RU213956U1

RU213956U1 - ADJUSTABLE HYDRAULIC SHOCK ABSORBER WITH UNLOADING DEVICE

Info

Publication number: RU213956U1
Application number: RU2022116989U
Authority: RU
Inventors: Артём Юрьевич Сергеев; Антон Алексеевич Исаев; Виктор Владимирович Филистеев; Руслан Владимирович Варнаков; Максим Сергеевич Юматов; Сергей Андреевич Симаков; Гаджимагомед Арсенович Гасанов; Меджид Муслимович Исмагилов; Антон Вячеславович Егоров; Ильдар Фуатович Галимов; Иван Владимирович Вдовинков; Дмитрий Борисович Зубатыкин; Александр Николаевич Бабакин; Виталий Владимирович Эйсмунт; Андрей Александрович Клюшин; Андрей Николаевич Смирнов; Максим Александрович Кушнир; Александр Константинович Комарницкий; Евгений Николаевич Лямзин; Андрей Сергеевич КАРПОВ
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2022-10-06

Abstract

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в качестве элемента демпфирующего колебания в системе подрессоривания (подвеске) гусеничных и колесных машин, а также в других узлах и механизмах транспортных средств.The utility model relates to the field of transport engineering and can be used as an element of damping vibration in the suspension system (suspension) of tracked and wheeled vehicles, as well as in other units and mechanisms of vehicles.

Технический результат заявленной полезной модели направлен на повышение эффективности амортизатора за счет упрощения конструкции и снижения затрат энергии на его функционирование.The technical result of the claimed utility model is aimed at improving the efficiency of the shock absorber by simplifying the design and reducing energy costs for its operation.

Технический результат достигается тем, что в поршне устанавливают плунжеры, движение которых обеспечивается перемещением зубчатых реек при вращении шестерни, жестко закрепленной на валу шагового электродвигателя, выполненного с возможностью управления электронным блоком управления.

The technical result is achieved by the fact that plungers are installed in the piston, the movement of which is ensured by the movement of the gear racks during the rotation of the gear rigidly fixed on the shaft of the stepper motor, which is configured to control the electronic control unit.

Description

Известно устройство «Гидравлический амортизатор» (Патент RU 180781 F16F 9/366. Опубл. 22.06.2017 г.), содержащий корпус в виде гидроцилиндра с проушиной, в котором размещен шток, один конец которого соединен с поршнем, а другой - имеет вид проушины. Шток перемещается вдоль своей оси в направляющей втулке, расположенной в зоне соединения корпуса со штоком; рабочая полость гидроцилиндра заполнена жидкостью. Шток механически соединен с корпусом транспортной машины с помощью проушины. В зоне соединения корпуса со штоком жестко закреплено разгружающее устройство, состоящее из литого основания-кольца и двух кронштейнов, размещенных под углом 180° относительно друг друга и представляющих собой две стойки прямоугольного сечения, в центре которых имеются овальные отверстия, для размещения в них осей, скрепленных между собой упругим элементом и регулировочной муфтой, позволяющих регулировать усилие натяга роликов к штоку при появлении износа в соединении шток-ролик. При этом наружная поверхность ролика, взаимодействующего со штоком, выполнена тором вогнутой формы.A device "Hydraulic shock absorber" is known (Patent RU 180781 F16F 9/366. Published on June 22, 2017), containing a body in the form of a hydraulic cylinder with an eye, in which a rod is placed, one end of which is connected to the piston, and the other has the form of an eye . The rod moves along its axis in the guide sleeve located in the area of the connection between the body and the rod; the working cavity of the hydraulic cylinder is filled with liquid. The rod is mechanically connected to the body of the transport machine with the help of an eyelet. In the area of connection of the body with the rod, an unloading device is rigidly fixed, consisting of a cast base-ring and two brackets placed at an angle of 180 ° relative to each other and representing two racks of rectangular section, in the center of which there are oval holes, for placing axles in them, fastened together by an elastic element and an adjusting clutch, allowing you to adjust the preload force of the rollers to the rod when wear occurs in the rod-roller connection. In this case, the outer surface of the roller interacting with the rod is made with a concave torus.

