров его возвратных средств, то есть пружины, и должны соответствовать условиям применения транспортного средства, а именно: в качестве легкового автомобиля, грузового автомобиля, спортивного автомобиля, автомобиля для ралли и т.д.
Пружина характеризуется своим полезным ходом, определяемым относительно хода выноса элементов подвески и клиринга кузова, и своей жесткостью, соответствующей условиям применения транспортного средства. Отсюда следует, что любое изменение этих условий потребует либо замены пружины, либо изменения рабочих параметров амортизатора путем регулировок, которые для большинства существующих амортизаторов возможны только при условии демонтажа.
Среди перемещений амортизатора обычно различают медленное сжатие во время прохождения колеса по ряду мелких неровностей или по плохому дорожному покрытию, что выражается в малом ходе с большой частотой, и быстрое сжатие, соответствующее работе амортизатора во время прохождения колеса по высокому ухабу, что выражается в большом ходе более низкой частоты. Иногда производят регулировку для средней скорости сжатия.
Регулировка малой скорости имеет большое значение для поведения подвески, поскольку определяет момент начала работы амортизатора по отношению к пружине. Действительно, в зависимости от назначения транспортного средства от этого зависят управляемость автомобиля, комфортность, колебания кузова и передача тягового усилия на дорожное покрытие.
Для легкового автомобиля комфортность является приоритетной по сравнению с проблемами колебаний кузова и передачи тягового усилия на дорожное покрытие, с которыми водитель может всегда примириться. В данном случае регулировка определяет момент, начиная с которого амортизатор начинает действовать относительно своей пружины, благодаря своей жесткости, удерживающей подвешенную массу, и который увеличивается вместе со скоростью автомобиля. Амплитуда перемещений является незначительной.
В спортивном варианте автомобиля колебания кузова, связанные с изменением массы в зависимости от скорости автомобиля, должны контролироваться путем регулировки низкой скорости сжатия, чтобы амортизатор срабатывал немного раньше пружины, искусственно повышая ее жесткость. Благодаря этому колебания кузова стабилизируются и управление автомобилем становится более точным.
В варианте вседорожника регулировка низких скоростей сжатия также имеет большое значение для того, чтобы адаптировать его к характеру дорожного покрытия. Вместе с тем приоритет отдается передаче тягового усилия на дорожное покрытие в ущерб управляемости и комфортности, которыми в данном случае пренебрегают.
Регулировки средней скорости сжатия предназначены для обеспечения гидравлической амортизации в момент, когда условия перемещения всего комплекса приближаются к условиям вхождения пружины в резонанс.
Регулировка высоких скоростей сжатия необходима при быстром перемещении подвешенной массы для снижения торможения гидравлического потока, чтобы основную часть энергии брала на себя пружина, а амортизатор работал только на изменение ее жесткости.
Ни один из известных амортизаторов не содержит всех таких регулировочных средств, а тем более средств, которые можно регулировать без демонтажа. В амортизаторах с регулировками низкой скорости сжатия применяют упруго деформирующиеся металлические пластинки, называемые дроссельными дисками, которые устанавливают друг на друга, иногда с уменьшением диаметра, и которые образуют средства упругого закрытия обратного клапана, перекрывающего продольные отверстия поршня и открывающегося при расширении. Эти пластинки применяют в сочетании с контуром утечки, выполненным в поршне и определяющим то, что называют предварительной нагрузкой. Недостатки этих средств хорошо известны и заключаются в необходимости демонтажа для регулировки, в образовании турбулентных потоков, вызывающих нагревание жидкости, снижение ее вязкости и изменение амортизации, а также в изменении характеристик с возрастанием скорости прохождения жидкости и опасности повреждения пластинок при превышении предела их упругости и обратном прогибании с возникновением эффекта вывернутого зонтика.
В технических решениях согласно двум упомянутым документам применяются аналогичные средства, но к ним добавляют в головке резервуара и на гидравлическом контуре, выходящем из камеры с большим сечением, насадку, проходное сечение которой можно регулировать снаружи. В результате этого предварительная нагрузка реализуется на поршне и характеризуется всеми уже упомянутыми недостатками, в частности ее можно регулировать только при условии демонтажа, что ограничивает диапазон регулировок, обеспечиваемый насадкой в головке резервуара.
