RU226444U1

RU226444U1 - Hydropneumatic shock absorber

Info

Publication number: RU226444U1
Application number: RU2024105320U
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Репин; Сергей Аркадьевич Евтюков; Денис Сергеевич Орлов; Роман Андреевич Литвин; Станислав Михайлович Грушецкий; Андрей Вячеславович Зазыкин
Filing date: 2024-02-29
Publication date: 2024-06-04

Abstract

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а точнее к устройствам для обеспечения плавности хода транспортных средств. Сущность полезной модели: гидропневматический амортизатор включает трубу с фланцем с одной стороны, содержащую гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью. В трубе с гидравлической полостью соосно размещена труба с гидравлическим поршнем, разделяющим гидравлическую полость амортизатора на две части. Внутри трубы с гидравлическим поршнем размещен пневматический поршень с возможностью перемещения и разделяющий гидравлическую полость от газовой. Пневматический поршень выполнен полым с плоским торцом со стороны газовой полости, в котором выполнены сквозные отверстия. Внутри пневматического поршня установлен разделительный поршень с возможностью перемещения. Причем амортизатор снабжен штоком, закрепленным с одной стороны на плоском торце пневматического поршня, а с другой - на фланце трубы с гидравлической полостью и выполненным с выступающим пояском, установленным заподлицо с пневматическим поршнем. Технический результат - устранение запаздывания реакции амортизатора путем параллельного включения упругого и демпфирующего элементов, что позволяет повысить эффективность работы амортизатора. 1 ил. The utility model relates to the field of transport engineering, and more precisely to devices for ensuring the smooth running of vehicles. The essence of the utility model: a hydropneumatic shock absorber includes a pipe with a flange on one side containing a hydraulic cavity filled with working fluid. In a pipe with a hydraulic cavity, a pipe with a hydraulic piston is coaxially placed, dividing the hydraulic cavity of the shock absorber into two parts. Inside the pipe with a hydraulic piston there is a pneumatic piston that can be moved and separates the hydraulic cavity from the gas cavity. The pneumatic piston is made hollow with a flat end on the side of the gas cavity, in which through holes are made. A movable separating piston is installed inside the pneumatic piston. Moreover, the shock absorber is equipped with a rod fixed on one side to the flat end of the pneumatic piston, and on the other - to the flange of a pipe with a hydraulic cavity and made with a protruding belt installed flush with the pneumatic piston. The technical result is the elimination of the delay in the response of the shock absorber by parallel inclusion of the elastic and damping elements, which makes it possible to increase the efficiency of the shock absorber. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а точнее к устройствам для обеспечения плавности хода транспортных средств.The utility model relates to the field of transport engineering, and more precisely to devices for ensuring the smooth running of vehicles.

Плавность хода транспортных средств обеспечивается специальными устройствами - подвесками, в которые входят упругие элементы, как правило пружины или рессоры, воспринимающие ударную нагрузку со стороны дороги, и демпфирующие элементы, как правило амортизаторы, которые обеспечивают гашение колебаний от указанной выше ударной нагрузки. В последнее время в конструкцию подвески стали добавлять третий элемент - пневмобаллоны с нерегулируемым или регулируемым давлением, которые позволяют изменять характеристики подвески (коэффициенты жесткости и демпфирования, клиренс) в зависимости от нагрузки на колеса и параметров неровности дороги. Наличие трех указанных элементов в подвеске, причем на каждое колесо, делает сложной ее конструкцию и монтаж. Поэтому представляется целесообразной разработка новой конструкции амортизатора, сочетающей в себе функции упругого и демпфирующего элементов, а также возможность регулирования характеристик подвески, как при использовании пневмобаллонов.The smooth running of vehicles is ensured by special devices - suspensions, which include elastic elements, usually springs or springs, that absorb shock loads from the road, and damping elements, usually shock absorbers, which dampen vibrations from the above shock load. Recently, a third element has been added to the suspension design - pneumatic springs with unregulated or adjustable pressure, which make it possible to change the characteristics of the suspension (stiffness and damping coefficients, ground clearance) depending on the load on the wheels and the parameters of road roughness. The presence of three of these elements in the suspension, and for each wheel, makes its design and installation complex. Therefore, it seems appropriate to develop a new shock absorber design that combines the functions of elastic and damping elements, as well as the ability to regulate suspension characteristics, as when using air springs.