Недостатком данного устройства является большое контактное напряжение в связи шток-направляющая втулка. В связи с этим возникает негативное воздействие на уплотнение направляющей втулки, потери рабочей жидкости, тем самым уменьшается срок службы гидроцилиндра, что приводит к выходу гидроцилиндра из строя и механизма подвески в целом.The disadvantage of this device is a large contact voltage in connection with the rod-guide sleeve. In this regard, there is a negative effect on the seal of the guide bushing, loss of working fluid, thereby reducing the service life of the hydraulic cylinder, which leads to failure of the hydraulic cylinder and the suspension mechanism as a whole.

Наиболее близкой и выбранной в качестве прототипа является конструкция представленная в патенте «Гидроцилиндр» (Патент RU 193465 F16F 9/366. Опубл. 30.10.2019 г. Прототип) с помощью которого представленный выше недостаток может быть устранен состоящий из корпуса, в виде гидроцилиндра с проушиной, в котором размещен поршень со штоком с проушиной и рабочей полостью, заполненной жидкостью; корпус гидроцилиндра механически соединен с балансиром подвески транспортной машины, в зоне соединения корпуса со штоком жестко закреплено разгружающее устройство, состоящее из литого основания-кольца, четырех неподвижных кронштейнов, представляющих собой четыре пары стоек трапециевидной формы размещенных под углом 90° относительно друг друга, в верхнем углу которых имеются отверстия, для размещения в них осей и установки в них четырех подвижных литых кронштейнов, в верхней части которых имеются так же отверстия для установки осей с роликами тороидальной формы круглого сечения. Для регулировки усилия прижима роликов к штоку при появлении зазора между штоком и направляющей втулкой, в основании подвижных литых кронштейнов имеются пазы продолговатого сечения, в которых размещается подвижный штифт с участком резьбы у основания-кольца, на котором расположена пружина, шайба и регулировочные гайки.The closest and chosen as a prototype is the design presented in the patent "Hydraulic cylinder" (Patent RU 193465 F16F 9/366. Published on 30.10.2019 Prototype) with which the above disadvantage can be eliminated consisting of a body, in the form of a hydraulic cylinder with an eyelet in which a piston with a rod with an eyelet and a working cavity filled with liquid is placed; the body of the hydraulic cylinder is mechanically connected to the balancer of the suspension of the transport vehicle, in the area of connection of the body with the rod, an unloading device is rigidly fixed, consisting of a cast base-ring, four fixed brackets, which are four pairs of trapezoidal racks placed at an angle of 90 ° relative to each other, in the upper at the corner of which there are holes for placing axles in them and installing four movable cast brackets in them, in the upper part of which there are also holes for mounting axles with rollers of toroidal shape of circular cross section. To adjust the force of pressing the rollers to the rod when a gap appears between the rod and the guide sleeve, the base of the movable cast brackets has elongated grooves in which a movable pin with a threaded section at the base-ring is located, on which the spring, washer and adjusting nuts are located.

Недостатком данного технического решения является его низкая эффективность, обусловленная отсутствием возможности реализации управляемого процесса амортизирования.The disadvantage of this technical solution is its low efficiency due to the inability to implement a controlled depreciation process.

Известны конструкции амортизаторов, выполненных в виде адаптивных демпфирующих устройств RU 2354867 C1, RU 2076961 С1 и RU 2106551 С1.Known designs of shock absorbers made in the form of adaptive damping devices RU 2354867 C1, RU 2076961 C1 and RU 2106551 C1.

