Гидравлическая система амортизации для осуществления балансировки сил на выходе - RU2663961C1

Чертежи

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к сочлененному автобусу, а конкретнее относится к гидравлической системе амортизации, обеспечивающей балансировку сил на выходе.

Уровень техники

Представлены гидравлический контур с регулируемым давлением и содержащий его амортизатор с возможностью ступенчатого управления посредством демпфирующего клапана. Обычно сочлененное транспортное средство состоит из двух вагонов; передний вагон и задний вагон соединены системой сочленения шасси, система сочленения шасси содержит переднюю раму, заднюю раму, кольцевой подшипник и гидравлический амортизатор, содержащий демпфирующий клапан; при этом передняя рама жестко соединена с передним вагоном посредством передней поперечной балки, задняя рама жестко соединена с задним вагоном посредством задней поперечной балки, и каждый из двух гидравлических амортизаторов, расположенный отдельно с левой стороны и с правой стороны, закреплен между передней рамой и задней рамой сочлененной системы. Когда передний вагон осуществляет поворот, передняя рама и задняя рама сочлененной системы приводятся передним вагоном и задним вагоном в относительное вращение, и гидравлический амортизатор содержит масляный контур с гидравлическим управлением, цилиндр в сборе, поршень в сборе и резервуар для масла, при этом цилиндр в сборе, масляный контур с гидравлическим управлением и резервуар для масла сначала жестко соединены, а потом прикреплены к задней раме сочлененной системы; поршень в сборе, установленный в цилиндр в сборе с возможностью скольжения внутри цилиндра в сборе, прикреплен к передней раме сочлененной системы.

Предположим, передний вагон поворачивает направо, применяемый в настоящее время гидравлический демпфирующий клапан работает одинаково как для правого, так и для левого гидравлического амортизатора; для левого гидравлического амортизатора полость со штоком является рабочей камерой давления амортизатора, а для правого гидравлического амортизатора полость без штока является рабочей камерой давления амортизатора. Присутствие штока поршня приводит к неодинаковому объему выхода масла и неравной площади эффективного поперечного сечения для полости со штоком и для полости без штока, при этом демпфирующее давление, генерируемое гидравлическим демпфирующим клапаном, прямо пропорционально проходящему через него объему потока жидкости, вследствие чего давление на выходе левого гидравлического амортизатора больше, чем давление на выходе правого гидравлического амортизатора, а также вследствие чего несбалансированное давление на выходе приводит к тому, что на левую сторону и правую сторону сочлененной системы действует несбалансированное давление, ухудшая, таким образом, механическую стабильность.

Сущность изобретения

Изобретение направлено на устранение вышеуказанных недостатков существующей техники, то есть на предоставление гидравлической системы амортизации, исключающей действие неравномерного давления и обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, посредством обеспечения со стороны поршня однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью, и снижения, таким образом, демпфирующего давления рабочей полости без штока в качестве рабочей камеры давления амортизации на определенный коэффициент, установленный на основе обратной связи по давлению и степени расширения зоны золотника однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью, для получения в конечном итоге одинакового давления на выходе левого и правого гидравлического амортизатора.

Для достижения вышеуказанной цели гидравлическая система амортизации согласно изобретению, обеспечивающая сбалансированное давление на выходе, имеет следующие характеристики.

Указанная гидравлическая система амортизации, обеспечивающая сбалансированное давление на выходе, оснащена однонаправленным клапаном сброса давления с установленной пропускной способностью, поршнем в сборе и цилиндром в сборе. Поршень в сборе содержит поршень и шток поршня, цилиндр в сборе содержит тройной сварной блок и цилиндр, при этом поршень в сборе выполнен внутри цилиндра и разделяет соответствующий цилиндр на полость со штоком и полость без штока, при этом:

указанный однонаправленный клапан сброса давления с установленной пропускной способностью содержит золотник, при этом золотник разделяет однонаправленный клапан сброса давления с установленной пропускной способностью на первую камеру, вторую камеру и третью камеру; золотник выполнен внутри второй камеры, при этом первый конец золотника соединен с первой камерой, а второй конец золотника соединен с третьей камерой, при этом вторая камера содержит отводной канал, а отверстие для обратной гидравлической связи выполнено между отводным каналом и третьей камерой;

однонаправленный клапан сброса давления с установленной пропускной способностью выполнен внутри поршня, и первая камера соединена с полостью со штоком, а отводной канал второй камеры соединен с полостью без штока.

Также однонаправленный клапан сброса давления с установленной пропускной способностью дополнительно содержит пружину, пружина выполнена со стороны золотника.

Также демпфирующее отверстие предусмотрено внутри отводного канала.