Наиболее распространенными для демпфирования колебаний являются однотрубные и двухтрубные гидравлические газонаполненные амортизаторы (ОГГА и ДГГА) (см. Амортизаторы. Конструкция, расчет, испытания. В.Н Добромиров, Е.П. Гусев, М.А. Карунин, В.П. Хавсанов; Под общ. ред. В.Н. Добромирова. - М.: МГТУ «МАМИ». 2006. - 184 с.), которые обеспечивают демпфирование колебаний.The most common for damping vibrations are single-pipe and double-pipe hydraulic gas-filled shock absorbers (OGGA and DGGA) (see Shock absorbers. Design, calculation, testing. V.N. Dobromirov, E.P. Gusev, M.A. Karunin, V.P. Khavsanov ; Under the general editorship of V.N. Dobromirov. - M.: MSTU "MAMI". - 184 p.), which provide vibration damping.

Известен однотрубный амортизатор, содержащий корпус, трубчатый полый шток с неподвижно установленным рабочим поршнем, разделяющим гидравлическую полость на две части, при этом полость штока соединена отверстиями с гидравлической полостью, в полости штока размещены упругие полые шарики из эластичного синтетического материала, а в хвостовике штока установлен винт, подпирающий шарики, для исключения кавитации при высоких скоростях рабочего поршня (см. пат. РФ №2256111, F16F 9/19).A mono-tube shock absorber is known, containing a housing, a tubular hollow rod with a fixedly installed working piston, dividing the hydraulic cavity into two parts, while the rod cavity is connected by holes to the hydraulic cavity, elastic hollow balls made of elastic synthetic material are placed in the rod cavity, and a a screw supporting the balls to prevent cavitation at high speeds of the working piston (see RF Patent No. 2256111, F16F 9/19).

Недостатком данной конструкции является неэффективное использование длины амортизатора для обеспечения необходимой упругости, так как применение только полого штока с деформируемыми эластичными шариками все еще не исключает необходимости во внешнем упругом элементе.The disadvantage of this design is the ineffective use of the shock absorber length to provide the necessary elasticity, since the use of only a hollow rod with deformable elastic balls still does not eliminate the need for an external elastic element.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к заявляемой полезной модели является гидропневматический амортизатор, содержащий трубу с гидравлической полостью, заполненной рабочей жидкостью, шток с гидравлическим поршнем, расположенным в трубе и разделяющим гидравлическую полость амортизатора на две части, газовую полость и поршень-разделитель, выполненный с возможностью перемещения и разделяющий газовую полость от гидравлической, причем шток выполнен в виде трубы, соосно размещенной в трубе с гидравлической полостью, одна часть которой заполнена газом, а другая - рабочей жидкостью, причем поршень-разделитель размещен внутри штока (см. пат. РФ №204317, F16F 9/06).The closest in design to the claimed utility model is a hydropneumatic shock absorber containing a pipe with a hydraulic cavity filled with working fluid, a rod with a hydraulic piston located in the pipe and dividing the hydraulic cavity of the shock absorber into two parts, a gas cavity and a piston-separator configured to movement and separating the gas cavity from the hydraulic one, and the rod is made in the form of a pipe, coaxially placed in a pipe with a hydraulic cavity, one part of which is filled with gas, and the other with working fluid, and the piston-separator is located inside the rod (see RF Patent No. 204317 , F16F 9/06).