В документе FR-А-2764353 к регулировке низкой скорости добавляют средства регулировки высоких скоростей и промежуточных скоростей. Крышка резервуара содержит два вертикальных канала, сообщающихся с резервуаром и питающихся от магистрали, выходящей из амортизатора. В одном из этих каналов устанавливают регулировочный винт для регулировки высоких или средних скоростей, на конце которого внутри гидравлического резервуара установлен обратный клапан со своими возвратными средствами, прижимающими его к седлу усилием, зависящим от степени завинчивания винта в крышку. В другой канал устанавливают игольчатый винт, конический конец которого взаимодействует с седлом, ограничивая насадку и пропускающий жидкость с регулируемым расходом в направлении гидравлической камеры резервуара. Средства регулировки с игольчатым винтом позволяют регулировать сжатие на малой скорости, тогда как другие средства с обратным клапаном и пружиной позволяют регулировать сжатие на высокой скорости. Для низких скоростей сжатия предварительная нагрузка определяется на поршне, и винт регулировки расхода жидкости, расположенный после этой предварительной нагрузки и на резервуаре, питается посредством того же канала, который питает клапаны регулировок средних и высоких скоростей. Таким образом, любая регулировка винта утечки изменяет давление и расход жидкости в общем канале и одновременно воздействует на условия открытия клапанов высокой и средней скорости, регулировку которых надо корректировать. В результате для того, чтобы добиться стабильной работы амортизатора, пользователь должен его знать досконально.
Объектом настоящего изобретения является многофункциональный амортизатор для транспортного средства, обеспечивающий широкий диапазон регулировок как в фазе сжатия, так и в фазе расширения, при этом ни одна из этих многочисленных регулировок не сказывается на других регулировках и на стабильности работы.
В этой связи в многофункциональном амортизаторе в соответствии с настоящим изобретением все регулируемые средства, определяющие условия амортизации в фазе сжатия, расположены в головке резервуара и доступны снаружи без демонтажа, и по меньшей мере средства, регулирующие сжатие на малой скорости, содержат трубчатый корпус регулировки предварительной нагрузки, завинчиваемый в головку резервуара, выступающий наружу своей регулировочной головкой и внутрь резервуара - рабочим концом, выполненным в виде седла, при этом трубчатый корпус выполнен с возможностью сообщения с камерой с большим сечением амортизатора, содержит проходящий через него регулировочный винт, при этом винт завинчивается в его верхнюю часть и содержит на своем конце внутри резервуара клапан с пружинными средствами калибровки, на части, выполненной в виде седла клапана, содержит по меньшей мере одну радиальную канавку, образующую канал утечки, определяющий предварительную нагрузку, при этом проходное сечение канала определяется от нулевого значения до максимального значения расстоянием между торцевой стороной трубчатого корпуса, с одной стороны, и внутренней стороной головки резервуара, с другой стороны.
Таким образом, значение предварительной нагрузки зависит от проходного сечения радиальной канавки, выполненной в конце трубчатого корпуса, образующем седло клапана, и может регулироваться, не влияя при этом на работу клапана, который регулируется отдельно.
Предпочтительно пластинчатый клапан, взаимодействующий с продольными каналами, выполненными в поршне, состоит только из одной пружинной шайбы, внутренний край которой зажат в пазу поршня торцевой стороной кольца с заплечиком, которое в свою очередь навинчивается на продолжение поршня.
В этом варианте выполнения, возможном только из-за расположения всех регулировочных средств на резервуаре, пластинчатый клапан представляет собой пружинную пластинку определенной жесткости, выполненную с возможностью сопротивляться, не подвергаясь деформации, воздействию повышенного давления вследствие работы на очень высокой скорости.
В частном варианте выполнения средства регулировки сжатия на высокой скорости, расположенные в головке резервуара, взаимодействуют со средствами регулировки сверхвысокой скорости и выполнены в виде трубчатого корпуса, проходящего через головку резервуара, при этом его конец находится снаружи этой головки и завинчивается в нее, тогда как его внутренний конец, выходящий из канала, выполненного в головке, содержит клапан, взаимодействующий с выполненным в головке седлом, при этом условия открытия этого клапана на высокой скорости зависят от калибровки пружинных шайб, установленных вокруг внутреннего конца трубчатого корпуса и между клапаном и гайкой, навинчиваемой на этот конец, а на сверхвысоких скоростях - от калибровки пружинных шайб, установленных вокруг внутреннего относительно резервуара конца регулировочного штока, проходящего через трубчатый корпус и завинчиваемого в него, при этом шайбы установлены между навинчиваемой на этот шток гайкой, с одной стороны, и диаметральной стенкой колпачка, с другой стороны, при этом колпачок опирается на конец трубчатого корпуса и выполнен в направлении клапана, образуя между своим краем и данным клапаном зазор, соответствующий ходу открытия клапана в режиме работы на высокой скорости.
Такая конструкция позволяет применять на крышке резервуара два средства регулировки сжатия на высоких и сверхвысоких скоростях, работа которых в виде каскада дополняет средства регулировки соответственно низких скоростей путем регулировки предварительной нагрузки и средних скоростей при помощи клапана, при этом каждое из этих регулировочных средств не зависит друг от друга и не влияет на работу других средств как во время операции регулировки, так и во время работы амортизатора.