Также, когда полость со штоком действует как рабочая камера давления, золотник однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью закрыт; когда полость без штока действует как рабочая камера давления, золотник однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью открыт, и однонаправленный клапан сброса давления с установленной пропускной способностью отводит гидравлическое масло, находящееся в полости без штока, в полость со штоком через отводной канал согласно формуле балансировки сил.

Кроме того, формула балансировки сил представляет собой:

P2=A1·P1/A2;

где P1 - давление, генерируемое полостью без штока, P2 - давление, генерируемое полостью со штоком, A1 - площадь эффективного поперечного сечения полости без штока, и A2 - площадь эффективного поперечного сечения полости со штоком.

Кроме того, внешняя труба тройного сварного блока является трубой круглого сечения.

Что касается гидравлической системы амортизации, обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, согласно изобретению, когда полость без штока является рабочей камерой давления амортизатора, золотник однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью может быть открыт, и при этом генерируется только небольшое давление, а гидравлическое масло из полости без штока будет течь непосредственно в полость со штоком до определенного уровня через клапан понижения давления с установленной пропускной способностью для достижения того, чтобы объем потока гидравлического масла, протекающего из полости без штока в полость со штоком, был меньше объема потока, протекающего из полости со штоком в полость без штока, и для достижения одинакового давления, действующего на левую сторону и правую сторону сочлененной системы, и при этом вышеуказанный результат может быть достигнут посредством предоставления однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью внутри поршня, без изменения конструкции существующего гидравлического амортизатора. Механические характеристики стабильны при простой конструкции, легкой в эксплуатации, обслуживании и замене. При этом в гидравлической системе амортизации согласно настоящему изобретению используется внешняя труба круглого сечения, следовательно, требуется меньше гидравлического масла по сравнению с внешней трубой с квадратным сечением, известной из уровня техники, вес гидравлического амортизатора легче, и его стоимость ниже, следовательно, настоящее изобретение имеет более широкий спектр применения.

Описание графических материалов

На фиг. 1 показана структурная схема гидравлической системы амортизации, обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, согласно изобретению.

На фиг. 2 показана структурная схема масляного контура с гидравлическим управлением гидравлической системы амортизации, обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, согласно изобретению.

На фиг. 3 показана структурная схема цилиндра в сборе гидравлической системы амортизации, обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, согласно изобретению.

На фиг. 4 показана структурная схема внешней трубы известного тройного сварного блока.

На фиг. 5 показана структурная схема внешней трубы тройного сварного блока гидравлической системы амортизации, обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, согласно изобретению.

На фиг. 6 показана полная структурная схема гидравлической системы амортизации, обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, согласно изобретению.

На фиг. 7 показана структурная схема однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью гидравлической системы амортизации, обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, согласно изобретению.

Подробное описание вариантов осуществления

Далее будет приведено дополнительное описание изобретения с предпочтительными вариантами его осуществления для большей ясности.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 1, как правая, так и левая часть между передней рамой 1 и задней рамой 2 сочлененной системы соединены с гидравлическим амортизатором, при этом каждый гидравлический амортизатор содержит масляный контур с гидравлическим управлением, цилиндр 3 в сборе, поршень 4 в сборе и резервуар 5 для масла, при этом масляный контур с гидравлическим управлением, цилиндр 3 в сборе и резервуар 5 для масла сначала жестко соединены, а потом прикреплены к задней раме 2 сочлененной системы; поршень 4 в сборе, установленный в цилиндр 3 в сборе с возможностью скольжения внутри цилиндра 3 в сборе, прикреплен к передней раме 1 сочлененной системы.

На фиг. 2 показана структурная схема масляного контура с гидравлическим управлением. Масляный контур с гидравлическим управлением состоит из первого однонаправленного клапана 61, второго однонаправленного клапана 62, третьего однонаправленного клапана 63, четвертого однонаправленного клапана 64, механического клапана 75, электромагнитного клапана 73, первого перепускного клапана 71, второго перепускного клапана 72 и гидравлического демпфирующего клапана 74.