Недостатком данной конструкции является запаздывание реакции упругого элемента амортизатора на ударную нагрузку со стороны дороги. Данный факт имеет место потому, что конструктивно демпфирующий элемент (гидравлический поршень) и упругий элемент (поршень-разделитель) включаются в работу последовательно, т.е. при наезде колеса на выступ дороги сначала труба с гидравлической полостью начинает двигаться вверх (ход сжатия), проталкивая через дроссельные каналы гидравлического поршня жидкость в верхнюю гидравлическую полость, от которой давление передается на поршень-разделитель, который в свою очередь сжимает газ в газовой полости. И только в этот момент времени срабатывает упругий элемент амортизатора (сжатый газ). На ходе отбоя имеет место обратная последовательность действий. И опять происходит некоторая задержка срабатывания устройства. Указанное запаздывание реакции амортизатора на малых неровностях может привести к отрыву колеса от поверхности дороги и частичной потере управляемости, что особенно опасно на поворотах. А на больших неровностях к увеличению амплитуды колебаний подрессоренной массы.The disadvantage of this design is the delayed response of the elastic element of the shock absorber to the impact load from the road. This fact occurs because the structural damping element (hydraulic piston) and the elastic element (piston-separator) are activated sequentially, i.e. when a wheel hits a road ledge, first the pipe with the hydraulic cavity begins to move upward (compression stroke), pushing liquid through the throttle channels of the hydraulic piston into the upper hydraulic cavity, from which the pressure is transferred to the separator piston, which in turn compresses the gas in the gas cavity. And only at this moment in time the elastic element of the shock absorber (compressed gas) is activated. During the rebound, the reverse sequence of actions takes place. And again there is some delay in the operation of the device. The specified delay in the shock absorber response on small bumps can lead to the wheel lifting off the road surface and partial loss of control, which is especially dangerous when cornering. And on large irregularities, the amplitude of oscillations of the sprung mass increases.

Техническая проблема известных технических решений заключается в недостаточной эффективности амортизаторов из-за запаздывания реакции на ударную нагрузку со стороны дороги. Это говорит о низкой эффективности работы амортизатора, невозможности обеспечить более плавное и предсказуемое поведение автомобиля на неровной дороге.The technical problem of the known technical solutions is the insufficient efficiency of shock absorbers due to the delayed response to the impact load from the road. This indicates the low efficiency of the shock absorber and the inability to provide smoother and more predictable behavior of the car on uneven roads.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что гидропневматический амортизатор включает трубу с фланцем с одной стороны, содержащую гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью. В трубе с гидравлической полостью соосно размещена труба с гидравлическим поршнем, разделяющим гидравлическую полость амортизатора на две части. Внутри трубы с гидравлическим поршнем размещен пневматический поршень с возможностью перемещения и разделяющий гидравлическую полость от газовой. Пневматический поршень выполнен полым с плоским торцом со стороны газовой полости, в котором выполнены сквозные отверстия. Внутри пневматического поршня установлен разделительный поршень с возможностью перемещения. Причем амортизатор снабжен штоком, закрепленным с одной стороны на плоском торце пневматического поршня, а с другой - на фланце трубы с гидравлической полостью, и выполненным с выступающим пояском, установленным заподлицо с пневматическим поршнем.The essence of the claimed utility model is that the hydropneumatic shock absorber includes a pipe with a flange on one side containing a hydraulic cavity filled with working fluid. In a pipe with a hydraulic cavity, a pipe with a hydraulic piston is coaxially placed, dividing the hydraulic cavity of the shock absorber into two parts. Inside the pipe with a hydraulic piston there is a pneumatic piston that can be moved and separates the hydraulic cavity from the gas cavity. The pneumatic piston is made hollow with a flat end on the side of the gas cavity, in which through holes are made. A movable separating piston is installed inside the pneumatic piston. Moreover, the shock absorber is equipped with a rod, fixed on one side to the flat end of the pneumatic piston, and on the other - to the flange of the pipe with a hydraulic cavity, and made with a protruding belt installed flush with the pneumatic piston.

Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в устранении запаздывания реакции амортизатора путем параллельного включения упругого и демпфирующего элементов, что позволяет повысить эффективность работы амортизатора.The technical result achieved by the claimed utility model is to eliminate the delay in the response of the shock absorber by parallel inclusion of the elastic and damping elements, which makes it possible to increase the efficiency of the shock absorber.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично изображена конструктивная схема амортизатора.The essence of the utility model is illustrated by a drawing, which schematically shows the design of the shock absorber.

Гидропневматический амортизатор включает трубу 1 с фланцем 2 с одной стороны, содержащую гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью. На фланце 2 установлено кольцо 3 для крепления к подвеске колеса автомобиля. В трубе 1 с гидравлической полостью соосно размещена труба 4, снабженная фланцем 5 и кольцом 6 для крепления к кузову автомобиля. Фланец 5 снабжен ниппелем 7 для закачки газа в амортизатор. На трубе 4 неподвижно установлен гидравлический поршень 8, разделяющий гидравлическую полость амортизатора на две части и снабженный резиновыми кольцами 9 для уплотнения подвижного контакта с внутренней поверхностью трубы 1. Внутри трубы 4 установлен пневматический поршень 10 с возможностью перемещения внутри трубы 4, и разделяющий гидравлическую полость от газовой и снабженный резиновыми кольцами 11 для уплотнения подвижного контакта с внутренней поверхностью трубы 4. Поршень 10 выполнен полым и содержит плоский торец со стороны газовой полости, в котором выполнены сквозные отверстия 12. На плоском торце пневматического поршня 10 неподвижно закреплен цилиндрический шток 13, другой конец которого неподвижно закреплен на фланце 2 трубы 1. Шток 13 с малым зазором проходит через центр гидравлического поршня 8. Шток 13 снабжен выступающим пояском 14, расположенным заподлицо с пневматическим поршнем 10. Внутри поршня 10 установлен разделительный поршень 15 с возможностью перемещения по штоку 13 внутри поршня 10, снабженный резиновыми кольцами 16 и 17 для уплотнения подвижного контакта с внутренней поверхностью поршня 10 и наружной поверхностью штока 13. Поясок 14 ограничивает ход поршня 15. С противоположной стороны от фланца 2 трубы 1 установлена направляющая втулка 18, ограничивающая ход гидравлического поршня 8 и снабженная резиновым кольцом 19 для уплотнения подвижного контакта с внешней поверхностью трубы 4. Полость А со стороны фланца 5 трубы 4 заполнена газом (азотом). Таким образом, поршни 10 и 15 разделяют газовую часть амортизатора (полость А) и гидравлическую (полости Б и В). В полостях Б и В, разделенных гидравлическим поршнем 8, находится рабочая жидкость. Поршень 8 имеет типовую для гидравлических амортизаторов конструкцию, включающую дроссельные и клапанные каналы, связывающие полости Б и В и обеспечивающие требуемое гидравлическое сопротивление амортизатора. Давление азота в полости А подбирается таким образом, чтобы обеспечивать требуемые упругие характеристики амортизатора.The hydropneumatic shock absorber includes a pipe 1 with a flange 2 on one side containing a hydraulic cavity filled with working fluid. A ring 3 is installed on flange 2 for attaching a car wheel to the suspension. In pipe 1 with a hydraulic cavity, a pipe 4 is coaxially placed, equipped with a flange 5 and a ring 6 for fastening to the car body. Flange 5 is equipped with nipple 7 for pumping gas into the shock absorber. A hydraulic piston 8 is fixedly mounted on pipe 4, dividing the hydraulic cavity of the shock absorber into two parts and equipped with rubber rings 9 to seal the moving contact with the inner surface of pipe 1. Inside pipe 4, a pneumatic piston 10 is installed with the ability to move inside pipe 4, and separating the hydraulic cavity from gas and equipped with rubber rings 11 to seal the movable contact with the inner surface of the pipe 4. The piston 10 is made hollow and contains a flat end on the side of the gas cavity, in which through holes 12 are made. A cylindrical rod 13 is fixedly fixed on the flat end of the pneumatic piston 10, the