Все эти регулировки осуществляются снаружи и не требуют демонтажа, поэтому становится возможным очень быстро менять условия работы амортизаторов транспортного средства, например, чтобы перейти от движения по шоссе к движению по грунтовой дороге или к спортивному режиму движения, а также применять регулировки в нагретом состоянии, то есть после работы амортизаторов для того, чтобы учитывать изменения вязкости гидравлической жидкости.
Предпочтительно поршень выполнен монолитным с юбкой и трубчатым кожухом, выступающими в камеру с большим сечением, и с внутренним расточным отверстием, выполняющим роль направляющей для поступательного движения головки обратного осевого клапана, открывающегося при расширении, при этом в стенке этого кожуха рядом с поршнем и с седлом осевого клапана выполнены несколько сквозных каналов для пропускания жидкости, тогда как седло клапана закрывается опорной поверхностью в виде усеченного конуса, выполненной в поршне с возможностью взаимодействия с головкой клапана, выполненной в виде усеченного конуса, при этом опорная поверхность продолжена в поршне цилиндрическим расточным отверстием, взаимодействующим с цилиндрической юбкой клапана, образуя кольцевой канал стабилизации расхода потока масла во время расширения, при этом питание канала осуществляется через радиальные отверстия, выполненные в соответствующей трубчатой части юбки поршня.
Поршень, выполненный монолитным с кожухом и юбкой в виде усеченного конуса, не содержит никаких приспособлений для соединения со штоком, является более прочным и может содержать юбку большего размера, за счет чего обеспечивается выполнение внутреннего кольцевого канала большего размера и седла большего размера для клапана, благодаря чему вместе с возможностью направления клапана в кожухе и контроля потока при помощи юбки этого клапана становится возможным сохранять ламинарный режим, что является единственным условием для обеспечения стабильного расхода без биения клапана. В известных амортизаторах такой возможности не существует, и в них осевой клапан часто работает в турбулентном режиме и подвержен биениям, мешающим расширению амортизатора.
Монолитное выполнение поршня позволяет также увеличить сечение каналов, взаимодействующих с пластинчатым клапаном, и добиться их лучшего распределения, улучшая таким образом циркуляцию жидкости в фазе сжатия.
В этом же варианте выполнения кожух поршня взаимодействует с глухим отверстием, выполненным в головке поршня, которое сообщается с резервуаром через соединительный канал, образуя гидравлический буфер для обеспечения плавной остановки поршня в конце хода сжатия.
Этот буфер может принимать различные формы, которые будут указаны в нижеследующем описании амортизатора в соответствии с настоящим изобретением со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - изображение в продольном разрезе амортизатора с резервуаром, когда поршень находится в фазе расширения,
Фиг.2 - частичное изображение головки амортизатора, показанного на фиг.1, когда поршень находится в конце хода сжатия,
Фиг.3 - изображение в продольном разрезе амортизатора, аналогичного фиг.1, снабженного другим видом гидравлического буфера в конце хода сжатия,
Фиг.4 - частичное изображение головки амортизатора, снабженного другим видом гидравлического буфера в конце хода сжатия,
Фиг.5 - частичное увеличенное изображение варианта выполнения гидравлического буфера, показанного на фиг.4, когда данный буфер находится в конце хода сжатия,
Фиг.6 - изображение в продольном разрезе поршня и некоторых взаимодействующих с них элементов,
Фиг.7 - частичное увеличенное изображение крепления металлического кольца, образующего обратный клапан расширения,
Фиг.8 - перспективное изображение поршня,
Фиг.9 - частичное изображение в продольном диаметральном разрезе головки резервуара,
Фиг.10 - изображение в разрезе по линии Х-Х на фиг.9,
Фиг.11 - частичное увеличенное изображение средств, обеспечивающих утечку предварительной нагрузки в головке резервуара,
Фиг.12 - увеличенное изображение в разрезе по линии XII-XII на фиг.9 варианта выполнения этой головки резервуара, содержащей, кроме средств регулировки сжатия на низкой скорости и на средней скорости, средства регулирования сжатия на высокой скорости и на сверхвысокой скорости,
Фиг.13, 14 и 15 - графики, показывающие по ординате усилие амортизации и по абсциссе - ход сжатия, а также кривые амортизации, полученные благодаря регулировкам соответственно низких, средних, высоких и сверхвысоких скоростей.
Как показано на фиг.1, многофункциональный гидравлический амортизатор состоит из двух элементов, а именно из амортизатора А и масляно-пневматического резервуара R, при этом эти два элемента соединены между собой гидравлической магистралью С.
Амортизатор А состоит из трубчатого корпуса 2, один из концов которого герметически закрыт головкой 3 амортизатора, а второй конец перекрывается направляющей 4 штока, через которую в осевом направлении и герметично проходит трубчатый шток 5, соединенный с поршнем 6. Этот поршень делит внутреннюю камеру амортизатора на камеру G с большим сечением и камеру Р с меньшим сечением.