При этом первый однонаправленный клапан 61 расположен между резервуаром 5 для масла и полостью 44 без штока цилиндра 31, выступая в качестве первого масловсасывающего контура; четвертый однонаправленный клапан 64 расположен между полостью 43 со штоком цилиндра 31 и резервуаром 5 для масла, выступая в качестве второго масловсасывающего контура. Гидравлический контур с регулируемым давлением состоит из механического клапана 75, электромагнитного клапана 73, первого перепускного клапана 71, второго перепускного клапана 72 и гидравлического демпфирующего клапана 74, и все элементы гидравлического контура с регулируемым давлением выполнены внутри коллектора тройного сварного блока. Второй однонаправленный клапан 62 расположен между полостью 44 без штока цилиндра 31 и гидравлическим контуром с регулируемым давлением, выступающим в качестве первого контура нагнетания масла; третий однонаправленный клапан 63 расположен между полостью 43 со штоком цилиндра 31 и гидравлическим контуром с регулируемым давлением, выступающим в качестве второго контура нагнетания масла; и масляный контур между гидравлическим контуром с регулируемым давлением и резервуаром 5 для масла является контуром для выпуска масла.

Также однонаправленный клапан 10 сброса давления с установленной пропускной способностью расположен на поршне 11 и соединен с полостью 43 со штоком и полостью 44 без штока с образованием контура понижения давления с определенной пропускной способностью, служащего в качестве маслораспределительного контура гидравлического амортизатора.

На фиг. 3 показана структурная схема цилиндра в сборе. Цилиндр 3 в сборе содержит тройной сварной блок, цилиндр 31, заднюю концевую крышку 32, нагнетательную трубу 33 и относящиеся к цилиндру уплотнительные элементы.

При этом тройной сварной блок сварен в последовательности с коллектором 34, внешней трубой 35 и фланцем, при этом все элементы гидравлического контура с регулируемым давлением объединены в коллекторе 34; цилиндр 31 расположен внутри тройного сварного блока и находится в контакте с коллектором 34 тройного сварного блока с образованием уплотнительной части на одном конце посредством уплотнительных элементов цилиндра; при этом задняя концевая крышка 32 расположена на другом конце цилиндра 31 и тройного сварного блока и обеспечивает уплотнение цилиндра 31 и другого конца тройного сварного блока посредством уплотнительных элементов цилиндра; на коллекторе 34 тройного сварного блока предусмотрен установочный винт 36 с плоским концом для плотного прижатия цилиндра 31 в тройном сварном блоке для предотвращения осевого движения цилиндра 31 между коллектором 34 и задней концевой крышкой 32; при этом нагнетательная труба 33 предусмотрена между задней концевой крышкой 32 и коллектором 34 тройного сварного блока, что позволяет получить соединение первого контура нагнетания масла и гидравлического контура с регулируемым давлением коллектора 34; при этом цилиндр 31 и кольцевая область уплотнения внутри внешней трубы тройного сварного блока образуют резервуар 5 для масла.

В любое время работы гидравлического амортизатора масловсасывающий канал 11 гидравлического амортизатора всегда будет ниже уровня рабочей жидкости, представляющей собой гидравлическое масло, в противном случае будет наблюдаться явление «всасывающего канала», при котором гидравлический амортизатор находится в процессе всасывания масла, что приводит к нестабильному демпфирующему давлению, а также явление «пустого всасывания» будет способствовать серьезной коррозии гидравлического амортизатора. В существующем уровне техники внешняя труба 35 тройного сварного блока представляет собой внешнюю трубу с квадратным поперечным сечением (показано на фиг. 4), и для обеспечения того, чтобы масловсасывающий канал 11 находился ниже уровня рабочей жидкости при такой же работе гидравлического амортизатора, подаваемого гидравлического масла потребуется в несколько раз больше, чем для внешней трубы с круглым поперечным сечением. Таким образом, внешняя труба 35 тройного сварного блока согласно изобретению имеет круглое поперечное сечение (как показано на фиг. 5), требуя меньше заправляемого гидравлического масла, чем при существующей технологии, и вес гидравлического амортизатора легче, а стоимость ниже, следовательно, он имеет большое практическое значение для современных транспортных средств, нацеленных на более легкий вес и экономичную заправку.

На фиг. 6 показана полная структурная схема изобретения, далее будет приведено дополнительное описание изобретения с конкретным вариантом его осуществления.

Когда транспортное средство поворачивает направо, переднее шасси транспортного средства и заднее шасси транспортного средства приводят переднюю раму 1 и заднюю раму 2 в относительное вращение, при этом поршень в сборе левого гидравлического амортизатора 8 вращается вместе с передней рамой 1, и выдвигается в полость со штоком в цилиндре; при этом поршень в сборе правого гидравлического амортизатора 9 вращается вместе с передней рамой 1, и выдвигается в полость без штока в цилиндре.

