амортизатор с дифференцированным усилием сжатия

Формула изобретения

Амортизатор с дифференцированным усилием сжатия, содержащий рабочий цилиндр и внешний резервур для рабочей жидкости, рабочий поршень со штоком, перепускным клапаном и клапаном отдачи, клапан сжатия и впускной клапан, отличающийся тем, что в бесштоковой полости рабочего цилиндра на пружине установлен дополнительный поршень, глухим осевым отверстием обращенный к рабочему поршню с возможностью взаимодействия с последним, причем на наружной цилиндрической поверхности дополнительного поршня выполнены продольные сквозные канавки, а на его верхнем торце закреплено упругое кольцо с радиальными калиброванными канавками на поверхности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, к амортизирующим устройствам подвески и может быть использовано в передних и задних гидравлических амортизаторах легковых автомобилей.

Известны конструкции гидравлических амортизаторов, установленных, например, на автомобилях ВАЗ-2101 2107 (см. Б.В.Ершов, М.А.Юрченко. Легковые автомобили ВАЗ. Конструкции и техническое обслуживание. К. Высшая школа, 1984, с.149-154). Амортизаторы состоят из рабочего цилиндра и внешнего резервуара для рабочей жидкости. В рабочем цилиндре размещается поршень, закрепленный на штоке с перепускным клапаном и клапаном отдачи. В нижней части рабочего цилиндра установлен корпус с клапаном сжатия и впускным клапаном.

К основным недостаткам этих амортизаторов следует отнести:

наличие тряски и дискомфорта на грейдерных или покрытых гравием дорогах даже на средних скоростях;

плохая управляемость на дорогах с высокой частотой колебаний;

невысокая эксплуатационная надежность из-за возможных ударов буфера о корпус и ударов поршня о клапан сжатия, приводящих к разрушению и выбиванию последнего.

В качестве прототипа выбран амортизатор автомобиля ВАЗ-2108 (см. Автомобиль ВАЗ-2108 "Спутник": Устройство и ремонт /В.А.Вершигора, А.П.Ипатов и др. М. Транспорт, 1987, с.82-83), содержащий цилиндр со штоком, на котором установлен подпружиненный поршень с гайкой клапана отдачи. В нижней части цилиндра расположен клапан сжатия, а в верхней гидравлический буфер хода отдачи.

Указанная совокупность конструктивных признаков не позволяет устранить недостатки, присущие большинству известных конструкций, а именно:

невысокая эксплуатационная надежность при движении автомобиля по волнистым покрытиям;

тряска, удары и дискомфорт на средних и высоких скоростях;

неустойчивость и плохая управляемость автомобиля на дорогах с высокой частотой колебаний.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности амортизатора, устойчивости и комфортности автомобиля при движении в сложных дорожных условиях.

Технический результат достигается за счет того, что амортизатор содержит рабочий цилиндр и внешний резервуар для рабочей жидкости, рабочий поршень со штоком, перепускным клапаном отдачи, клапан сжатия и впускной клапан. В бесштоковой полости рабочего цилиндра на пружине установлен дополнительный поршень, глухим осевым отверстием обращенный к рабочему поршню с возможностью взаимодействия с последним. На наружной цилиндрической поверхности дополнительного поршня выполнены продольные сквозные канавки, а на его верхнем торце закреплено упругое кольцо с радиальными калиброванными канавками на поверхности.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемой конструкции амортизатора, на фиг.2 схема работы устройства при экстремальных нагрузках.