С камерой G сообщается глухое отверстие 7, выполненное в головке 3 и сообщающееся через канал 8 с гидравлическим патрубком 9, соединенным резьбой с концом этого канала и обеспечивающим гидравлическое соединение с магистралью С. Головка 3 содержит также проушину 10, обеспечивающую крепление на транспортном средстве амортизатора одновременно с головкой 3, соединенной резьбой с концом штока 5. Головка 3 корпуса и головка 12 штока жестко соединены соответственно с тарелками 13 и 14, на которые опираются противоположные концы винтовой пружины 15 сжатия, постоянно стремящейся привести амортизатор в положение расширения.
Как подробно показано на фиг.6, поршень 6 выполнен монолитно с кожухом 16, с одной стороны, и трубчатой юбкой 17, с другой стороны. Начиная от поршня по ходу к концу юбки 17, последняя содержит снаружи и последовательно резьбовую часть 17а, цилиндрическую часть 17b меньшего диаметра, часть 17с еще меньшего диаметра и, наконец, резьбовую часть 17d наименьшего диаметра. Внутри через юбку 17, начиная от ее нижнего конца по ходу к поршню 6, проходят осевое отверстие 18, осевое отверстие 19 большего диаметра, которое сообщается с выполненным в кожухе 16 отверстием 20 через седло 22 в виде усеченного конуса.
Шток 5, выполненный снаружи цилиндрическим по всей длине, за исключением нижнего конца, содержащего резьбу 5а, обеспечивающую его соединение с головкой 12, внутри содержит последовательный ряд осевых отверстий возрастающего диаметра, а именно отверстие 23, отверстие 24, резьбовое отверстие 25, выполненное с возможностью взаимодействия с резьбовым концом 17d поршня, и гладкое отверстие 26, выполненное с возможностью взаимодействия с гладкой цилиндрической частью 17с поршня для его лучшего позиционирования.
Вертикально от одного конца в другой через поршень 6 проходят продольные каналы 27, которые могут быть круглыми или иметь любое другое сечение, как показано на фиг.8. По периферии поршень 6 содержит кольцевую выемку для уплотнительной прокладки 28.
Отверстие 20 кожуха 16 имеет диаметр, по существу соответствующий, с учетом функционального зазора, наружному диаметру клапана 29, выполненного в виде усеченного конуса и продолженного к юбке 30, длина которой превышает значение ее диаметра. Данный клапан содержит осевое отверстие 32 для прохода осевого штока 33. Верхний конец осевого штока 33 содержит резьбу 34, а его нижний конец содержит головку 35 с заплечиком, содержащую осевую внутреннюю резьбу 36, обеспечивающую ее соединение с резьбовым концом 37а приводного штока 38, показанного на фиг.1.
После соединения всех элементов, как показано на фиг.1, на клапан 29 опираются пружинные шайбы 39 типа тарельчатых пружин, опирающихся в свою очередь на гайку 40, навинченную на резьбовой конец 34 штока 33. Шток взаимодействует с отверстием 32 клапана и вместе с отверстием 19 юбки 17 поршня ограничивает кольцевой канал 42. Этот канал сообщается с камерой меньшего размера Р через радиальные отверстия 43, выполненные в юбке поршня. В своей верхней части он образует вокруг юбки 30 поршня кольцевой канал меньшего поперечного сечения, обеспечивающий стабилизацию потока масла, поступающего из камеры Р с меньшим сечением в камеру G с большим сечением. Этот поток проходит через радиальные отверстия 43, канал 42, между клапаном 29 и его седлом 22, затем поступает в камеру G, проходя через кожух 16 через радиальные отверстия 44, выполненные цилиндрическими и практически тангенциальными относительно стороны поршня 6, обращенной в сторону камеры G с большим сечением.
Регулировку калибровки клапана 29 и, следовательно, пружинных шайб 33 гайкой 40 осуществляют при помощи приводного штока 38, выполненного с возможностью скольжения в отверстии 23 штока 5 амортизатора и выступающего из конца последнего, взаимодействуя с приводными средствами.
В варианте выполнения, показанном на фиг.1, приводные средства содержат втулку 45, резьбовой шкив 46 и поперечный штифт 47. Втулка 45 содержит гладкое отверстие, при помощи которого она установлена с возможностью скольжения на цилиндрическом наконечнике 12а головки 12. Снаружи она содержит резьбу 45а, взаимодействующую с внутренней резьбой шкива 46, выполненного с возможностью вращения вокруг наконечника 12а, но блокированного в поступательном движении относительно этого наконечника при помощи запорного кольца, не показанного на фигуре. Штифт 47, установленный диаметрально в конце приводного штока 38, проходит в наконечнике 12а через прорези 12b, показанные на фиг.1, и соединен своими двумя концами с втулкой 46, которая таким образом стопорится во вращении с возможностью вертикального поступательного движения.
