Пневмогидравлическая рессора
Патент 996768
Авторы
Пневмогидравлическая рессора
Иллюстрации
Реферат
(11)
ИЗЬБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М.К .
F 16 F 9/06
//В 60 G 13/06 (2 ) Заявлено 17 08.81 (21) 3329384/25-28 с присоединением заявки №вЂ”
ГееуАерстеенный кемнтет
СССР (23) Приоритет (53) УДК 621-567.. 2 (088.8) Опубликовано 15.02.83. Бюллетень № 6
60 денем нзебретеннй н еткрытнй
Дата опубликования описания 25.02.83 (72) Авторы изобретения
И. М. Рябов,.В. Н. Котельник
Волгоградский ордена Трудовог Кр а@„о, .ц политехнический инс " - - - .4 (71) Заявитель (54) ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РЕССОРА
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подвесках транспортных средств.
Известна пневмогидравлическая рессора, содержащая два цилиндра, в одном из которых (основном) находится поршень, имеющий выходящий наружу шток и рабочая жидкость, а в другом (дополнительном) — рабочая жидкость и газ, разделенные подвижной перегородкой в виде плавающего поршня, а гидравлические полоСти цилиндров сообщаются через клапанный-. узел (1).
Недостатками этой рессоры являются низкая надежность, обусловленная утечками рабочей жидкости через уплотнения и недолговечностью контактных уплотнений, работающих при высоком давлении, а также большие силы сухого трения, которые препятствуют снижению жесткости рессор, необходимому для получения хорошей плавности хода транспортного средства, увеличивая зоны застоя, и приводят на некоторых режимах движения к блокировке рессор и резкому снижению плавности хода.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является .пневмогидравлическая рессора, содержащая основной цилиндр с полым основным поршнем, имеющим контактные уплотнения, и што5 ком, поршневая полость которого заполнена рабочей жидкостью, расположенной коаксиально основному цилиндру дополнительный цилиндр, заполненный рабочей жидкостью и газом, клапанный узел, сообщающий основной и дополнительный цилиндры и плунжерный насос (2).
Недостатком данной рессоры является. отсутствие разделителя газа и жидкости, что приводит к снижению ее надежности вследствие выноса рабочего газа в атмосферу при автоматической компенсации утечек рабочей жидкости, а большие силы трения в уплотнениях приводят к ухудшению плавности хода, изнЬсу контактных уплотнений, большим утечкам через них
20 и быстрому выходу их из строя.
Цель изобретения — повышение надежности и плавности хода.
Указанная цель достигается тем, что пневмогидравлическая рессора снабжена установленным в полости основного поршня
996768
55 и штока подпружиненным по оси плавающим поршнем, образующим в этой полости накопительную гидравлическую камеру, сообщенную посредством обратного клапана с плунжерным насосом, основной поршень снабжен поршневыми кольцами и выполнен с кольцевой канавкой на наружной поверхности между кольцами и контактными уплотнениями, сообщенной посредством канала с накопительной . гидравлической камерой, плунжерный насос закреплен в днище основного цилиндра и посредством обратного клапана связан с гидравлической полостью дополнительного цилиндра, газ в котором отделен от жидкости при помощи концентрично установленного в нем металлического сильфона с пластмассовыми разрезными кольцами в углублениях гофр на наружной поверхности.
Кроме того, пневмогидравлическая рессора снабжена соединяющим поршневую полость основного цилиндра с накопительной гидравлической камерой управляемым обратным клапаном, с которым периодически взаимодействует подпружиненный плавающи и поршень.
На фиг. 1 изображена предлагаемая пневмогидравлическая рессора, продольный разрез; на фиг. 2 — узел 1 (управляемый обратный клапан).
Пневмогидравлическая рессора содержит основной цилиндр 1 и дополнительный цилиндр 2. Гидравлические полости цилиндров 1 и 2 сообщаются через клапанный узел
3. В основном цилиндре 1 находится основной полый поршень 4, имеющий выходящий наружу шток 5, перемещающийся относительно цилиндра 1. На основном полом поршне 4 установлены металлические поршневые кольца 6, обеспечивающие гидродинамическую разгрузку контактных уплотнений 7, предназначенных для обеспечения герметичности.
На цилиндрической поверхности поршня 4 между поршневыми кольцами 6 и контактными уплотнениями 7 выполнена кольцевая канавка 8, предназначенная для сбора утечек жидкости через поршневые кольца, которая через канал 9 связана с накопительной гидравлической камерой 10, расположенной внутри поршня 4.
В накопительной гидравлической камере 10 установлен плавающий поршень 11, опирающийся на пружину 12 и предназначенный для изменения объема камеры 10.
Упор 13 служит для ограничения хода плавающего поршня 11. Полость под плавающим поршнем 11 заполнена воздухом.
