Амортизатор з диференційованим зусиллям розтягання – стиску

Винахід відноситься до транспортного машинобудування, зокрема до амортизуючих пристроїв підвіски і може бути використане в передньому і задньому гідравлічному і гідропневматичному амортизаторах легкових автомобілів. Відомі конструкції гідравлічних амортизаторів, встановлених, наприклад, на автомобілях ВАЗ-2101...2107 [див. В.В. Єршов, М.А. Юрченко. Легкові автомобілі ВАЗ. Конструкція і технічне обслуговування.-К.: Вища школа, 1984,-с. 149154]. Амортизатори складаються з робочого циліндра і зовнішнього резервуара для робочої рідини. У робочому циліндрі розміщується поршень, закріплений на штоку з перепускним клапаном і клапаном віддачі. У нижній частиш робочого циліндру встановлений корпус із клапаном стиску і впускним клапаном. До основних недоліків цих амортизаторів варто віднести: - наявність тряски і дискомфорту на грейдерних або покритих гравієм дорогах навіть на середніх швидкостях; - погана керованість на дорогах з високою частотою коливань; - невисока експлуатаційна надійність через можливі удари буфера об корпус і ударів поршня об клапан стиску, що приводять до руйнування і вибивання останнього. У вигляді прототипу обраний амортизатор з диференційованим зусиллям розтягання-стиску [патент України 43912 В60G17/08, Бюл. №1, 2002p., патент Росії 2178743, В60G17/08, Бюл. №3, 2002р.], що містить робочий циліндр і зовнішній резервуар для робочої рідини, робочий поршень зі штоком, перепускним клапаном і клапаном віддачі. У безштоковій порожнині робочого циліндра на пружині встановлений додатковий поршень, а в штоковій порожнині робочого циліндра розташований з можливістю осьового переміщення демпфіруючий поршень віддачі, верхня частина якого взаємодіє за допомогою конічної телескопічної пружини з чіпом, встановленим з можливістю переміщування відносно штока. У нижній частині поршня віддачі виконана конічна поверхня, звернена до конічної поверхні чіпа, закріпленого на штоці, що має наскрізні калібровані канавки уздовж зазначеної конічної поверхні. Зазначена сукупність ознак дозволяє підвищити експлуатаційну надійність амортизатора, стійкість і комфортність автомобіля при русі в складних дорожніх умовах і на віражах. Однак довжина «м'якого ходу» амортизатора, що забезпечує комфортну їзду, є величиною перемінної в залежності від завантаження автомобіля (при більшому завантаженні - ця довжина на стиск зменшується, при меншому завантаженні -збільшується, а на розтягання - у зворотній залежності). Це пояснюється тим, що різні вихідні по завантаженню умови відповідають різному вихідному положенню робочого поршня усередині робочого циліндра стосовно додаткового поршня і демпфіруючого поршня віддачі. Завданням пропонованого винаходу є підвищення стабільності зони «м'якого ходу» амортизатора, комфортності і усталеності руху автомобіля незалежно від завантаження і складності дорожніх умов. Технічний результат досягається за рахунок того, що амортизатор містить робочий циліндр і зовнішній резервуар для робочої рідини, робочий поршень зі штоком, перепускним клапаном і клапаном віддачі. У штоковій порожнині з можливістю осьового переміщення щодо штока розміщений демпфіруючий поршень. Зазначений поршень розташований у нижній частині штока між закріпленими на штоці буфером стиску і буфером відбою. Довжина ходу демпфіруючого поршня відносно штока між зазначеними буферами стиску і відбою не перевищує 1/4 від довжини штока. Між поверхнями штока й осьового отвору демпфіруючого поршня встановлені манжетні ущільнення й у зазначеному поршні виконано не менш двох рівномірно і діаметрально розташованих наскрізних каліброваних отворів, діаметр осі центрів яких перевищує зовнішні діаметри буферів стиску і відбою. На Фіг.1 показаний загальний вид пропонованої конструкції амортизатора, на Фіг.2 - схема роботи пристрою при екстремальному розтяганні, на Фіг.3 - діаграма зміни зусилля опору по довжині ходу штока амортизатора. Запропонований амортизатор складається з робочого циліндра 1 і зовнішнього резервуара 2 для робочої рідини. У верхній частині робочого циліндра 1 встановлено направляючий чіп 3. У робочому циліндрі 1 розміщується робочий поршень 4 зі штоком 5, перепускним клапаном 6 і клапаном віддачі 7. У штоковій порожнині робочого циліндра 1 встановлений з можливістю осьового переміщення відносно штока 5 демпфіруючий поршень 8. Зазначений демпфіруючий поршень 8 розміщений у нижній частині штока 5 між закріпленими на ньому буфером стиску 9 і буфером відбою 10 (з капролона або гуми). Довжина ходу (Lx) демпфіруючого поршня 8 відносно штока 5 не перевищує 1/4 від довжини штока (Lш), тобто Lx £ 0,25 Lш. Наприклад, при Lш = 240мм (ВАЗ-2108, задній), Lx £ 0,25.240=60мм. Між поверхнями штока 5 і осьового отвору демпфіруючого поршня 8 встановлені манжетні ущільнення 11, Манжетні ущільнення 12 встановлені між зовнішньою поверхнею демпфіруючого поршня, 8 і внутрішньою поверхнею робочого циліндра 1. У демпфіруючому поршні 8 виконано не менш двох (2...6) рівномірно і діаметрально розташованих наскрізних каліброваних отворів (d0 = 1...2мм). Діаметр осі циліндрів (D0) зазначених каліброваних отворів перевищує зовнішні діаметри (Dб) буферів стиску і відбою, тобто D0 > Dб (наприклад Æ25 > Æ22) Таке обмеження покликане виключити можливість повного перекриття каліброваних отворів у крайніх положеннях демпфіруючого поршня 8. У нижній частині робочого циліндра встановлений корпус 14 із клапаном стиску і впускним клапаном. Пропонований пристрій працює слідуючим чином. При русі автомобіля по нормальній дорозі без дефектів покриття І віражів робочий поршень 4 зі штоком 5 учиняють незначні коливальні рухи в середній зоні робочого циліндра 1, що відповідає "м'якому ходу" амортизатора й забезпечуючій комфортну їзду. При цьому демпфіруючий поршень 8 займає проміжне положення між буферами стиску 9 і відбою 10, не взаємодіючи з ними і вільно переміщаючись по штоку 5. При зміні дорожніх умов (грейдерна дорога, купини або бруковий шлях) при різкому ході стиску демпфіруючий поршень 8, переміщуючись відносно штока 5, входить у взаємодію з буфером стиску 9, продовжує рухатися разом зі штоком 5 униз зі значним уповільненням. Тому що демпфіруючий поршень 8 припиняє рухатися відносно штока 5, робоча рідина перетікає через перепускний клапан 6 робочого поршня 4 у зону Lx (Фіг.1), потім - через калібровані отвори do демпфіруючого поршня у верхню частину штокової порожнини. Хід штока 5 униз сповільнюється (на фіг.3 - зона сплеску на правій нижній частиш діаграми) до повного припинення. Тим самим запобігаються можливі провали й удари підвіски. При ході відбою робочий поршень 4 піднімається нагору і при коливаннях у межах зони Lx забезпечує комфортну їзду за рахунок "м'якого ходу"( на Фіг.3 - зона Lx на лівій частині діаграми). При екстремальному розтяганні штока 5 (у випадку провалу колеса в глибокий вибій на дорозі) демпфіруючий поршень 8 досягає буфера відбою 10 (Фіг.2), продовжуючи рухатися нагору разом зі штоком 5 і робочим поршнем 4. У цьому випадку робоча рідина зі штокової порожнини перетікає через калібровані отвори d0 демпфіруючого поршня 8 до робочого поршня 4 і через клапан віддачі 7- у безштокову порожнину. Таким чином, робоча рідина, переборюючи опір при перетіканні через калібровані отвори d0, сповільнює хід штока 5 (збільшуючи опір зусиллю розтягання) нагору до повної його зупинки (на фіг.3 - зона сплеску на лівій верхній частині діаграми). При цьому загальна довжина ходу штока 5 при розтяганні в залежності від дорожніх умов міняється в межах від (Lx+Lд1) до (Lx+Lдn), де Lд1,…,Lдn - діапазон довжини ходу з диференційованим зусиллям при екстремальному розтяганні штока 5 і роботі демпфіруючого поршня 8. Запобігаються можливі удари поршнів і підвіски. При повороті автомобіля на віражах правий і лівий амортизатор працюють по-різному. При крутому правому повороті демпфіруючий поршень 8 лівого амортизатора взаємодіє з буфером стиску 9, збільшується опір його зусиллю стиску, а одночасно з цим демпфіруючий поршень 8 правого амортизатора взаємодіє з буфером відбою 10, збільшується опір його зусиллю розтягання. Таким чином, зменшується крен автомобіля при входженні в поворот на досить високій швидкості. Величина зусилля опору для екстремальних умов визначається параметрами і кількістю каліброваних отворів d0 (чим менше кількість і діаметр отворів, тим більше зусилля опору). Запропонований пристрій легко вбудовується у відомі конструкції гідравлічних і гідропневматичних амортизаторів вітчизняних і закордонних автомобілів, не змінюючи їхніх габаритів і не вимагаючи ніяких конструктивних доробок базових елементів. Надійність амортизаторів істотно зростає за рахунок спрощення конструкції і виключення пробоїв робочого поршня на дорозі з нерівним покриттям, як при екстремальному розтяганні, так і при екстремальному стиску. Зона «м'якого ходу» амортизатора практично постійна (Lx) і не залежить від первісного положення робочого поршня при різному завантаженні автомобіля. Поліпшується керованість автомобіля і комфортність їзди в складних дорожніх умовах і віражах.