RU218917U1

RU218917U1 - INERTIA-HYDRAULIC SHOCK ABSORBER

Info

Publication number: RU218917U1
Application number: RU2023112833U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Новиков; Константин Владимирович Чернышов; Алексей Владимирович Поздеев; Александр Александрович Марушкин
Filing date: 2023-05-18
Publication date: 2023-06-19

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для гашения колебаний виброизолируемых объектов. Устройство содержит рабочий цилиндр с установленным в нем штоком с поршнем, образующие с рабочим цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через два предохранительных клапана хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, сообщенную с подпоршневой полостью, и инерционное устройство, включающее маховик, установленный на валу гидромотора (выполненного в виде герметично установленного в поршне турбинного колеса), смонтированного в поршне и имеющего два входных канала, выполненных под углом и расположенных в одной из сторон относительно оси поршня, один из которых сообщен с надпоршневой полостью, а другой с подпоршневой полостью. В поршне выполнены два дополнительных входных канала, которые выполнены под углом и расположены противоположно двум другим входным каналам относительно оси поршня, в котором выполнено основное дроссельное отверстие, сообщающее надпоршневую полость с подпоршневой. Амортизатор снабжен дополнительным цилиндром, установленным коаксиально снаружи рабочего цилиндра и образующим с ним кольцевую полость, в которой размещена компенсационная камера, сообщенная с подпоршневой полостью через дополнительное дроссельное отверстие, предохранительный клапан хода сжатия и обратный клапан хода отбоя, установленные в днище рабочего цилиндра. Технический результат - повышение плавности хода транспортного средства.

The utility model relates to devices for damping vibrations of vibration-insulated objects. The device comprises a working cylinder with a rod with a piston installed in it, forming with the working cylinder an over-piston and under-piston cavities, interconnected through two safety valves of the compression and rebound strokes installed in the piston, a compensation chamber communicated with the under-piston cavity, and an inertial device, including a flywheel mounted on the shaft of a hydraulic motor (made in the form of a turbine wheel hermetically installed in the piston), mounted in the piston and having two inlet channels made at an angle and located on one side relative to the piston axis, one of which is in communication with the over-piston cavity, and the other with a piston cavity. The piston has two additional inlet channels, which are made at an angle and located opposite to the other two inlet channels relative to the axis of the piston, in which the main throttle hole is made, communicating the above-piston cavity with the under-piston one. The shock absorber is equipped with an additional cylinder mounted coaxially outside the working cylinder and forming an annular cavity with it, in which a compensation chamber is located, communicated with the under-piston cavity through an additional throttle hole, a compression stroke safety valve and a rebound stroke check valve installed in the bottom of the working cylinder. The technical result is an increase in the smoothness of the vehicle.

Description

Предлагаемый инерционно-гидравлический амортизатор относится к устройствам для гашения колебаний виброизолируемых объектов за счет создания сил инерционного и гидравлического сопротивления и предназначен для применения преимущественно в подвесках транспортных средств совместно с упругими несущими элементами повышенной жесткости, например, в подвесках грузовых автомобилей.The proposed inertial-hydraulic shock absorber refers to devices for damping vibrations of vibration-isolated objects by creating inertial and hydraulic resistance forces and is intended for use mainly in vehicle suspensions together with elastic bearing elements of increased rigidity, for example, in truck suspensions.