Для левого гидравлического амортизатора 8 объем полости 43a со штоком уменьшен для сжатия гидравлического масла внутри полости 43a со штоком для его прохождения через второй контур нагнетания масла в гидравлический контур с регулируемым давлением для регулировки давления, и генерирования определенного давления, а затем возврата в резервуар 5a для масла через контур для выпуска масла; при этом давление, генерируемое полостью 43a со штоком, действует на поршень, облегчая скользящее движение поршня в полость 43a со штоком, то есть для облегчения движения при повороте сочлененной системы направо, а следовательно, для облегчения движения при повороте транспортного средства направо; при этом, когда поршень скользит в полость 43a со штоком в цилиндре, объем полости 44a без штока увеличивается, и в ней создается отрицательное давление, и масло всасывается из резервуара 5a для масла через первый масловсасывающий контур, поддерживая полость в полностью заполненном маслом состоянии, в то же время, давление на выходе левого гидравлического амортизатора F2=P2·A2 (P2 - демпфирующее давление полости со штоком, A2 - площадь эффективного поперечного сечения полости со штоком).

Для правого гидравлического амортизатора 9 объем полости 44b без штока уменьшен для сжатия гидравлического масла внутри полости 44b без штока для его прохождения через первый контур нагнетания масла в гидравлический контур с регулируемым давлением для регулировки давления, и генерируется определенное давление, а затем масло возвращается в резервуар 5b для масла через контур для выпуска масла; при этом давление, генерируемое полостью 44b без штока, действует на поршень, облегчая скользящее движение поршня в полость 44b без штока, то есть для облегчения движения при повороте сочлененной системы направо, а следовательно, для облегчения движения при повороте транспортного средства направо; при этом, когда поршень скользит в полость 44b без штока в цилиндре, объем полости 43b со штоком увеличивается, и в ней создается отрицательное давление, и затем масло всасывается из резервуара 5b для масла через второй масловсасывающий контур, поддерживая полость в полностью заполненном маслом состоянии. Давление на выходе правого гидравлического амортизатора F1=P1·A1 (P1 - демпфирующее давление полости без штока; A1 - площадь эффективного поперечного сечения полости без штока).

Поскольку P1>P2, A1>A2, очевидно, что F1>F2, что приводит к несбалансированному давлению, действующему на левую сторону и на правую сторону сочлененной системы, что ухудшает механическую стабильность.

Настоящее изобретение решает проблему несбалансированного давления, действующего на левую сторону и на правую сторону сочлененной системы, посредством обеспечения на поршне однонаправленного клапана 10a и 10b сброса давления с установленной пропускной способностью. Далее следуют конкретные варианты осуществления.

Когда транспортное средство поворачивает направо, полость 43a со штоком левого гидравлического амортизатора 8 действует как рабочая камера, золотник однонаправленного клапана 10a сброса давления с установленной пропускной способностью перекрыт, все гидравлическое масло полости 43a со штоком проходит через гидравлический контур с регулируемым давлением для регулировки давления; при этом, когда полость 44b без штока правого гидравлического амортизатора 9 действует как рабочая камера, золотник однонаправленного клапана 10b сброса давления с установленной пропускной способностью приводится гидравлическим маслом в открытое состояние, при этом однонаправленный клапан 10b сброса давления с установленной пропускной способностью снижает демпфирующее давление полости 44b без штока правого гидравлического амортизатора 9 до определенного уровня, в зависимости от соотношения отверстия для обратной гидравлической связи и золотника для того, чтобы направить гидравлическое масло из полости 44b без штока через однонаправленный клапан 10b сброса давления с установленной пропускной способностью для отведения его определенного количества непосредственно обратно в полость 43b со штоком правого гидравлического амортизатора 43b, и чтобы посредством вычисления соотношения регулировать объем потока рабочей жидкости в полости 44b без штока правого гидравлического амортизатора 9 посредством масляного контура с гидравлическим управлением таким образом, чтобы он был меньше объема потока в полости 43a со штоком левого гидравлического амортизатора 8, регулируемого посредством масляного контура с гидравлическим управлением, то есть чтобы значение P1 было меньше P2 в определенном соотношении, чтобы в конечном итоге получить P2·A2=P1·A1 и достичь сбалансированного давления, действующего на левую сторону и на правую сторону сочлененной системы.

На фиг. 7 показана структурная схема однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью. Однонаправленный клапан 10 сброса давления с установленной пропускной способностью содержит золотник 101, при этом золотник 101 разделяет однонаправленный клапан 10 сброса давления с установленной пропускной способностью на первую камеру 102, вторую камеру 103 и третью камеру 104; золотник 101 расположен во второй камере 103, при этом первый конец золотника 101 соединен с первой камерой 102, а второй конец золотника 101 соединен с указанной третьей камерой 104, при этом вторая 103 камера содержит отводной канал 106, а отверстие 105 для обратной гидравлической связи выполнено между отводным каналом 106 и третьей камерой 104, при этом демпфирующее отверстие 107 выполнено внутри отводного канала 106.