Управляемый обратный клапан 14 связывает накопительную гидравлическую камеру 10 с поршневой полостью (He показано) основного цилиндра 1. Для открывания обратного клапана !4 предназначен штырь 15.
4
Накопительная гидравлическая камера
10 через обратный клапан 16 сообщается с полостью трубки 17 плунжерного насоса, пунжер 18 которого снабжен обратным клапаном 19, который связывает полости трубки 17 и гидравлическую полость 20 дополнительного цилиндра 2, и закреплен вместе с упругими дисками 21 клапанного узла 3 в основном цилиндре 1.
Между основным цилиндром 1 и дополнительным цилиндром 2 концентрично расположен металлический штампованный сильфон 22, отделяющий гидравлическую полость 20 дополнительного цилиндра 2 от газовой полости 23 дополнительного цилиндра.
Для исключения трения сильфона 22 о стенки цилиндров 1 и 2 он снабжен разрезными пластмассовыми кольцами 24, расположенными на наружной поверхности сильфона 22. Для обеспечения сохранности сильфона 22 при вытекании рабочей жидкости из гидравлической полости 25, например при потере герметичности контактным уплотнением 7, на внутренней поверхности дна сильфона 22 закреплен на пластинчатой пружине 26 клапан 27, запирающий в конце хода сильфона часть рабочей жидкости в гидравлической полости 20, перекрывая клапанный узел 3 и прерывая связь между гидра влически ми полостями 25 и 20.
Предлагаемая пневмогидравлическая рессора работает следующим образом.
В статическом положении транспортного средства основной полый поршень 4 неподвижен относительно цилиндров 1 и 2.
При этом в результате высокого давления в гидравлической полости 25 появляются утечки рабочей жидкости через поршневые кольца 6 в кольцевую канавку 8, которые поступают через канал 9 в накопительную гидравлическую камеру 10, перемещают плавающий поршень 11 в крайнее нижнее положение до посадки на упор 13, вызывая сжатие пружины 12 и воздуха в полости 28.
При движении транспортного средства по неровному пути происходит перемещение штока 5 относительно цилиндров 1 и 2.
На ходе сжатия рессоры, т. е. когда шток 5 входит в основной цилиндр 1, ососновной полый поршень 4 выжимает рабочую жидкость из гидравлической полости 25 основного цилиндра 1 через клапанный узел 3, отгибая упругие диски 21, в гидравлическую полость 20 дополнительного цилиндра 2, что приводит к удлинению сильфона 22 и сжатого газа в газовой полости 23. Одновременно плунжер 8 входит в полость трубки 17 плунжерного насоса и через обратный клапан 19 вытесняет находящуюся в ней рабочую жидкость в
996768
10
5 гидравлическую полость 20 дополнительного цилиндра 2.
На ходе отбоя, т. е. когда шток 5 выходит наружу из основного цилиндра 1, давление в гидравлической полости 25 уменьшается, и сжатый в газовой полости 23 дополнительного цилиндра 2 газ, сжимая сильфон 22 вытесняет рабочую жидкость из полости 20 дополнительного цилиндра 2 через клапанный узел 3 в гидравлическую полость 25 основного цилиндра I. Одновременно плунжер 18 выходит из трубки 17, в результате чего давление жидкости в ее полости понижается и рабочая жидкость из накопительной гидравлической камеры 10 поступает через обратный клапан 16 в полость трубки 17 плунжерного насоса.
При сжатии и растяжении сильфона 22 наружные поверхности разрезных колец 24 скользят по внутренней поверхности дополнительного цилиндра. 2, не позволяя гофрам сильфона 22 касаться поверхностей щ цилиндров 1 и 2.
Если в случае потери контактным уплотнением 7 герметичности сжатие сильфона 22 превысит его предельное рабочее значение на ходе отбоя, клапан 27, ориентируемый пластинчатой пружиной 26, перекроет клапанный узел 3, предохраняя сильфон 22 от раздавливания сжатым в газовой полости 23 газом.
При движении транспортного средства по неровному пути накопительная гидравлическая камера 10 постоянно пополняется из гидравлической полости 25 основного цилиндра через поршневые кольца 6 утечками рабочей жидкости, которые всасываются плунжером 18 плунжерного насоса накаждом ходе отбоя рессоры и заканчиваются через обратный клапан 19 в гидравлическую полость 25 основного цилиндра 1- на ходе сжатия рессоры.
Если производительность плунжерного насоса больше величины утечек через порш- 4 невые кольца 6 в единицу времени, . объем накопительной гидравлической ка меры 10 уменьшается и плавающий поршень 11 поднимается под действием пружины 12 и давления воздуха в полости 28, которые
-определяют вместе с силами трения в уп- 4S лотнениях плавающего поршня l lдавление в накопительной гидравлической камере 10 и соответственно на контактном уплотнении 7. Поскольку это давление невелико, силы трения контактного уплотнения 7 будут также небольшими, что положительно скажется на плавности хода транспортного средства .- и долговечности контактного уплотнения;: Разрежения в накопительной гидравлической камере 10 не происходит, так как в конце подъема плавающий поршень толкает-штырь 15, который открывает обратный клапан 14, соединяющий накопительную гидравлическую
6 камеру 10 с гидравлической полостью 25 основного цилиндра 1.