Известен инерционно-гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр, установленный в нем шток с поршнем, образующие с цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, расположенную в верхней части цилиндра, и инерционное устройство, включающее маховик, установленный на валу ролико-лопастной гидромашины, смонтированной снаружи цилиндра и имеющей два входных канала, один из которых соединен с надпоршневой полостью в верхней части цилиндра, а другой соединен с подпоршневой полостью в нижней части цилиндра. Ролико-лопастная гидромашина содержит вал с лопастями и ролики, каждый из которых имеет в средней части выемки под лопасти вала и контактирует с цилиндрической поверхностью вала, на одном конце которого закреплен маховик, а на другом конце закреплена центральная шестерня, находящаяся в зацеплении с шестернями, закрепленными на одном из концов роликов для синхронизации вращения вала и роликов. Предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя выполнены в виде саморегулируемых в зависимости от давления устройств, каждое из которых включает установленный в поршне ступенчатый поршень, образующий с поршнем полость большей ступени, кольцевую полость и полость меньшей ступени, причем в предохранительном клапане хода сжатия полость большей ступени соединена с подпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с подпоршневой полостью и сообщается с надпоршневой полостью при опускании ступенчатого поршня вниз, в предохранительном клапане хода отбоя полость большей ступени соединена с надпоршневой полостью, полость меньшей ступени соединена с надпоршневой полостью и сообщается с подпоршневой полостью при подъеме ступенчатого поршня вверх, а кольцевые полости предохранительных клапанов хода отбоя и хода сжатия, соединены с глухим осевым отверстием, выполненным в штоке и соединенным в нижней части штока с атмосферой. При низкочастотных ходах сжатия и отбоя амортизатора предохранительные клапаны закрыты и жидкость между надпоршневой и подпоршневой полостями течет через ролико-лопастную гидромашину, вызывая знакопеременное вращение маховика, что обеспечивает инерционное сопротивление амортизатора и снижение собственной частоты колебаний подвески транспортного средства. При высокочастотной работе амортизатора маховик остается практически неподвижным, а жидкость между надпоршневой и подпоршневой полостями течет через предохранительные клапаны ходов сжатия и отбоя, обеспечивая гидравлическое сопротивление амортизатора (патент РФ 157974 РФ, кл. F16F 7/10, F16F 5/00, B60G 15/08, 2015).Known inertial-hydraulic shock absorber containing a cylinder, installed in it a rod with a piston, forming with the cylinder over-piston and under-piston cavities, interconnected through safety valves of the compression stroke and rebound stroke installed in the piston, a compensation chamber located in the upper part of the cylinder, and an inertial device including a flywheel mounted on the shaft of a roller-vane hydraulic machine mounted outside the cylinder and having two inlet channels, one of which is connected to the over-piston cavity in the upper part of the cylinder, and the other is connected to the under-piston cavity in the lower part of the cylinder. SUBSTANCE: roller-vane hydraulic machine contains a shaft with blades and rollers, each of which has recesses for the shaft blades in the middle part and contacts with the cylindrical surface of the shaft, at one end of which a flywheel is fixed, and at the other end a central gear is fixed, which is engaged with the gears, fixed at one end of the rollers to synchronize the rotation of the shaft and rollers. The compression stroke and rebound stroke safety valves are made in the form of self-regulating devices depending on the pressure, each of which includes a stepped piston installed in the piston, forming with the piston a cavity of a larger stage, an annular cavity and a cavity of a smaller stage, and in the pressure relief valve of the compression stroke there is a cavity of a larger stage connected to the under-piston cavity, the cavity of the smaller stage is connected to the under-piston cavity and communicates with the above-piston cavity when the stepped piston is lowered down, in the safety valve of the rebound stroke, the cavity of the larger stage is connected to the above-piston cavity, the cavity of the smaller stage is connected to the above-piston cavity and communicates with the under-piston cavity when lifting of the stepped piston upwards, and the annular cavities of the safety valves of the rebound stroke and the compression stroke are connected to a blind axial hole made in the rod and connected to the atmosphere in the lower part of the rod. At low-frequency shock absorber compression and rebound strokes, the safety valves are closed and the fluid between the over-piston and under-piston cavities flows through the roller-vane hydraulic machine, causing alternating rotation of the flywheel, which ensures the inertial resistance of the shock absorber and a decrease in the natural oscillation frequency of the vehicle suspension. During high-frequency operation of the shock absorber, the flywheel remains practically motionless, and the fluid between the over-piston and under-piston cavities flows through the safety valves of the compression and rebound strokes, providing hydraulic resistance of the shock absorber (RF patent 157974 RF, class F16F 7/10, F16F 5/00, B60G 15 / 08, 2015).

Недостатком данного инерционно-гидравлического амортизатора являются высокая сложность конструкции инерционного устройства и предохранительных клапанов, а также большие габариты, что существенно увеличивает стоимость амортизатора, снижает его надежность и затрудняет компоновку в подвеске автомобиля. Кроме того, на высокочастотных режимах работы предохранительные клапаны ходов сжатия и отбоя, срабатывающие при определенных перепадах давлений, будут приводить к увеличению ускорений «тряски» и снижению плавности хода автомобиля.The disadvantage of this inertial-hydraulic shock absorber is the high complexity of the design of the inertial device and safety valves, as well as large dimensions, which significantly increases the cost of the shock absorber, reduces its reliability and makes it difficult to arrange in the vehicle suspension. In addition, at high-frequency operating modes, the relief valves of the compression and rebound strokes, which operate at certain pressure drops, will lead to an increase in “shaking” accelerations and a decrease in the smoothness of the car.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является инерционно-гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр, установленный в нем шток с поршнем, образующие с цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через подпружиненные предохранительные клапаны хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, расположенную в нижней части цилиндра, и инерционное устройство, включающее маховик, установленный на валу шестеренного гидромотора с внутренним зацеплением шестерен, смонтированного внутри поршня и имеющего два входных канала, один из которых соединен с надпоршневой полостью, а другой соединен с подпоршневой полостью, при этом эти каналы выполнены под углом и расположены в одной из сторон относительно оси поршня. При низкочастотных ходах сжатия и отбоя амортизатора предохранительные клапаны закрыты и жидкость между надпоршневой и подпоршневой полостями течет через гидромотор, вызывая знакопеременное вращение маховика, что обеспечивает инерционное сопротивление амортизатора и снижение собственной частоты колебаний подвески транспортного средства. При высокочастотной работе амортизатора маховик остается практически неподвижным, а жидкость между надпоршневой и подпоршневой полостями течет через предохранительные клапаны ходов сжатия и отбоя, обеспечивая гидравлическое сопротивление амортизатора (Новиков В.В. Виброзащитные свойства подвесок автотранспортных средств: монография / В.В. Новиков, И.М. Рябов, К.Б. Чернышов. - 2 изд., испр. и доп. - Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. - 384 с., с. 347, рис. 7.48).The closest to the proposed technical solution is an inertial-hydraulic shock absorber containing a cylinder, a rod with a piston installed in it, forming an over-piston and under-piston cavities with the cylinder, interconnected through spring-loaded safety valves of the compression and rebound strokes installed in the piston, a compensation chamber, located in the lower part of the cylinder, and an inertial device, including a flywheel mounted on the shaft of a gear hydraulic motor with internal gear engagement, mounted inside the piston and having two inlet channels, one of which is connected to the above-piston cavity, and the other is connected to the under-piston cavity, while these the channels are made at an angle and located in one of the sides relative to the piston axis. At low-frequency shock absorber compression and rebound strokes, the safety valves are closed and the fluid between the over-piston and under-piston cavities flows through the hydraulic motor, causing alternating rotation of the flywheel, which ensures the inertial resistance of the shock absorber and a decrease in the natural oscillation frequency of the vehicle suspension. During high-frequency operation of the shock absorber, the flywheel remains practically motionless, and the fluid between the over-piston and under-piston cavities flows through the safety valves of the compression and rebound strokes, providing hydraulic resistance of the shock absorber (Novikov V.V. Vibration-proof properties of vehicle suspensions: monograph / V.V. Novikov, I. M. Ryabov, K. B. Chernyshov - 2nd ed., revised and supplemented - Moscow; Vologda: Infra-Engineering, 2021. - 384 p., p. 347, Fig. 7.48).

Недостатком данного амортизатора является значительная осевая сила страгивания на ходах сжатия и отбоя, что связано с низким КПД и большим внутренним трением, возникающим при работе шестеренного гидромотора. Это приводит к блокировке подвески при колебаниях с малой амплитудой и снижению плавности хода транспортного средства. Кроме того, на высокочастотных режимах работы предохранительные клапаны ходов сжатия и отбоя, срабатывающие при определенных перепадах давлений, будут приводить к увеличению ускорений «тряски» и снижению плавности хода автомобиля. Также недостатком данного амортизатора является расположение компенсационной камеры в нижней части цилиндра, что увеличивает осевой габарит и затрудняет компоновку амортизатора в подвеске автомобиля. The disadvantage of this shock absorber is a significant axial breaking force on the compression and rebound strokes, which is associated with low efficiency and high internal friction that occurs during the operation of the gear hydraulic motor. This leads to blocking of the suspension during vibrations with a small amplitude and a decrease in the smoothness of the vehicle. In addition, at high-frequency operating modes, the relief valves of the compression and rebound strokes, which operate at certain pressure drops, will lead to an increase in “shaking” accelerations and a decrease in the smoothness of the car. Also, the disadvantage of this shock absorber is the location of the compensation chamber in the lower part of the cylinder, which increases the axial clearance and makes it difficult to arrange the shock absorber in the vehicle suspension.

Для устранения этих недостатков требуется улучшение конструкции инерционно-гидравлического амортизатора, обеспечивающего малую силу страгивания и высокий КПД механизма преобразования возвратно-поступательного движения штока в возвратно-вращательное движение маховика в зоне низкочастотных колебаний, а также плавное нарастание гидравлического сопротивления до момента срабатывания предохранительных клапанов ходов сжатия и отбоя в зоне высокочастотных колебаний, а также расположение компенсационной камеры между рабочим и дополнительным цилиндром.To eliminate these shortcomings, it is necessary to improve the design of the inertial-hydraulic shock absorber, which provides a low breaking force and a high efficiency of the mechanism for converting the reciprocating movement of the rod into the reciprocating movement of the flywheel in the zone of low-frequency oscillations, as well as a smooth increase in hydraulic resistance until the safety valves of the compression strokes operate. and rebound in the zone of high-frequency oscillations, as well as the location of the compensation chamber between the working and additional cylinders.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение плавности хода транспортного средства.The technical result of the claimed utility model is to increase the smoothness of the vehicle.

Данная техническая задача решается тем, что в инерционно-гидравлическом амортизаторе, содержащем рабочий цилиндр, установленный в нем шток с поршнем, образующие с рабочим цилиндром надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через два предохранительных клапана хода сжатия и хода отбоя, установленные в поршне, компенсационную камеру, сообщенную с подпоршневой полостью, и инерционное устройство, включающее маховик, установленный на валу гидромотора, смонтированного в поршне и имеющего два входных канала, выполненных под углом и расположенных в одной из сторон относительно оси поршня, один из которых сообщен с надпоршневой полостью, а другой с подпоршневой полостью, гидромотор выполнен в виде герметично установленного в поршне турбинного колеса из полимерного материала с низким коэффициентом трения, в поршне выполнены два дополнительных входных канала, которые выполнены под углом и расположены противоположно двум другим входным каналам относительно оси поршня, в котором выполнено основное дроссельное отверстие, сообщающее надпоршневую и подпоршневую полости между собой, а амортизатор снабжен дополнительным цилиндром, установленным коаксиально снаружи рабочего цилиндра и образующим с ним кольцевую полость, в которой размещена компенсационная камера, сообщенная с подпоршневой полостью через дополнительное дроссельное отверстие, предохранительный клапан хода сжатия и обратный клапан хода отбоя, установленные в днище рабочего цилиндра.This technical problem is solved by the fact that in an inertial-hydraulic shock absorber containing a working cylinder, a rod with a piston installed in it, forming an over-piston and under-piston cavities with the working cylinder, interconnected through two safety valves of the compression stroke and rebound stroke installed in the piston, a compensation chamber communicated with the under-piston cavity, and an inertial device, including a flywheel mounted on the shaft of a hydraulic motor mounted in the piston and having two inlet channels made at an angle and located on one side relative to the piston axis, one of which is in communication with the above-piston cavity, and the other with a sub-piston cavity, the hydraulic motor is made in the form of a turbine wheel hermetically installed in the piston made of a polymeric material with a low coefficient of friction, two additional inlet channels are made in the piston, which are made at an angle and are located opposite to the other two inlet channels relative to the axis of the piston, in which the main throttle opening connecting the over-piston and under-piston cavities to each other, and the shock absorber is equipped with an additional cylinder installed coaxially outside the working cylinder and forming an annular cavity with it, in which a compensation chamber is located, communicated with the under-piston cavity through an additional throttle opening, a compression stroke safety valve and rebound stroke check valve installed in the bottom of the working cylinder.

Благодаря тому, что гидромотор выполнен в виде герметично установленного в поршне турбинного колеса из полимерного материала с низким коэффициентом трения, например, из капролона, обеспечивается снижение трения при вращении турбинного колеса, что повышает КПД механизма преобразования возвратно-поступательного движения штока в возвратно-вращательное движение маховика и уменьшает силу страгивания амортизатора на ходах сжатия и отбоя, вследствие чего плавность хода транспортного средства повышается.Due to the fact that the hydraulic motor is made in the form of a turbine wheel hermetically installed in the piston made of a polymer material with a low friction coefficient, for example, caprolon, friction is reduced during the rotation of the turbine wheel, which increases the efficiency of the mechanism for converting the reciprocating movement of the rod into reciprocating rotational movement flywheel and reduces the shock absorber breakaway force on the compression and rebound strokes, as a result of which the smoothness of the vehicle increases.

Вследствие того, что в поршне выполнены два дополнительных входных канала, которые выполнены под углом и расположены противоположно двум другим входным каналам относительно оси поршня, обеспечивается уравновешивание сил и моментов, действующих на турбинное колесо, что способствует уменьшению силы страгивания амортизатора и повышению плавности хода транспортного средства.Due to the fact that two additional input channels are made in the piston, which are made at an angle and are located opposite to the other two input channels relative to the piston axis, the forces and moments acting on the turbine wheel are balanced, which helps to reduce the shock absorber breakaway force and increase the smoothness of the vehicle. .

Благодаря тому, что в поршне выполнено основное дроссельное отверстие, сообщающее надпоршневую и подпоршневую полости между собой, обеспечивается плавное нарастание гидравлического сопротивления до момента срабатывания предохранительных клапанов ходов сжатия и отбоя в зоне высокочастотных колебаний, что снижает ускорения «тряски» и повышает плавность хода транспортного средства.Due to the fact that the main throttle hole is made in the piston, which communicates the over-piston and under-piston cavities between themselves, a smooth increase in hydraulic resistance is ensured until the safety valves of the compression and rebound strokes operate in the zone of high-frequency oscillations, which reduces the acceleration of "shaking" and increases the smoothness of the vehicle .

Благодаря тому, что в днище рабочего цилиндра выполнено дополнительное дроссельное отверстие и установлены предохранительный клапан хода сжатия и обратный клапан хода отбоя, обеспечивается плавное нарастание гидравлического сопротивления до момента срабатывания предохранительного клапана на ходе сжатия, а также свободное заполнение подпоршневой полости на ходе отбоя, что увеличивает силу и стабильность гидравлического сопротивления на ходе сжатия, вследствие чего повышается плавность хода транспортного средства.Due to the fact that an additional throttle hole is made in the bottom of the working cylinder and a compression stroke safety valve and a rebound stroke check valve are installed, a smooth increase in hydraulic resistance is ensured until the safety valve is activated during the compression stroke, as well as free filling of the under-piston cavity during the rebound stroke, which increases strength and stability of hydraulic resistance during compression, which increases the smoothness of the vehicle.

На фиг. 1 изображен общий вид амортизатора, на фиг. 2 изображен сложный разрез по A-A на фиг. 1, на фиг. 3 изображен разрез по Б-Б на фиг. 2, на фиг. 4 изображен разрез по В-В на фиг. 2.In FIG. 1 shows a general view of the shock absorber, Fig. 2 shows a complex section along A-A in FIG. 1 in FIG. 3 shows a section along B-B in Fig. 2 in FIG. 4 shows a section along B-B in Fig. 2.

Инерционно-гидравлический амортизатор содержит рабочий цилиндр 1, в котором установлен поршень 2 со штоком 3 и направляющая букса 4. Поршень 2 со штоком 3 образуют в рабочем цилиндре 1 надпоршневую полость 5 и подпоршневую полость 6.The inertia-hydraulic shock absorber contains a working cylinder 1, in which a piston 2 with a rod 3 and a bushing guide 4 are installed. The piston 2 with the rod 3 form in the working cylinder 1 an over-piston cavity 5 and a under-piston cavity 6.

В поршне 2 выполнена внутренняя выемка 7, в которой герметично установлено турбинное колесо 8 с валом 9. Снизу на поршне 2 установлена крышка 10, образующая с выемкой 7 и турбинным колесом 8 внутренние полости 11, сообщенные с надпоршневой полостью 5 и с подпоршневой полостью 6 через входные каналы 12, 13 и 14, 15, которые выполнены под углом и попарно расположены с противоположных сторон относительно оси поршня 2. Турбинное колесо 8 выполнено из полимерного материала с низким коэффициентом трения. Поршень 2 с турбинным колесом 8 и входными каналами 12, 13 и 14, 15 образуют гидромотор, на валу 9 которого снизу крышки 10 установлен маховик 16.The piston 2 has an internal recess 7, in which a turbine wheel 8 with a shaft 9 is hermetically installed. A cover 10 is installed on the bottom of the piston 2, forming internal cavities 11 with the recess 7 and the turbine wheel 8, connected with the above-piston cavity 5 and with the under-piston cavity 6 through inlet channels 12, 13 and 14, 15, which are made at an angle and are located in pairs on opposite sides relative to the axis of the piston 2. The turbine wheel 8 is made of a polymer material with a low coefficient of friction. The piston 2 with the turbine wheel 8 and the input channels 12, 13 and 14, 15 form a hydraulic motor, on the shaft 9 of which a flywheel 16 is installed from the bottom of the cover 10.