Конструкция, указанная в патенте RU 2354867 С1 в которой магнитореологический демпфер имеет систему каналов, позволяющую гасить вибрацию за счет дросселирования магнитореологической жидкости через них. Разработанная конструкция адаптивного комбинированного реологического амортизатора, имеет комбинацию рабочих полостей: полости, заполненной магнитореологической жидкостью и полости заполненной дилатантной жидкостью. Полость, заполненная магнитореологической жидкостью, разделена на субполости, сообщающиеся между собой посредством системы спиральных каналов. Спиральная форма каналов обеспечивает значительную их длину, следовательно, существенное гашение инерции жидкой среды, при минимальной толщине перегородки. Каждая отдельная субполость имеет индивидуальный управляющий электромагнитный кольцевой индуктор, что позволяет создавать субполости с различными диссипативно-жесткостными свойствами магнитореологической среды.The design specified in the patent RU 2354867 C1 in which the magnetorheological damper has a system of channels that allows vibration damping by throttling the magnetorheological fluid through them. The developed design of the adaptive combined rheological shock absorber has a combination of working cavities: a cavity filled with a magnetorheological fluid and a cavity filled with a dilatant fluid. The cavity filled with a magnetorheological fluid is divided into subcavities that communicate with each other through a system of spiral channels. The spiral shape of the channels ensures their considerable length, therefore, a significant damping of the inertia of the liquid medium, with a minimum thickness of the partition. Each individual subcavity has an individual control electromagnetic ring inductor, which makes it possible to create subcavities with different dissipative-rigid properties of the magnetorheological medium.

В патенте RU 2076961 С1 описывается конструкция магнитореологической виброизолирующей опоры, содержащей пружины, расположенные равномерно по окружности на плитах вибрирующей подвески, которые являются функциональными элементами демпфирующей системы. В предложенной конструкции пружины закреплены в центре немагнитных перегородок, служат для обеспечения гарантированного зазора между перегородками и создания субполостей, что позволяет реализовывать образование субполостей с различными диссипативно-жесткостными свойствами магнитореологической среды, в индивидуальных для субполостей управляющих электромагнитных полях. Также конструкция адаптивного комбинированного реологического амортизатора имеет разделение рабочей камеры на магнитореологическую рабочую полость с системой каналов и рабочую полость, заполненную дилатантной жидкостью, содержащую рессорно-реологическую систему. Применение подобной комбинации значительно увеличивает энергоэффективность систем демпфирования и виброгашения.Patent RU 2076961 C1 describes the design of a magnetorheological vibration-isolating support containing springs arranged evenly around the circumference on plates of a vibrating suspension, which are functional elements of the damping system. In the proposed design, the springs are fixed in the center of non-magnetic partitions, they serve to provide a guaranteed gap between the partitions and create subcavities, which makes it possible to implement the formation of subcavities with different dissipative-rigid properties of the magnetorheological medium, in individual control electromagnetic fields for the subcavities. Also, the design of the adaptive combined rheological shock absorber has a division of the working chamber into a magnetorheological working cavity with a system of channels and a working cavity filled with a dilatant fluid containing a spring-rheological system. The use of such a combination significantly increases the energy efficiency of damping and vibration damping systems.

Конструкция в патенте RU 2106551 С1 содержит подвижную массу, помещенную в корпус и погруженную в магнитореологическую демпфирующую среду. В отличие от RU 2106551 С1 предлагаемая конструкция рабочей полости, наборный амортизатор типа - рессора, который представляет собой серию упругих жестких дисков, установленных коаксиально корпусу амортизатора и отделенных друг от друга, межполостной перегородки и дна корпуса кольцами из упругого полимерного материала. Полость с рессорной системой заполнена дилатантной жидкостью. Также предлагаемая система отличается сочетанием магнитореологической рабочей полости, выполненной в виде субполостей, допускающих создание в них различных диссипативно-жесткостных свойств магнитореологической среды и полости, заполненной дилатантной жидкостью.The design in patent RU 2106551 C1 contains a movable mass placed in a housing and immersed in a magnetorheological damping medium. In contrast to RU 2106551 C1, the proposed design of the working cavity is a stacked shock absorber of the spring type, which is a series of elastic hard disks installed coaxially with the shock absorber body and separated from each other by an intercavity partition and the bottom of the body by rings of elastic polymer material. The cavity with the spring system is filled with a dilatant fluid. Also, the proposed system is characterized by a combination of a magnetorheological working cavity, made in the form of subcavities, allowing the creation in them of various dissipative-rigid properties of the magnetorheological medium and a cavity filled with a dilatant liquid.