Также однонаправленный клапан 10 сброса давления с установленной пропускной способностью содержит пружину 108, при этом пружина 108 выполнена со стороны золотника 101.

Далее будет приведено дополнительное описание изобретения с вариантом его осуществления.

Когда гидравлическое масло вытекает из полости со штоком в полость без штока, золотник 101 перекрыт.

Когда гидравлическое масло вытекает из полости без поршня в полость с поршнем, давление в первой камере и в третьей камере устанавливается одинаковым и равно P1, а давление во второй камере равно P2.

Давление P1 полости 44 без штока влияет на эффективное поперечное сечение A1, и давление F1, генерируемое на стороне полости 44 без штока составляет P1·A1, а давление F2 создается пружиной на стороне полости 43 со штоком. Когда в полости 44 без штока нет давления, давление F2 пружины 108 приводит золотник 101 в закрытое состояние, когда полость 44 без штока генерирует давление P1, и когда F1>F2, золотник 101 открывается, давление P2 генерируется со стороны полости 43 со штоком, и эффективное поперечное сечение для P2 составляет A2, а давление F3=P2·A2. При конструировании, если давление F2 пружины 108 намного меньше по сравнению с другими давлениями, так что его можно не учитывать, то пока давление F1, генерируемое полостью 44 без штока, достаточно мало, золотник 101 может быть открыт; когда на золотник 101 действует сбалансированное давление, то F1=F3, то есть можно сказать, что P1·A1=P2·A2, и отсюда P2=A1·P1/A2, следовательно, при изменении значений A1 и A2 можно изменить отношение между P1 и P2 для снижения давления в полости 44 без штока, то есть для переливания части гидравлического масла таким образом, чтобы снизить значение давления в полости без штока для уравнивания давления на выходе правого цилиндра и левого цилиндра.

Что касается гидравлической системы амортизации, обеспечивающей сбалансированное давление на выходе, согласно изобретению, когда полость без штока действует как рабочая камера давления амортизатора, золотник однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью может быть открыт, и при этом генерируется только небольшое давление, затем гидравлическое масло из полости без штока течет непосредственно в полость со штоком для отведения до определенного уровня через клапан понижения давления с установленной пропускной способностью для достижения того, чтобы объем потока гидравлического масла, протекающий из полости без штока в полость со штоком, был меньше объема потока, протекающего из полости со штоком в полость без штока, и для достижения одинакового давления, действующего на левую сторону и правую сторону сочлененной системы, и при этом вышеуказанный результат может быть достигнут посредством предоставления однонаправленного клапана сброса давления с установленной пропускной способностью внутри поршня, без изменения конструкции существующего гидравлического амортизатора. Механические характеристики стабильны при простой конструкции, легкой в эксплуатации, обслуживании и замене. При этом в гидравлической системе амортизации согласно настоящему изобретению используется внешняя труба круглого сечения, следовательно, требуется меньше гидравлического масла по сравнению с внешней трубой с квадратным сечением, известной из уровня техники, вес гидравлического амортизатора легче, и его стоимость ниже, следовательно, настоящее изобретение имеет более широкий спектр применения.

В этой спецификации описание представлено со ссылкой на конкретные варианты осуществления изобретения. Тем не менее, все еще могут быть выполнены различные модификации и изменения без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Следовательно, настоящее описание и прилагаемые к нему фигуры могут рассматриваться в качестве пояснения, а не ограничения.

Реферат

Изобретение относится к гидравлической системе амортизации. Гидравлическая система содержит однонаправленный клапан сброса давления, поршень в сборе и цилиндр в сборе. Поршень в сборе содержит поршень и шток поршня, а цилиндр в сборе содержит тройной сварной блок и цилиндр. Поршень в сборе выполнен внутри цилиндра и разделяет соответствующий цилиндр на полость со штоком и полость без штока. Однонаправленный клапан сброса давления с установленной пропускной способностью содержит золотник. Золотник разделяет однонаправленный клапан сброса давления с установленной пропускной способностью на первую камеру, вторую камеру и третью камеру. Золотник расположен внутри второй камеры. Первый конец золотника соединен с первой камерой, а второй конец золотника соединен с третьей камерой. Вторая камера содержит отводной канал, и между отводным каналом и третьей камерой выполнено отверстие для обратной гидравлической связи. Однонаправленный клапан сброса давления выполнен внутри поршня, и первая камера соединена с полостью со штоком. Отводной канал второй камеры соединен с полостью со штоком. Достигается обеспечение сбалансированного давления на выходе гидравлического амортизатора. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула