Цилиндропоршневое устройство

ПИСАН НИЯ ИЗОБ йв 43 Иайдт Машиненфабрик Гмб емшайдт(ОЕ) мшайдт МашиненГмбХ Ф Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(57) Изобретениему устройству и мве амортизатора ДРОООРШЙЕВОЕ УСТРОЙСТВОотносится к ципиндропоршневожет быть использовано в качесттолчков и вибраций в колесных(в) ЕЫ и 1) 2 (И)В 60 0 11 26 транстюртных средствак Устроиство состоит из цилиндра и подвижного в нем в осевом направлении поршня. Последний соединен с уплотненно установленным и выведенным из цилиндра штоком и разделяет цилиндр на две противоположно меняющиеся по объему при движении поршня полости Полости цилиндра и компенсационная полость содерячт гидравлическое демпфируюцее средство, при этом компенсационная полость выполнена в виде кольцевой камеры, соосно окружающей цилиндр. Компенсационная полость полностью наполнена демпфирующей средой и ограничена по меньшей мере одной упругой окружной стенкой. 9 з.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к устройству с цилиндром и поршнем и может быть использовано для применения в качестве амортизатора толчков и колебаний колесных транспортных средств, состоящему из цилиндра с поршнем, подвижным в осевом направлении, причем поршень соединен с уплотненно выведенным иэ цилиндра штоком и разделяет цилиндр на две полости изменяющегося обьемэ при движении поршня, причем эти полости сообщены одна с другой, одна из полостей цилиндра соединена с компенсационной полостью, причем полости цилиндра и компенсационная полость содержат гидравлическую демпфирующую среду, компенсационная полость выполнена в виде кольцевой камеры, окружающей цилиндр.Подобное устройство с цилиндром и поршнем известно в качестве двухтрубного амортизатора из книги цедег, ех 1 Ьеп бег ТесМВ. Вэпб 12. О.Ч.А.Явщэг, И 67, э,589 и 590, т.3. В таком двухтрубном амортизаторе цилиндр состоит из двух соосных труб, которые соединены друг с другом донным клапаном, находящимся с области дна цилиндра. Внутренняя руба образует собственно цилиндр, в котором движется поршень, Образованная между двумя трубами кольцевая в Сечении полость служит для размещения вытесненного при движении поршня обьемэ демпФирующей среды мэсйф для чего он в известных амортизаторах лишь частично наполнен маслом, а другая его честь наполнена воздухом. При этом воздушная полость должна быть такого объема, чтобы там могло разместиться как масло, выжатое при наибольшем ходе цилиндра, так и разностный обьем при температурном расширении масла,.Воздух за счет своей упругости обеспечивает обрат ное перетекание масла из компенсационной полости в цилиндр.8 этом амортизаторе основным недостатком является то, что не предусмотрено никакого разделения масла и воздуха, в результате нельзя произвольно выбирать рабочее положение амортизатора масло всегда должно быть "внизу" ) и при быстрых перемещениях поршня возникает пенообразование за счет смешивания масла и воздуха. Кроме того, этот амортизатор неприятно чувствителен к изменениям температуры, так как давление воздуха внутри системы меняется с температутрой, следовательно, усилие и статический уровень (длина) также меняются с температурой, Зэ счет дросселирования демпфирования) в особенности гидравлической среды, если не говорить о внешних температурных воздействиях, таких как солнечное излучение и т,пмогут возникнуть температурные перепады до 100-150 С, что в замкнутом обьеме газа всегда сопровождается большим возрастанием давления.Из указанного литературного источника(справочника) хотя и известны однотрубныеамортизаторы, в которых компенсационная полость разделительным элементом полно- "0 стью отделена от газового объема, здесьпри любом положении амортизатора не происходит неприятного смешивания масла и воздуха, однако вследствие наличия воздушной подушки также проявляется недо статок большой чувствительности ктемпературе, К тому же компенсационная полость расположена нэд или под цилиндрбм, что ведет к увеличению строительной длины, Кроме того, известные амортизато ры работают в большинстве случаев с высоким начальным давлением воздуха, что ведет к высокой нежелательной во многих случаях жесткости амортизатора, амортизаторы особенно в колесных средствах жела тельно иметь мягкие и работающие прималых усилиях.В основе предлагаемого изобретениясостоит задача так улучшить амортизатор этого рода, чтобы при простой, компактной 30 и дешевой в изготовлении конструкции были достигнуты независимость от температуры, э также мягкость - срабатывание при малых воздействующих усилиях.Для этого компенсационная полость 35 полностью заполнена маслом и ограниченапо меньшей мере одной упругой окружной стенкой, 8 результате это устройство не имеет газового обьема, так что все связанные с ним указанные недостатки отсутству ют. Таким образом, амортизаторчрезвычайно нечувствителен к температуре и ее изменениям и срабатывание его происходит при малых и практически постоянных нагрузках, тэк как вытесненной демпфиру ющей среде препятствует лищь упругостькомпенсационной полости - ее упругой стенки, Этэ упругость окружной стенки осуществляет также возврат демпфирующейсреды иэ компенсационной полости в ци ,др,Упругая окружная стенка крепится наукрепленной на свободном конце штока поршня и доходящей до цилиндра защитной трубе. Это значит, что компенсационная по лость образована между защитной трубой иупругой окружной стенкой, причем компенсационная полость сообщена проходящим в штоке поршня каналом с одной из полостей цилиндра. При этом защитная труба окружает.цилиндр соосно с малым окружным люф 200349651015 20 25 30 40 том и окружена упругой окружной стенкой, Возможно упругую стенку разместить в защитной трубе, т.е. между защитной трубой и цилиндром.Амортизатор при компактной конструкции особе дешев и прост в изготовлении, Окружная стенка выполнена в виде шлангообразной гильзы (резиноупругий шланг) и.с одного конца крепится на свободном конце защитной трубы, так же как и с другого конца, крепится к фланцу на конце штока поршня пОсредством шланговых хомутов, При этом канал в штоке поршня выходит в осевую область между защитной трубой и фланцем через по меньше мере один поперечный канал и далее в компенсационную полость, Посредством изобретения получают особо эффективное охлаждение демпфирующей среды в компенсационной полости, поскольку осуществляется "принудительное" охлаждение, так как при движениях поршня изменяется обьем полости между цилиндром и защитной трубой, в ок. ружную щель между цилиндром и защитной трубой входит и выходит внешний воздух, что в результате дает очень хорошую тепло- отдачу,Вследствие специального введения демпфирующей среды через канал в штоке поршня появляется возможность в цилиндре, а именно в области конца, противоположного штоку поршня, где находится дно цилиндра, расположить клапан демпфирования с особой характеристикой зависимости демпфирования от хода поршня, Этот клапан демпфирования состоит с одной стороны из расположенного в полости цилиндра, противоположной штоку поршня, направленного от дна цилиндра к поршню управляющего штифта, а с другой стороны из связанного как с компенсационной полостью. так и с второй полостью цилиндра, окружающей шток поршня, осевого дроссельного отверстия поршня. При этом входящий в дроссельное отверстие при движении поршня управляющий штифт имеет сечение, меняющееся подлине штифта, так,что между штифтом и дроссельным отверстием остается дроссельный канал с сечением, зависящим от положения поршня в цилиндре. В частности, управляющий штифт имеет сечение, уменьшающееся от его начала удна цилиндра, поэтомудемпфирование в вытянутом положении поршня мало, а при вдвинутом положении поршня в цилиндр увеличивается, Это выгодным образом способствует желательной мягкости, так как демпфирующий клапан в начале толчка. т.е, при начале вдвигания поршня в цилиндр, имеет большую площадь сечения для потока, которая затем при вдвижлнии поршня уменьшается для демггфирования толчка. Для получения желаемой характеристики демпфирования или его кривой управляющий штифт может иметь любые контуры, При этом особо выгодно. есгги управляющий штифт в дно цилиндра ввернут на резьбе. Это позволяет заменить его с изменением характеристики демпфирования для согласования со специфическими требования применения в эксплуатации.На фиг.1 показан продольный разрез предлагаемого устройства с цилиндром и поршнем; на фиг.2 - примерная характеристика демпфирования устройсгва с цилиндром и поршнем. Устройство 2 состоит из цилиндра 4, открытого с одной стороны, и подвижного в нем в осевом направлении поршня 6. Последний соединен с уплотненно выведенным с открытой стороны цилиндра 4 штоком 10 и делит цилиндр 4 на две противоположно изменяемЬе по обьему при движении поршня полости цилиндра: одну на сторону, противоположной штоку 10 поршня 6, полость 12 и окружающую шток 10 другую полость 14. На свободном выступающем из цилиндра 4 конце шток 10 имеет показанный схематично элемент крепления 16, Цилиндр 4 на конце, противоположном открытому концу, закрыт дном 18, которое также имеет:элемент крепления 20.В предпочтительном применении устройства 2 по изобретению оно используется в качестве амортизатора против толчков и колебаний, например, в колесном транспортном средстве, причем, в частности, шток 10 поршня своим элементом крепления 16 соединен с рамой(не показана) транспортного средства (подпружиненная масса), а цилиндр 4 своим элементом крепления 20, например, соединен с колесом (не показано) транспортного средства (неподпружиненная масса),Цилиндропоршневое устройство имееткомпенсационную полость 22, которая соосно окружает снаружи цилиндр 4. Полости 12 и 14 цилиндра и компенсационная полость 50 22 содержат, в частности, гидрэвлическоедемпфирующее средство, причем компен сационная полость 22 служит для приема демпфирующей жидкости, соответствующей ходу поршня, Обе полости цилиндра 55 сообщены друг с другом каналами поршня6, а также предпочтительно двумя включенными навстречу друг другу обрэгными клапанами 24 и 26. Полость 12 цилиндра соединена также с компенсационной полостью 22.40 Компенсационная полость 22 полностью, т.е. без остаточного объема газа или воздуха, заполнена демпфирующей жидкостью, при этом она ограничивается по меньшей мере одной упругой окружной поверхностью (стенкой) 28, Цилиндропоршневое устройство 2 имеет защитную трубу 30, укрепленную одним концом на консольном конце штока 10 поршня 6, а другим концом простирающуюся соосно цилиндру 4 до переходной области между цилиндром и штоком поршня. Упругая окружная поверхность 28 укреплена на защитной трубе ЗО, а компенсационная полость 22 Образована между защитной трубой 30 и упругой окружной стенкой 28. Полость 22 сообщена проходящим сквозь шок 10 поршня каналом 32 с полостью 12 цилиндра,Защитная труба 30 окружает цилиндр 4 соосно с малым люфтом по окружности так, что Образуется узкая кольцевая щель 34 между цилиндром 4 и защитной трубой ЗО, Упругая окружная стенка 28 при этом выполнена в виде шланговой гильзы 36, т,е, в аиде резиноупругого шланга, который покрывает защитную трубу извне. На одном конце шланговая гильза 36 крепится на консольном обращенном к цилиндру 4 конце защитной трубы ЗО, а другим концом крепится к фланцу 38, выступающему из защитной трубы 30, в частности, с помощью шлангового хомута 40. Канал 32, проходящий через шток 10, выходит при этом в осевую область между защитной трубой ЗО и фланцем 38 через по меньшей мере один поперечнь,й канал 42 и далее в компенсациОнную пОлОсть 22,При вводе поршня 6 в цилиндр 4 первая часть объема демпфирующей среды из попости 12 цилиндра идет в направлении сплошных стрелок через специально нагруженных пружиной обратный клапан 24 в полость 14, а вторая часть объема выходит также в направлении сплошных стрелок через канал 32 штока 10 поршня и поперечные каналы 42 в компенсационную полость 22, эа счет чего упруго деформируются окружные стенки 28 или гильза 36, расширяясь наружу(на фиг.1 показано пунктиром), При "ослаблении пружины" упругость окружной стенки 28 вызывает обратный поток демпфирующей жидкости из компенсационной полости 22 в направлени 1 л пунктирных стрелок через канал 32 штока в полость 12 цилиндра 4, Далее соответствующая часть жидкости перетекает обратно из полости 12 через пружинно нагруженных Обратный клапан 26 в первую полость цилиндра 12,Обратные клапаны 24 и 26 служат при этом известным образом для "переключения" демпфирования, т,е. получения ступеньки давления или натяжения, Обратные клапаны предпочтительно выполняются в виде пластинчатых клапанов.Выполнение по изобретению и устройство компенсационной полости 22 обеспечивает особенно эффективное охлаждение демпфирующей среды, Образованная между цилиндром 4 и защитной трубой 30 полость 44 при движениях поршня меняется по объему и окружаюший воздух то входит, то выходит из нее через кольцевую цель 34, при этом очень эффективно отводится тепло.