В поршне 2 выполнены основное дроссельное отверстие 17 и два сквозных канала 18 и 19, в которых установлены в виде подпружиненных затворов предохранительные клапаны хода сжатия 20 и хода отбоя 21, усилия предварительного поджатия которых регулируется с помощью гаек 22 и 23.The main throttle hole 17 and two through channels 18 and 19 are made in the piston 2, in which safety valves of the compression stroke 20 and rebound stroke 21 are installed in the form of spring-loaded gates, the preload force of which is regulated by means of nuts 22 and 23.

В кольцевой полости, образованной рабочим цилиндром 1 и дополнительным цилиндром 24, размещается компенсационная камера 25, сообщенная с подпоршневой полостью 6 через установленные в днище рабочего цилиндра 1 дополнительное дроссельное отверстие 26, обратный клапан хода отбоя 27 и предохранительный клапан хода сжатия 28, усилие предварительного поджатия пружины которого регулируется с помощью гайки 29.In the annular cavity formed by the working cylinder 1 and the additional cylinder 24, a compensation chamber 25 is located, communicated with the under-piston cavity 6 through the additional throttle hole 26 installed in the bottom of the working cylinder 1, the rebound stroke check valve 27 and the compression stroke safety valve 28, the preload force the springs of which are regulated by means of a nut 29.

Надпоршневая полость 5 и подпоршневая полость 6 заполнены жидкостью, а компенсационная камера 25 жидкостью и воздухом.Above-piston cavity 5 and under-piston cavity 6 are filled with liquid, and compensation chamber 25 is filled with liquid and air.

Инерционно-гидравлический амортизатор работает следующим образом.Inertia-hydraulic shock absorber works as follows.

При деформациях подвески поршень 2 вместе со штоком 3 перемещается внутри рабочего цилиндра 1. При этом шток 3 скользит в направляющей буксе 4, а жидкость перетекает между полостями 5 и 6, а также между полостью 6 и компенсационной камерой 25, размещенной в кольцевой полости между рабочим цилиндром 1 и дополнительным цилиндром 24, компенсируя тем самым объем штока 3, находящегося в рабочем цилиндре 1. При течении жидкости через основной дроссельный канал 17, предохранительные клапаны хода сжатия 20 и хода отбоя 21, а также через дополнительное дроссельное отверстие 26, предохранительный клапан хода сжатия 28 и обратный клапан хода отбоя 27, обеспечивается плавное нарастание гидравлического сопротивление амортизатора до момента открытия предохранительных клапанов 20, 21 и 28, что повышает плавность хода особенно на высокочастотных режимах работы подвески, когда вследствие своей инерционности маховик 16 вместе с турбинным колесом 8 остаются практически неподвижными, блокируя течение жидкости через входные каналы 12, 13 и 14, 15 на ходах сжатия и отбоя. При этом ограничение максимальных сил гидравлического сопротивления на ходах сжатия и отбоя регулируется с помощью гаек 22, 23 и 29.When the suspension is deformed, the piston 2, together with the rod 3, moves inside the working cylinder 1. In this case, the rod 3 slides in the guide box 4, and the liquid flows between the cavities 5 and 6, as well as between the cavity 6 and the compensation chamber 25, located in the annular cavity between the working cylinder 1 and an additional cylinder 24, thereby compensating the volume of the rod 3 located in the working cylinder 1. When fluid flows through the main throttle channel 17, the safety valves of the compression stroke 20 and the rebound stroke 21, as well as through the additional throttle hole 26, the stroke safety valve compression 28 and the rebound stroke check valve 27, a smooth increase in the hydraulic resistance of the shock absorber is ensured until the opening of the safety valves 20, 21 and 28, which increases the smoothness of the ride, especially at high-frequency modes of suspension operation, when, due to its inertia, the flywheel 16 together with the turbine wheel 8 remain practically motionless, blocking the flow of fluid through the inlet channels 12, 13 and 14, 15 on the compression and rebound strokes. In this case, the limitation of the maximum hydraulic resistance forces on the compression and rebound strokes is regulated using nuts 22, 23 and 29.