Общим недостатком представленных выше технических решений является их низкая эффективность обусловленная конструктивной сложностью, а также значительными затратами электрической энергии при создании магнитного поля для изменения свойств магнитных жидкостей.A common disadvantage of the above technical solutions is their low efficiency due to the design complexity, as well as significant costs of electrical energy when creating a magnetic field to change the properties of magnetic fluids.

Технический результат достигается тем, что в поршне устанавливают плунжеры, движение которых обеспечивается перемещением зубчатых реек при вращении шестерни, жестко закрепленной на валу шагового электродвигателя, выполненного с возможностью управления электронным блоком управленияThe technical result is achieved by the fact that plungers are installed in the piston, the movement of which is ensured by the movement of the toothed racks during the rotation of the gear rigidly fixed on the shaft of the stepper motor, configured to control the electronic control unit

Предложение поясняется чертежами, где The proposal is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 представлена принципиальная схема регулируемого гидравлического амортизатора с разгружающим устройством; in fig. 1 shows a schematic diagram of an adjustable hydraulic shock absorber with an unloading device;

на фиг. 2 - устройство механизма регулирования жесткости амортизатора (вид сверху).in fig. 2 - device of the mechanism for regulating the stiffness of the shock absorber (top view).

Заявленный регулируемый гидравлический амортизатор с разгружающим устройством, содержащий корпус 1 в виде цилиндра, в котором размещен шток 2, один конец которого соединен с поршнем 3, а другой имеет вид проушины 4. Шток перемещается вдоль своей оси в направляющей втулке 5, расположенной в зоне соединения корпуса 1 со штоком 2; рабочая полость корпуса заполнена жидкостью. Шток 2 механически соединен с корпусом транспортной машины с помощью проушины 4. В зоне соединения корпуса 1 со штоком 2 жестко закреплено разгружающее устройство 6.The claimed adjustable hydraulic shock absorber with an unloading device, containing a housing 1 in the form of a cylinder, in which a rod 2 is placed, one end of which is connected to the piston 3, and the other has the form of an eye 4. The rod moves along its axis in the guide sleeve 5 located in the connection area body 1 with stem 2; the working cavity of the housing is filled with liquid. Rod 2 is mechanically connected to the body of the transport machine with the help of an eye 4. In the area of connection of the body 1 with the rod 2, the unloading device 6 is rigidly fixed.

Внутри поршня 3 выполняют глухое отверстие, в котором размещают шаговый электродвигатель 7, управление которым возможно электронным блоком управления. На валу шагового электродвигателя 7, шпоночным соединением фиксируют шестерню 8, обеспечивающую возвратно-поступательное движение четырех зубчатых реек 9, на концах которых резьбовым соединением прикреплены плунжеры 10. Плунжеры 10 выполняют таким образом, чтобы они при своем возвратно-поступательном движении изменяли проходное сечение сквозных каналов 11 в поршне 3.A blind hole is made inside the piston 3, in which a stepper motor 7 is placed, which can be controlled by an electronic control unit. On the shaft of the stepper motor 7, a gear 8 is fixed with a key connection, which provides reciprocating motion of four gear racks 9, at the ends of which plungers 10 are attached by a threaded connection. 11 in piston 3.

Заявленный регулируемый гидравлический амортизатор с разгружающим устройством работает следующим образом. Declared adjustable hydraulic shock absorber with unloading device works as follows.