Цилиндро-поршневое устройство 2 имеет внутренний демпфирующий клапан 46 с зависимой от положения поршня характеристикой демпфирования, Демпфирование при вытянутом положении поршня должно быть малым, а при вставлении поршня 6 в цилиндр 4 должно увеличиваться, Эта характеристика демпфирования способствует решению поставленной перед изобретением задачи, так как в начале ввода поршня вследствие имеющегося здесь малого демпфирования требуется лишь малая сила воздействия,Клапан 46 демпфирования состоит с одной стороны из расположенного в полости 12, укрепленного в дне 18 цилиндра вдоль Оси управляющего штифта 48, а с другой стороны из осевого дроссельного отверстия 50 поршня б, причем дроссельное отверстие 50 связано с компенсационеной полостью 22 каналом 32 в штоке 10 поршня, а также поперечным каналом в поршне и первым обратным клапаном 24 - с второй полостью цилиндра, Через демпфирующий клапан 46 проходит вся демпфирующая среда из полости 12 цилиндра, вытесняемая оттуда с соответствующим демпфированием или дросселированием. Входящий при перемещении поршня в дроссельное отверстие 50 управляющий штифт 48 имеет сечение, меняющееся по его длине, так что между управляощим штифтом и дроссельным отверстием дроссельный канал 52 имеет переменную площадь в зависимости от положения поршня в цилиндре, Чтобы получить желаемые малые силы срабатывания в начале толчка, т,е. в начале вхождения поршня 6 из его вытянутого положения, дроссельный канал 52 в вытянутом конечном положении поршня б имеет максимальное сечение, определяемое его размером. Это значит, что управляющий штифт 48 имеет такую длину, что, начиная с некоторого частичного вхождения поршня 6, он достигает дроссельного отверстия 50 и входит в него, Дроссельный канал 52 с полностью введенном в него уп10 2003496 равляющим штифтом в конечном положении поршня 6 должен иметь минимальное свободное сечение для потока, через которое возможен возврат демпфирущей среды.Выгодно, если управляющий штифт 48 на удаленном от поршня 6 и обращенном к дну 18 цилиндра конце 53 на определенной длине имеет сечение, почти соответствующее сечению дроссельного отверстия 50 поршня 6, обеспечивающее сильное дросселирование, В результате к концу хода поршня 6 обеспечивается сильное дросселирование и добавочное демпфирование в конечном положении (гидравлическое торможение поршня 6), так что можно отказаться от внешних механических демпферов-буферов в конечном положении поршня (так называемых Пу-буферов),. Особенно выгодно, если управляющий штифт 48 крепился бы в дне 18 цилиндра уплотненной резьбой 54, так как при этом очень легко снаружи без раэбооки остальной части цилиндропоршневого устройства заменить его другим управляющим штифтом с измененным контуром, чтобы согласовать характеристику демпфирования с определенными требованиями или изменить их, Управляющий штифт 48 со своей реэьбовой частью и элементом крепления 20 составляет одно целое,На фиг.2 изображена зависимость силы демпфирования Е от скорости движения поршня Ч для предпочтительной формы исполнения амортизатора или для предпочтительной формы исполнения демпфирующего клапана 46, В начале движения поршня демпфирующэя сила очень мала и Формула изобретения1. ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЕ УСТРОЙСТВО, в частности, для применения в качестве амортизатора толчков и вибраций в колесных транспортных средствах, состоящее из цилиндра и подвижного в нем вдоль оси поршня, соединенного с уплотненно выведенным иэ цилиндра. штоком, с образованием внутри поршня двух противоположно меняющихся по объему полостей, сообщенных одна с другой, по меньшей мере одна из полостей соединена с компенсационной полостью, причем полости цилиндра и компенсационная полость заполнены гидравлической демпфирующей средой, а компенсационная полость выполнена в виде кольцевой камеры, соосно окружающей цилиндр, отличающееся тем, что компенсационная полость полностью заполнена демпфирующим затем медленно нарастает, В зависимости от контура управляющего штифта 48 демпфирование может, например, на большом участке оставаться почти постоянным 5 и затем при желании снова уменьшаться. Нафиг,2 пунктирной линией показана характеристика демпфировани пластинчэтого демпфирующего клапана, Такой клапан в начале перемещения поршня имеет очень 10 большее, круто нарастающее демпфированиее, что имеет недостаток большой действующей при этом силы. В противопложность этому демпфирующий клапан 46 имеет очень малую начальную силу срабатывания, что по вышает комфорт при предпочтительном применении демпфера в колесных транспортных средствах.