При низкочастотных колебаниях предохранительные клапаны хода сжатия 20 и хода отбоя 21, установленные в сквозных каналах 18 и 19 поршня 2, закрыты и жидкость перетекает между надпоршневой полостью 5 и подпоршневой полостью 6 в основном через входные каналы 12, 13 и 14, 15, поскольку основное дроссельное отверстие 17 создает большое сопротивление. При этом на ходе сжатия жидкость из подпоршневой полости 6 течет в надпоршневую полость 5 через входные каналы 14 и 15, внутренние полости 11 и входные каналы 12 и 13. А на ходе отбоя жидкость из надпоршневой полости 5 течет в подпоршневую полость 6 через входные каналы 12 и 13, внутренние полости 11 и входные каналы 14 и 15. В результате течения жидкости через каналы 12, 13 и 14, 15 на лопастях турбинного колеса 8, герметично установленного в расточке 7 поршня 2 и закрытого снизу крышкой 10, создается перепад давлений, под действием которого на ходе сжатия оно начинается вращаться по ходу часовой стрелки, а на ходе отбоя - против хода часовой стрелки. Вместе с вращением турбинного колеса 8 происходит знакопеременное вращение маховика 16, установленного на валу 9. При вращении маховика 16 по оси амортизатора возникает инерционная сила сопротивления, пропорциональная угловому ускорению вращения маховика 16, что приводит к уменьшению собственной частоты и амплитуды резонансных колебаний подвески.At low-frequency oscillations, the safety valves of the compression stroke 20 and the rebound stroke 21, installed in the through channels 18 and 19 of the piston 2, are closed and the liquid flows between the over-piston cavity 5 and the under-piston cavity 6 mainly through the inlet channels 12, 13 and 14, 15, since the main orifice 17 creates a lot of resistance. At the same time, during compression, the liquid from the sub-piston cavity 6 flows into the over-piston cavity 5 through the inlet channels 14 and 15, the internal cavities 11 and the inlet channels 12 and 13. And during the rebound, the liquid from the over-piston cavity 5 flows into the under-piston cavity 6 through the inlet channels 12 and 13, internal cavities 11 and inlet channels 14 and 15. As a result of the fluid flow through the channels 12, 13 and 14, 15 on the blades of the turbine wheel 8, hermetically installed in the bore 7 of the piston 2 and closed from below by the cover 10, a pressure difference is created, under by the action of which, on the compression stroke, it begins to rotate clockwise, and on the rebound stroke, counterclockwise. Together with the rotation of the turbine wheel 8, the flywheel 16 mounted on the shaft 9 rotates sign-variably. When the flywheel 16 rotates along the shock absorber axis, an inertial resistance force arises proportional to the angular acceleration of the flywheel 16 rotation, which leads to a decrease in the natural frequency and amplitude of the resonant oscillations of the suspension.

Собственная частота подвески с учетом вращения маховика 16 ω_мах определяется по зависимости:The natural frequency of the suspension, taking into account the rotation of the flywheel 16 ω _max, is determined by the dependence:

, где

,

.

, Where

,

.

Здесь обозначено: ω₀ - собственная частота подвески без учета вращения маховика 16; J_отн - момент инерции маховика отнесенный к подрессоренной массе; J_м - момент инерции маховика 16; m - подрессоренная масса, приходящаяся на одну подвеску; r_ср - средний радиус турбинного колеса 8; i_a - передаточное отношение амортизатора; υ_ж - линейная скорость потока жидкости при вращении турбинного колеса 8; υ_п - линейная скорость движения поршня 2; F_п - кольцевая площадь поршня 2; b - ширина турбинного колеса 8; μ - модуль профиля лопастей турбинного колеса 8 (аналогично модулю зуба шестерни).Here it is indicated: ω ₀ - natural frequency of the suspension without taking into account the rotation of the flywheel 16; J _rel - the moment of inertia of the flywheel referred to the sprung mass; J _m - moment of inertia of the flywheel 16; m - sprung mass per one suspension; r _cf - the average radius of the turbine wheel 8; i _a - gear ratio of the shock absorber; υ _w - linear fluid flow rate during rotation of the turbine wheel 8; υ _p - linear speed of the piston 2; F _p - the annular area of the piston 2; b is the width of the turbine wheel 8; μ is the modulus of the profile of the blades of the turbine wheel 8 (similar to the modulus of the gear tooth).

Для наглядности ниже приведен расчет снижения собственной частоты обычной подвески за счет применения инерционно-гидравлического амортизатора (ИГА), параметры которого приведены в таблице.For clarity, below is a calculation of the reduction in the natural frequency of a conventional suspension due to the use of an inertial-hydraulic shock absorber (IHA), the parameters of which are given in the table.