Таким образом, при вращении шкива 46 в одном или другом направлении добиваются вертикального перемещения штока 38 и, следовательно, штока 33, на верхнем конце которого закреплены опорные средства 40 пружинных шайб 39, опирающихся на клапан 29, который далее в описании будет называться осевым клапаном.
Продольные каналы 27, выполненные в поршне 6 и предназначенные для взаимодействия с пластинчатым обратным клапаном, открывающимся, когда амортизатор находится в фазе сжатия, перекрываются единственной металлической пружинной шайбой 50, заменяющей набор дроссельных дисков. Эта шайба, показанная в увеличенном виде на фиг.7, выполнена из пружинной стали, расположена радиально по обе стороны от каналов 27 и зажата своим внутренним краем в пазу 6е поршня 6 торцевой стороной зажимного кольца 52, завинчиваемого на резьбовой части 17а юбки 17 поршня.
В таком варианте конструкции выполненный таким образом пластинчатый обратный клапан не может регулироваться во время работы, что отличает его от амортизаторов согласно предшествующему уровню техники и что в данном случае не имеет значения, так как все регулировки сжатия осуществляются на головке резервуара, как будет уточнено ниже.
На низких скоростях сжатия для того, чтобы избежать прилипания шайбы к стороне 6а поршня, как показано на фиг.7 и 8, эта сторона содержит по меньшей мере одну кольцевую выемку 53, при помощи которой каналы 27 сообщаются между собой и которая тем самым снижает усилие прилипания.
Монолитное выполнение поршня 6 позволяет увеличить диаметр его юбки 17 и при прочности, идентичной прочности трубчатого штока меньшего наружного диаметра, выполнить внутри этого поршня кольцевой канал 42 большего сечения, что облегчает перетекание жидкости и сохраняет ламинарный режим этого перетекания, в результате чего не нарушаются регулировки осевого клапана и устраняется его биение, а следовательно, обеспечивается работа поршня в целом в фазе выпуска. В то же время положение и распределение каналов 27, обеспечивающих прохождение масла в фазе сжатия, больше не зависят от размеров узлов соединения поршня с его штоком, а только от гидравлических параметров. Кроме того, их размеры выбирают таким образом, чтобы в сумме их общее поперечное сечение превышало по меньшей мере 50% поперечного сечения трубопровода 8 отвода гидравлической жидкости к резервуару R. Такая конструкция позволяет избежать кавитационных явлений и сохранять ламинарный режим, снижает нагревание и шумы и стабилизирует перетекания жидкости и, следовательно, улучшает характеристики амортизатора.
Прежде чем приступить к описанию работы амортизатора, следует остановиться на описании его резервуара R и регулировочных средств, расположенных на этом резервуаре.
Точно так же, как и известные резервуары, показанный на фиг.1 резервуар состоит из трубчатого корпуса 60, содержащего внутреннюю резьбу 62 на каждом из своих концов, в которые завинчиваются соответственно головка 61 и пробка 63. Корпус 60 содержит разделительный поршень 64, который делит его на камеру F, содержащую газ под давлением, и камеру Н, содержащую гидравлическую жидкость.
На фиг.9 и 10 показано, что головка 61 содержит радиальный канал 65, сообщающийся с наружным пространством через резьбовое отверстие 66 большего диаметра, выполненное с возможностью взаимодействия с резьбовым наконечником патрубка 9, установленного на другом конце магистрали С для соединения с амортизатором. Канал 65 сообщается также с продольным каналом 67, на конце которого установлен обратный клапан 68, открывающийся в фазе расширения амортизатора, обеспечивая возврат гидравлической жидкости в камеру G. Он сообщается также либо с одним вертикальным отверстием 69а, когда головка 61 содержит только средства регулирования низкой и высокой скорости, как показано на фиг.1, либо с двумя каналами 69а, 69b, когда головка содержит средства регулирования низкой скорости, средней скорости, высокой скорости и сверхвысокой скорости, как в варианте выполнения, показанном на фиг.12.
Как показано на фиг.1, резервуар, содержащий средства регулирования низких и высоких скоростей, содержит регулировочный шток 70 с верхним концом, содержащим резьбу 71, и нижним концом, выходящим в гидравлическую камеру Н. Этот нижний конец выполняет роль направляющей клапана 72 и содержит резьбу для гайки 73, определяющей калибровку пружинных шайб 74, опирающихся на клапан. Однако в отличие от известных регулировочных средств клапан 72, который в данном случае является плоским клапаном, опирается не на внутреннюю сторону 61а головки 61, а на торцевую сторону 82 трубчатого корпуса 75, завинченного при помощи резьбы 76 в резьбовую часть отверстия 69а головки. Этот трубчатый корпус 75 выступает наружу головки 61 своей частью 75а, выполненной с возможностью вращения при помощи соответствующего инструмента и содержащей заплечик 75b, выполняющий роль упора для стопорного винта 77. Наружный конец корпуса 75 содержит также внутреннюю резьбу, в которую завинчивается резьба 71 регулировочного штока 70. Трубчатый корпус 75 содержит кольцевую выемку 75с образующую вместе с отверстием 69а в головке 61 кольцевой канал, изолированный прокладками 78 и сообщающийся с каналом 65 и, следовательно, с камерой G с большим сечением амортизатора. В дне кольцевой выемки 75с выполнены сквозные радиальные отверстия 79, через которые гидравлическая жидкость попадает в кольцевой канал 80, выполненный между сужением штока 70 и внутренним расточным отверстием трубчатого корпуса 75.