В невыгодной форме исполнения цилиндропоршневое устройство 2 в области 20 консольного конца штока 10 поршня имеетеще один клапан 56. Зтот клапан может служить добавочным демпфирующим клапаном,при этом может быть выполнен плавно регулируеМым снаружи в зависимости от 25 нагрузки. Клапан 56 выполнен в виде регулируемого снаружи блокировочного клапана с конусом клапана и пружины толкателем 58 (клапан с седлом), с помощью которого можно гидравлически запирать соединение 30 между полостью 12 и компенсационной полостью 22 цилиндропоршневого устройства 2.Изобретение не ограничено изображенным и описанным примером исполнения, а охватывает все другие аналогично действу ющие исполнения согласно изобретению,(56) Еце 9 ег, .ехЬеп бег Тесппй. Вапб12.0.Ч.А.51 цщаг 1, 1967, Я.589, 590, Х,З. 40средством и ограничена по меньшей мере одной упругой окружной стенкой.2, Устройство по п,1, отличающеесятем, что упругая окружная стенка смонти рована на укрепленной на консольном " конце штока поршня и проходящей в осевом направлении до цилиндра защитной трубе с образованием компенсационной , полости между защитной трубой и упругой 50 окружной стенкой, причем компенсационная полость соединена через канал, проходящий в штоке поршня, по меньшей мере с одной из полостей цилиндра,3. Устройство по п,2, отличающееся 55 тем, что защитной трубой соосно с малымокружным люфтом окружен цилиндр. э защитная труба снаружи окружена окружной стенкой.4. Устройство по п,2 или 3, отличающееся тем, что Окружная стенка выполнена ввиде шлангообраэной гильзы и с одного конца укреплена на обращенном к цилиндру конце защитной .трубы, а с другой стороны укреплена на проходящем за защитную трубу, укрепленном на штоке фланце посредством шлангового хомута, причем канал штока поршня выходит в области между защитной трубой и фланцем через по меньшей мерв один поперечный канал в компенсационную полость.5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем; что оно снабжено внутренним де. мпфирующим клапаном с демпфированием, зависящим от положения поршня, причем демпфирование в вытянутом положении поршня мало, а при вставлении поршня в цилиндр увеличивается.6, Устройство по п,5, отличающееся тем, что демпфирующий клапан состоит с одной стороны иэ управляющего штифта, расположенного в полости цилиндра, противоположной штоку поршня, и простирающегося от дна цилиндра по оси в направлении к поршню, а с другой стороны - из осевогодроссельного отверстия поршня, соединяющего компенсационную полость и вторую кольцевую окружающую шток поршня полость цилиндра, причем входящий при перемещениях поршня в дроссельное отверстие управляющий штифт выполнен с сечением, изменяющимся по его длине, с образованием между управляющим штифтом и дроссельнымотверстием дроссельного канала с изменя-ющимся сечением для потока в зависимо-сти от положения поршня.57. Устройство по п,б, отличающеесятем, что дроссельный канал в вытянутомконечном положении поршня имеет максимальное сечение для потока, а во встав ленном конечном положении поршняопределенное минимальное сечение дляобеспечения обратного вытекания демпфирующей среды.8. Устройство по п,б или 7, отличающе еся тем, что управляющий штифт, в частности, посредством уплотненного резьбовогосоединения укреплен в дне цилиндра свозможностью смены,9. Устройство по пп,1 - 8, отличающее ся тем, что обе полости цилиндра через каналы поршня, а также через двавключенных встречно обратных клапанасоединены Одна с другой.2510. Устройство по пп.1 - 9, отличающееся тем. что оно снабжено клапаном, установленным на консольном конце штока поршня в соединении между первой полоЗ 0 стью цилиндра и компенсационной полостью и служащим в качестве демпфирующего клапана с устанавливаемым снаружи демпфированием или в качестве приводимого снаружи блокирующего 35 "лапа"э