Для уменьшения поперечной динамической нагрузки используют разгружающее устройство 6 жестко винтами, соединенное с корпусом 1 амортизатора, воздействующее роликами на шток 2 амортизатора, тем самым увеличивается плечо воздействия поперечных нагрузок, кроме того, динамическая реакция распределяется между устройством и направляющей втулкой 5. За счет этого достигается снижение динамического воздействия штока 2 на направляющую втулку 5 (Фиг. 1). Очевидно, что введение указанных элементов позволит существенно снизить поперечную динамическую нагрузку на шток гидроцилиндра в выдвинутом положении и уменьшить контактные напряжения в связи шток-направляющая втулка, которые негативно воздействуют на уплотнение направляющей втулки в корпусе.To reduce the transverse dynamic load, an unloading device 6 is used with rigid screws connected to the shock absorber body 1, which acts on the shock absorber rod 2 with rollers, thereby increasing the shoulder of the impact of transverse loads, in addition, the dynamic reaction is distributed between the device and the guide sleeve 5. Due to this, reduction of the dynamic impact of the rod 2 on the guide sleeve 5 (Fig. 1). Obviously, the introduction of these elements will significantly reduce the transverse dynamic load on the hydraulic cylinder rod in the extended position and reduce the contact stresses in the rod-guide sleeve connection, which negatively affect the seal of the guide sleeve in the housing.

Управление процессом амортизирования (жесткостью амортизатора) обеспечивается следующим образом. Control of the damping process (shock absorber stiffness) is provided as follows.

Корпус 1 амортизатора выполнен герметичным и заполнен гидравлическим маслом. Внутри корпуса 1 располагается поршень 3, жестко закрепленный на конце штока 2 амортизатора и разделяющий его внутреннюю полость на подпоршневую и надпоршневую. Перпендикулярно каналам 11 в поршне 3, сообщающим подпоршневую и надпоршневую полости, выполнены отверстия, в которых располагаются плунжеры 10. Плунжеры 10 жестко, резьбовым соединением, крепятся на концах зубчатых реек 9. Возвратно-поступательное движение плунжеров 10 обеспечивается перемещением зубчатых реек 9 при вращении шестерни 8, жестко закрепленной на валу шагового электродвигателя 7, расположенного в поршне 3 (Фиг. 2).The body 1 of the shock absorber is sealed and filled with hydraulic oil. Inside the body 1 there is a piston 3, rigidly fixed at the end of the shock absorber rod 2 and dividing its internal cavity into the under-piston and over-piston. Perpendicular to the channels 11 in the piston 3, communicating the under-piston and above-piston cavities, holes are made in which the plungers 10 are located. The plungers 10 are rigidly, threaded, attached to the ends of the gear racks 9. The reciprocating motion of the plungers 10 is provided by the movement of the gear racks 9 during the rotation of the gear 8, rigidly fixed on the shaft of the stepper motor 7, located in the piston 3 (Fig. 2).

При необходимости увеличить жесткость амортизатора плунжеры 10 уменьшают проходное сечение герметично сквозных каналов 11 и препятствуют свободному перетеканию гидравлического масла из подпоршневой полости в надпоршневую.If it is necessary to increase the rigidity of the shock absorber, the plungers 10 reduce the flow area of the hermetically through channels 11 and prevent the free flow of hydraulic oil from the under-piston cavity to the over-piston one.

При необходимости наоборот сделать трансмиссию более «мягкой» плунжеры 10 смещаются в сторону шестерни 8, тем самым увеличивая проходное сечение сквозных каналов 11 и не препятствуя свободному перетеканию гидравлического масла из подпоршневой полости в надпоршневую.If it is necessary, on the contrary, to make the transmission “softer”, the plungers 10 are shifted towards the gear 8, thereby increasing the flow area of the through channels 11 and not preventing the free flow of hydraulic oil from the under-piston cavity to the over-piston one.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет обеспечить повышение эффективности амортизатора за счет упрощения конструкции и снижения затрат энергии на его функционирование.Compared with the prototype, the proposed device allows to increase the efficiency of the shock absorber by simplifying the design and reducing energy costs for its operation.

Claims

Adjustable hydraulic shock absorber with an unloading device, containing a body in the form of a hydraulic cylinder filled with hydraulic oil, in which a piston with a rod and an eye is placed, the body is mechanically connected to the unloading device, characterized in that plungers are installed in the piston, the movement of which is ensured by the movement of the gear racks during rotation a gear rigidly fixed on the shaft of a stepper motor, configured to control the electronic control unit.