Как показано в увеличенном виде на фиг.11, трубчатый корпус 75 на своем конце, находящемся в гидравлической камере Н, содержит по меньшей мере один радиальный паз 81, создающий между своей торцевой стороной 82, выполняющей роль седла клапана, и клапаном 72 утечку, расход которой может регулироваться от нулевого значения до максимального значения в зависимости от расстояния S между рабочей стороной 72а клапана 72 и внутренней стороной 61а головки 61.
При такой конструкции, когда поршень находится в фазе сжатия, то есть приближается к головке 3 амортизатора, часть гидравлической жидкости, содержащейся в камере G с большим сечением, удаляется в камеру Р с меньшим сечением, проходя через отверстия 27 поршня 6, открывающиеся шайбой 50 клапана. Другая часть жидкости через магистраль С перетекает в камеру 80.
Если поршень 6 перемещается с небольшой скоростью, утечка через паз 81 является достаточной, чтобы поддерживать расход в пределах, не препятствующих действию пружины, выполняющей более или менее длинный ход в зависимости от регулировки. Действительно, как показано на фиг.13, где С1 является кривой изменения усилия пружины 15, а С2, С3, С4 - соответственно кривыми амортизации при применении на шоссе, в спортивном варианте и на проселке регулировки значения предварительной нагрузки и, следовательно, расхода утечки позволяют изменять жесткость комплекса амортизатора в нужный момент, не изменяя при этом жесткости пружины. Кривая С2 показывает, что при применении на шоссе значительная утечка облегчает работу пружины и, следовательно, повышает комфортность езды, тогда как в спортивном варианте езды меньшая утечка позволяет получить кривую С3, где превалирующее действие пружины быстро заменяется гидравлической амортизацией, необходимой для контроля за колебаниями кузова и для лучшей управляемости на ухабах. Кривая С4 показывает, что при езде по проселку утечка становится еще меньше, чтобы гидравлическая амортизация срабатывала как можно раньше, и ее действие дополняло действие пружины для повышения сцепления с грунтом и улучшения передачи тягового усилия.
Эти различные условия езды обеспечиваются на одном и том же амортизаторе путем завинчивания или отвинчивания трубчатого корпуса 75 относительно головки резервуара для изменения значения S, показанного на фиг.11, что не влияет на калибровку клапана 72. Последний должен открываться, когда амплитуда и скорость перемещения поршня становятся близкими к значениям, после которых пружина входит в резонанс. На фиг.14 кривая С5 показывает, что, если пружина 15 является слишком слабой, то регулировка корпусом 75 позволяет, начиная от какой-либо точки Т на ее векторе С1, добавить к ее действию при помощи амортизатора гидравлическую жесткость, чтобы устранить любую возможность резонанса.
Как было установлено, по сравнению с регулировочными устройствами сжатия, которые используются в известных амортизаторах, и каждая регулировка для одного типа скорости в которых влияет на регулировку другой или других скоростей, устройство в соответствии с настоящим изобретением не оказывает такого влияния и, кроме того, позволяет корректировать по желанию предварительную нагрузку в зависимости от качества дорожного покрытия, от типа вождения, а также от температуры гидравлической жидкости, так как благодаря расположению регулировочных средств снаружи на головке резервуара можно легко корректировать эти регулировки после того, как температура амортизатора достигнет рабочего значения.
Вариант выполнения, показанный на фиг.12, представляет собой головку 61 резервуара, которая, кроме описанных выше регулировочных средств, содержит в канале 69b, параллельном каналу 69а, средства регулировки высоких и сверхвысоких скоростей. Эти средства содержат трубчатый корпус 85, через который в осевом и продольном направлении проходит регулировочный шток 86. Этот трубчатый корпус 85 содержит сверху вниз головку 85а, выступающую снаружи головки 61 резервуара и выполненную с возможностью вращения при помощи обеспечивающих регулировку средств, резьбовую часть 85b, при помощи которой он завинчивается в резьбу корпуса 61, цилиндрическую часть 85 с со средствами уплотнения в отверстии 69b корпуса 61, сужение 85d и трубчатую часть 85е меньшего наружного диаметра.
Шток 86 содержит регулировочную головку 86а, выступающую снаружи резервуара и головки трубчатого корпуса 85, резьбовую часть 86b, при помощи которой он завинчивается в резьбовое отверстие корпуса 85, цилиндрическую часть 86с, установленную с возможностью скольжения в цилиндрическом отверстии корпуса 85 и содержащую уплотнительные средства, часть 86d меньшего диаметра, установленную с возможностью скольжения в отверстии трубчатого корпуса 85, и резьбовой конец 86е. На части 85е трубчатого корпуса 85 с возможностью скольжения установлен плоский клапан 88, взаимодействующий с седлом, образованным внутренней торцевой стороной 61а корпуса 61. Этот клапан 88 прижимается к седлу при помощи набора пружинных шайб 93, расположенных вокруг резьбовой части 86е, калибровка которых определяется гайкой 94, завинчиваемой на этой резьбовой части 86е. На фиг.12 показано, что при нормальных условиях регулировки край юбки 92а колпачка 92 отстоит от клапана 88 на расстояние Е.
В данной головке резервуара винт 70 служит для регулировки низких скоростей сжатия, трубчатый корпус 75 - для регулировки средних скоростей, трубчатый корпус 85 - для регулировки высоких скоростей и осевой шток 86 - для регулировки сверхвысоких скоростей. Что касается трубчатого корпуса 85, то можно легко понять, что его завинчивание или отвинчивание относительно головки 61 позволяет изменять положение гайки 90 относительно клапана 88 и, следовательно, изменять степень затягивания упругих шайб 89. Что касается штока 86, то его завинчивание или отвинчивание относительно корпуса 85 позволяет перемещать гайку 94, изменять затягивание набора шайб 93, прижимающих колпачок 92 к концу корпуса 85, и, следовательно, калибровку, обеспечиваемую этими шайбами.
Во время работы на низких и средних скоростях перемещения поршня 6 в корпусе 2 управление амортизацией обеспечивается клапаном 72, как было описано выше со ссылкой на фиг.1.
Если поршень 6 перемещается с высокой скоростью и создает в камере G амортизатора волну высокого давления, управление амортизатором сначала обеспечивается пружиной 15, что представлено кривой С6 на фиг.15, затем дополняется гидравлической амортизацией до определенного порога при помощи открытия клапана 88 высокой скорости, который, приподнимаясь над седлом, открывает канал 69b и позволяет жидкости перетекать в камеру Н. Кривые С7, С8, С9 и С10 на фиг.15 соответствуют применению при езде на шоссе, в спортивном режиме и по бездорожью и показывают, что этот порог может регулироваться в зависимости от целей применения транспортного средства.
Если давление оказывается очень высоким и соответствует перемещению со сверхвысокой скоростью, например, порядка 2,5 метра в секунду при ходе 200 миллиметров, клапан 88 входит в контакт с юбкой 92а и может переместить эту юбку, преодолевая усилие набора шайб 93, увеличивая тем самым сечение прохождения жидкости, выходящей из канала 69b и перетекающей в камеру Н резервуара, то есть снижает эффект торможения, обеспечиваемый этим клапаном. На фиг.15 изменение условий амортизации показано кривыми С7а, С8а, С9а и С10а.
При такой конструкции во время фазы сжатия на высокой или сверхвысокой скорости расход гидравлической жидкости обеспечивается соответствующими сечениями в условиях, способствующих поддержанию ламинарного режима, тем самым достигается равномерный расход без биения клапанов и снижается нагревание жидкости, изменяющее вязкость этой жидкости и вынуждающее прибегать к новым регулировкам.
В отличие от известных амортизаторов и благодаря простоте регулировки при помощи средств 70, 75, 85 и 86, доступных снаружи, а также благодаря конструкции клапанов, обеспечивающих стабильность работы, для регулирования сжатия не требуется воздействовать на пластинчатый клапан 50, расположенный под поршнем 6, и этот клапан может иметь постоянные регулировочные параметры.
Для того чтобы избежать, в частности, на сверхвысоких скоростях сжатия механического соприкосновения поршня 6 с головкой 3 корпуса амортизатора, жестко соединенный с поршнем кожух 16 взаимодействует с глухим отверстием 7 головки 3, образуя гидравлический буфер конца хода.
В варианте выполнения, показанном на фиг.1 и 2, глухое отверстие 7 имеет диаметр, равный, с учетом функционального зазора, наружному диаметру кожуха 16, для того чтобы в конце хода этот кожух плавно перекрывал канал 8 вплоть до полного перекрытия, показанного на фиг.2. Такой буфер характерен для применения в условиях бездорожья, так как при езде на ухабах он позволяет избежать механических ударов между частями транспортного средства.