ТаблицаTable Жесткость подвески c, Н/ммSuspension stiffness c, N/mm Подрессоренная масса m, кгSprung weight m, kg Площадь поршня F_п, мм² Piston area F _p , mm ² Момент инерции маховика J_м, кг∙м² Flywheel moment of inertia J _m , kg∙m ² Средний радиус турбинного колеса r_ср, ммThe average radius of the turbine wheel r _cf , mm 39,1739.17 360360 50265026 0,00110.0011 1515 Модуль профиля лопастей μ, ммBlade profile modulus μ, mm Ширина турбинного колеса b, ммTurbine wheel width b, mm Собственная частота обычной подвески ω₀, ГцNatural frequency of conventional suspension ω ₀ , Hz Собственная частота подвески с ИГА ω_мах, ГцNatural suspension frequency with IGA ω _max , Hz 3,53.5 4040 1,661.66 1,1461.146

,

.

Из расчетов следует, что по сравнению с обычной подвеской при данных параметрах инерционно-гидравлического амортизатора собственная частота подвески уменьшается почти в 1,5 раза, вследствие чего происходит существенное (более 5 раз) уменьшение вертикальных перемещений и ускорений подрессоренной массы в зоне резонанса.It follows from the calculations that, compared with a conventional suspension, with the given parameters of the inertial-hydraulic shock absorber, the natural frequency of the suspension decreases by almost 1.5 times, as a result of which there is a significant (more than 5 times) decrease in vertical displacements and accelerations of the sprung mass in the resonance zone.

Благодаря тому, что турбинное колесо 8 изготовлено из полимерного материала с низким коэффициентом трения, например, из капралона, уменьшается перепад давлений, необходимый для страгивания колеса 8. Вследствие того, что в поршне выполнены два дополнительных входных канала 12 и 15, которые расположены под углом и противоположно двум другим входным каналам 13 и 14 относительно оси поршня 2, обеспечивается уравновешивание сил и моментов, действующих на турбинное колесо 8, что способствует уменьшению силы страгивания амортизатора и повышению плавности хода транспортного средства.Due to the fact that the turbine wheel 8 is made of a polymeric material with a low coefficient of friction, for example, capralon, the pressure drop required to break the wheel 8 is reduced. Due to the fact that the piston has two additional inlet channels 12 and 15, which are located at an angle and opposite to the other two input channels 13 and 14 relative to the axis of the piston 2, the forces and moments acting on the turbine wheel 8 are balanced, which helps to reduce the shock absorber breaking force and increase the smoothness of the vehicle.

В результате применения заявленного инерционно-гидравлического амортизатора, реализующего инерционное сопротивление на низких частотах и гидравлическое сопротивление на высоких частотах, обеспечивается существенное повышение плавности хода и скорости движения транспортного средства по неровным дорогам и местности при сохранении высокой жесткости несущих упругих элементов, необходимой для реализации заданной грузоподъемности и устойчивости движения.As a result of the application of the claimed inertial-hydraulic shock absorber, which implements inertial resistance at low frequencies and hydraulic resistance at high frequencies, a significant increase in the smoothness and speed of the vehicle on uneven roads and terrain is provided, while maintaining the high rigidity of the bearing elastic elements necessary to implement the specified load capacity and driving stability.

Claims

The inertial-hydraulic shock absorber comprises a working cylinder with a rod with a piston installed in it, forming with the working cylinder an over-piston and under-piston cavities, interconnected through two safety valves of the compression and rebound strokes installed in the piston, a compensation chamber communicated with the under-piston cavity, and inertial device, including a flywheel mounted on the shaft of a hydraulic motor mounted in a piston and having two inlet channels made at an angle and located on one side relative to the piston axis, one of which is in communication with the above-piston cavity, and the other with the under-piston cavity, characterized in that that the hydraulic motor is made in the form of a turbine wheel hermetically installed in the piston made of a polymer material with a low coefficient of friction, two additional inlet channels are made in the piston, which are made at an angle and are located opposite to the other two inlet channels relative to the piston axis, in which the main throttle hole is made, communicating the over-piston and under-piston cavities between themselves, and the shock absorber is equipped with an additional cylinder installed coaxially outside the working cylinder and forming an annular cavity with it, in which a compensation chamber is located, communicated with the under-piston cavity through an additional throttle hole, a compression stroke safety valve and a rebound stroke check valve, installed in the bottom of the working cylinder.