Предложенный амортизатор состоит из рабочего цилиндра 1 и внешнего резервуара 2 для рабочей жидкости. В цилиндре 1 размещается рабочий поршень 3 с перепускным клапаном и клапаном отдачи. Рабочий поршень 3 крепится посредством гайки 4 к штоку 5, который связан с верхней проушиной 6, закрепленной на кронштейне основания кузова автомобиля. В верхней части цилиндра 1 установлена направляющая 7 штока, а резервуар амортизатора защищен кожухом 8. В нижней части рабочего цилиндра размещен корпус 9 с клапаном сжатия и впускным клапаном. В нижний раструб резервуара запрессована и проварена по окружности нижняя проушина 10. В бесштоковой полости (в нижней части) цилиндра 1 размещен дополнительный поршень 11, посредством пружины 12 взаимодействующий с корпусом 9. Глухим осевым отверстием дополнительный поршень 11 обращен к гайке 4 рабочего поршня 3. Кроме того, на наружной цилиндрической поверхности дополнительного поршня выполнены продольные сквозные канавки (6), а на верхней торцевой поверхности плунжера, например, в кольцевой канавке закреплено упругое кольцо 13 высотой H (капролон или резина), на верхнем торце которого выполнены радиальные калиброванные канавки (r). Глубина калиброванных канавок m кольца должна несколько превышать высоту выступающей части h над поверхностью дополнительного поршня 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При сжатии пружины подвески в результате хода колеса в направлении кузова, нижняя проушина 10 амортизатора поднимается вверх, а шток 5 опускается вниз. Рабочая жидкость при цикле сжатия, преодолевая сопротивление пружины перепускного клапана, перетекает по каналам рабочего поршня 3 из бесштоковой в штоковую полость. Одновременно часть жидкости из бесштоковой полости, проходя через продольные канавки (b) дополнительного поршня 11, далее через калиброванное отверстие в клапане сжатия (в корпусе 9) перетекает из бесштоковой полости в полость резервуара 2. При резком ходе сжатия и больших нагрузках происходит открытие клапана сжатия, и жидкость перетекает в больших количествах через боковое отверстие клапана сжатия в резервуар. Однако при достижении рабочим поршнем 3 нижнего положения, соответствующего предельной нагрузке (например, для переднего амортизатора ВАЗ-2101 более 250 Н), рабочий поршень входит во взаимодействие с подпружиненным дополнительным поршнем 11, контактируя торцем с поверхностью упругого кольца 13, а гайка 4 рабочего поршня 3 располагается при этом в глухом осевом отверстии дополнительного поршня 11. Между торцем рабочего поршня 3 и упругим кольцом 13 радиальные калиброванные канавки (например, для ВАЗ-2101 2107 радиус канавок r 0,1 0,2 мм, количество канавок не менее четырех) способствуют резкому замедлению перетекания жидкости из бесштоковой в штоковую полость рабочего цилиндра и повышению давления жидкости в бесштоковой полости. Ход штока 5 вниз замедляется до полного прекращения. Тем самым предотвращаются возможные удары поршней 3 и 11 о корпус 9 (фиг.2).

Цикл отбоя происходит, когда колесо опускается вниз относительно кузова, при этом расстояние между верхней 6 и нижней 11 проушинами и объем бесштоковой полости увеличиваются. Жидкость перетекает из штоковой полости в бесштоковую через перепускной клапан, затем из полости резервуара 2 через перепускные каналы клапана сжатия в корпусе 9, также в бесштоковую полость, проходя через канавки (b) дополнительного поршня 11. Пружина 12 способствует возвращению дополнительного поршня 11 в исходное положение, а шток 5 с рабочим поршнем 3 продолжает двигаться вверх до момента прекращения опускания колеса вниз относительно кузова.

Таким образом, усилие сопротивления амортизатора значительно повышается при ухудшении дорожных условий, при езде по дорогам с большой волнистостью на средних и высоких скоростях. Величина усилия сопротивления для экстремальных условий определяется параметрами калиброванных канавок упругого кольца 13 (чем меньше их количество и их радиус, тем больше усилие сопротивления) и жесткостью пружины 12. Размеры и форма сквозных пазов (b, D₁, D) дополнительного поршня 11 также выбираются, исходя из габаритных размеров и характеристик амортизаторов конкретной модели автомобилей. Причем предложенное устройство легко встраивается в известные конструкции гидравлических и гидропневматических амортизаторов отечественных и зарубежных автомобилей, не меняя их габаритов и не требуя никаких конструктивных доработок базовых элементов.

Эксплуатационная надежность амортизаторов значительно возрастает, так как практически исключаются удары и "провалы" рабочего поршня в неблагоприятных дорожных условиях и даже при наличии дефектов базовых деталей, таких как: заедание клапанов, поломок деталей, недостаточного уровня жидкости или ее пониженной вязкости. Исключается тряска и дискомфорт при езде на автомобиле по грейдерным или покрытым гравием дорогам, улучшается управляемость на дорогах с высокой частотой колебаний.