В варианте выполнения, показанном на фиг.3, кожух 16 закрыт тарелкой 100, наружный диаметр которой равен, с учетом функционального зазора, внутреннему диаметру глухого отверстия 7. Эта тарелка установлена с возможностью скольжения по этому кожуху и позиционирована относительно него при помощи осевого регулировочного штока 102, проходящего в продольном направлении через шток 33 и приводной шток 38, достигая регулировочных средств, выполненных на нижней головке 112 амортизатора. Верхний конец штока 102 установлен с зазором в осевом отверстии 100а втулки 100 и соединен с диаметральной стенкой этой втулки при помощи диаметрального штифта 103. Его нижний конец соединен диаметральным штифтом 104 с втулкой 105, установленной с возможностью скольжения на трубчатом наконечнике 112а головки 112. Штифт проходит в этом трубчатом наконечнике через прорези 106. Втулка 105 содержит наружную резьбу, взаимодействующую с резьбой 107 шкива 108, установленного с возможностью свободного вращения на трубчатом наконечнике 112а и застопоренного в поступательном движении относительно этого наконечника. Вращение шкива 108 приводит к продольному перемещению втулки 105 на трубчатом наконечнике 112а и, следовательно, к продольному перемещению штока 102 и тарелки 100.
Такая конструкция требует модификации средств соединения полого штока 38 управления регулировкой клапана 29 с его втулкой 45. Для этого диаметральный штифт 47, показанный на фиг.1, заменяют двумя поперечными штифтами 47а, 47b, расположенными по обе стороны от осевого штока 102. Эти два штифта проходят в стенке трубчатого штока 112а через две прорези 112b. Втулка 45 взаимодействует со шкивом 108, который стопорится в продольном поступательном движении, с одной стороны, путем упора в шкив 108, который, в свою очередь, опирается на головку 112, и, с другой стороны, при помощи запорного кольца 109.
В варианте выполнения, показанном на фиг.4 и 5, гидравлический буфер содержит, кроме кожуха 16, выполненного более коротким, чем в предыдущих вариантах выполнения, втулку 120, установленную с возможностью скольжения в глухом отверстии 7 между положением, в котором ее задний край 120а открывает канал 8, и положением, в котором он полностью перекрывает канал. Втулка 120 содержит передний фланец 122, который, с одной стороны, служит упором для торцевой стороны кожуха 16 и, с другой стороны, упором для возвратной пружины 123. На фиг.4 пружина 123 установлена вокруг втулки 120 в гнезде 124, выполненном в головке 3 для фланца 122, тогда как на фиг.5 она расположена внутри втулки и частично в глухом отверстии 7 напротив дна, в которое она упирается.
Как подробно показано на фиг.5, фланец 122 перемещается в гнезде 124, где он ограничен запорным кольцом, на которое опирается в положении покоя.
Независимо от варианта выполнения гидравлического буфера, когда поршень 6 доходит до конца хода, концевая сторона кожуха 16 втулки 100 или втулки 120 плавно перекрывает канал 8, образуя плавный гидравлический буфер, не позволяющий поршню резко входить в контакт с внутренней стороной головки 3 амортизатора.
Регулируемые гидравлические буферы наиболее применимы для езды в спортивном режиме или по проселку, так как они позволяют корректировать опорные положения в режиме высоких скоростей и избегать бокового крена транспортного средства.
Из вышесказанного следует, что многофункциональный амортизатор с несколькими регулировками в соответствии с настоящим изобретением позволяет быстро менять регулировки, например, чтобы перейти от режима езды по шоссе к спортивному режиму или по проселку, не прибегая к применению антикреновых тяг. В режиме езды по бездорожью быстрота смены регулировок позволяет адаптировать транспортное средство в соответствии с характером местности: грязь, сухой грунт, плоский грунт, ухабы, ямы, необходимые прыжки и т.д.
Реферат
Изобретение относится к области машиностроения и касается гидравлических амортизаторов для транспортных средств. Новым является то, что регулируемые средства (70, 71), определяющие амортизацию в фазе сжатия, расположены в головке (61) резервуара (R) и доступны снаружи. Средства (71), регулирующие сжатие на низкой скорости, содержат трубчатый корпус (75) регулировки предварительной нагрузки, завинчивающийся в головку (61) резервуара и содержащий наружную регулировочную головку (75а). Трубчатый корпус (75) выполнен с возможностью сообщения с камерой (G) с большим сечением амортизатора. Трубчатый корпус (75) содержит проходящий через него в осевом направлении регулировочный винт (70), завинчивающийся в его верхнюю часть и содержащий на своем конце, заходящем в резервуар (R), клапан (72) с пружинными средствами калибровки, в части, выполненной в виде седла (82) клапана (72), и по меньшей мере один радиальный паз (81), образующий канал утечки, определяющей предварительную нагрузку. Проходное сечение канала определяется расстоянием между торцевой стороной (82) трубчатого корпуса (75) и внутренней стороной (61 а) головки (61) резервуара. Техническим результатом является обеспечение широкого диапазона регулировок в фазах сжатия и расширения таким образом, чтобы ни одна из многочисленных регулировок не сказывалась на других регулировках и на стабильности работы. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.