Если величина утечек в единицу времени больше производительности, плунжерного насоса, объем накопительной гидравлической камеры IO увеличивается и плавающий поршень опускается до посадки на упор 13. Одна ко вследствие того, что даже при небольших амплитудах колебаний утечки малы (несколько капель в минуту) по сравнению с производительностью плунжерного насоса плавающий поршень 11 при движении транспортного средства по неровному пути будет находиться около крайнего верхнего положения, а давление в накопительной гидравлической камере 10 и перед контактным уплотнением 7 будет минимальным. Только при остановке транспортного средства, когда нет перемещения штока 5 относительно цилиндров 1 и 2 и производительность .плунжерного насоса
Равна нулю, утечки рабочей жидкости через поршневые кольца 6 переместят плавающий поршень 11 вниз до упора 13, после чего давление в накопительной гидравлической камере 10 и на контактном уплотнении 7 возрастет до величины, равной давлению в гидравлической полости 25 основного цилиндра.
Таким образом, контактные уплотнения
7 работают под высоким давлением рабочей жидкости только в начальный период движения (один — два цикла сжатия), пока плавающий поршень l l не отойдет от нижнего .упора 13, а при остановках транспортного средства, когда нет относительного движения поршня 4 и основного цилиндра 1, износа уплотнения не происходит.
Предлагаемая конструкция пневмогидравлической рессоры позволяет повысить плавность хода транспортного средства вследствие автоматического уменьшения при движении по неровностям сил сухого трения путем гидродинамической разгрузки контактного уплотнения поршня за счет введения между контактным уплотнением и рабочей жидкостью металлических поршневых колец, воспринимающих давление запираемой жидкости, которые отделены от конта ктного уплотнения кольцевой ка на вкой, соединенной каналом с накопительной гидравлической камерой, расположенной в поршне, и сообщающейся через обратный клапан с плунжерным насосом, который перекачивает в гидравлическую полость рессоры утечки рабочей жидкости через поршневые кольца.
Благодаря тому, что контактное уплотнейие при работе рессоры нагружено давлением в десятки раз меньшим, чем давление в гидравлической полости основного цилиндра, увеличивается срок его службы. и соответственно ресурс работы пневмогидравлической рессоры.
996768
Наличие обратного клапана, связывающего накопительную камеру с гидравлической полостью основного цилиндра, который управляется подпружиненным плавающим поршнем, исключает резкое снижение давления в накопительной камере, что обеспечивает надежную работу пневмогидравлической рессоры.
Установка металлического штампованного сильфона между основным и дополнительным цилиндрами концентрично им позволяет рационально использовать объем рессоры, уменьшить ее вес и габариты, что улучшает компонуемость рессоры в подвеске транспортного средства, и получить идеальное разделение рабочей жидкости и газа, что повышает стабильность рабочих характеристик и надежность пневмогидравлической рессоры.
Формула изобретения
1. П невмогидравлическая рессора, преимущественно транспортного средства, содержащая основной цилиндр с полым основным поршнем, имеющим контактные уплотнения, и штоком, поршневая полость которого заполнена рабочей жидкостью, расположенный коаксиально основному цилиндру дополнительный цилиндр, заполненный рабочей жидкостью и газом. клапанный узел, сообщающий основной и дополнительный цилиндры и плунжерный насос, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и плавности хода, она снабжена установленным в полости основного поршня и штока подпружиненным по оси плавающим поршнем, образующим в этой полости накопительную гидравли5 ческую камеру, сообщенную посредством обратного клапана с плунжерным насосом, основной поршень снабжен поршневыми кольцами и выполнен с кольцевой канавкой на наружной поверхности между кольцами и контактными уплотнениями, сообщенной посредством канала с накопительной гидравлической камерой, плунжерный насос закреплен в днище основного цилиндра и посредством обратного клапана связан с гидравлической полостью дополнительного цилиндра, газ в котором отделен от жидкости при помощи концентрично установленного в нем металлического сильфона с пластмассовыми разрезными кольцами в углублениях гофр на наружной поверхности.
2. Пневмогидравлическая рессора по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена соединяющим поршневую полость основного цилиндра с накопительной гидравлической камерой управляемым обратным клапаном, с которым периодически взаимодействует подпружиненный плавающий поршень.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США № 4153237; кл. F 16 F 9/34, 1979. зо 2. Авторское свидетельство СССР № 190222, кл. F 16 F 9/34, 1958 (прототип).
996768
23
22
27
РО
21
Составитель А. Машкин
Редактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор О. Билак, Заказ 903/53 Тираж 923 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий
1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4