other end which is fixedly fixed on the flange 2 of pipe 1. The rod 13 with a small gap passes through the center of the hydraulic piston 8. The rod 13 is equipped with a protruding belt 14 located flush with the pneumatic piston 10. Inside the piston 10 there is a separating piston 15 with the ability to move along the rod 13 inside the piston 10, equipped with rubber rings 16 and 17 to seal the movable contact with the inner surface of the piston 10 and the outer surface of the rod 13. The belt 14 limits the stroke of the piston 15. On the opposite side of the flange 2 of the pipe 1, a guide sleeve 18 is installed, limiting the stroke of the hydraulic piston 8 and equipped with rubber ring 19 to seal the moving contact with the outer surface of pipe 4. Cavity A on the side of flange 5 of pipe 4 is filled with gas (nitrogen). Thus, pistons 10 and 15 separate the gas part of the shock absorber (cavity A) and the hydraulic part (cavities B and C). In cavities B and C, separated by a hydraulic piston 8, there is a working fluid. Piston 8 has a design typical for hydraulic shock absorbers, including throttle and valve channels connecting cavities B and C and providing the required hydraulic resistance of the shock absorber. The nitrogen pressure in cavity A is selected in such a way as to ensure the required elastic characteristics of the shock absorber.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Амортизатор устанавливают на транспортное средство по традиционной схеме, между кузовом и рычажной системой колеса. При движении по неровностям дороги труба 1 перемещается по отношению к трубе 4. Сжатый азот в полости А выступает как газовая пружина, гасящая удары со стороны дороги, а гидравлическое сопротивление поршня 8 обеспечивает демпфирование колебаний за счет протекания под давлением жидкости по каналам, выполненным в поршне 8. Шток 13 обеспечивает непосредственную передачу на поршень 10 ударов по колесу со стороны неровностей дороги. Поршень 15 компенсирует влияние разности внутренних диаметров труб 1 и 4 на объем жидкости, перетекающей между полостями Б и В. Выступающий поясок 14 штока 13 ограничивает перемещение разделительного поршня 15. Ниппель 7 предназначен для заправки полости А газом и подключения к внешнему источнику сжатого газа, что обеспечивает возможность настройки амортизатора на различную нагрузку транспортного средства. Цилиндрический шток 13 обеспечивает непосредственную передачу на поршень ударов по колесу со стороны неровностей дороги, и, таким образом, исключает запаздывание реакции упругого элемента амортизатора на ударную нагрузку со стороны дороги. При наезде на препятствие одновременно начинают двигаться и труба 1 и пневматический поршень 10. То есть наличие штока 13 обеспечивает параллельное включение упругого и демпфирующего элементов. Выполнение пневматического 10 и разделительного 15 поршней в виде двух отдельных элементов обеспечивает возможность компенсации влияния разности внутренних диаметров трубы 1 с гидравлической полостью и трубы 4 с гидравлическим поршнем 8 на объем жидкости, перетекающей через гидравлический поршень 8 между гидравлическими полостями указанных труб 1 и 4. Сквозные отверстия 12 в плоском торце пневматического поршня 8 служат для перепускания газа из газовой полости к разделительному поршню 15, что дает возможность перемещаться разделительному поршню 15 для компенсации влияния разности внутренних диаметров трубы 1 с гидравлической полостью и трубы 4 с гидравлическим поршнем 8 на объем жидкости, перетекающей через гидравлический поршень 8 между гидравлическими полостями указанных труб 1 и 4. Выполнение центральных отверстий в разделительном 15 и гидравлическом поршнях 8 обеспечивает возможность их перемещения относительно штока 13. Снабжение штока 13 выступающим пояском 14, расположенным заподлицо с пневматическим поршнем 10, ограничивает перемещение разделительного поршня 15. Если разделительный поршень 15 выйдет из контакта с внутренней поверхностью пневматического поршня 10, выйдя за предел, установленный пояском 14, то амортизатор потеряет работоспособность.The shock absorber is installed on the vehicle according to the traditional scheme, between the body and the wheel linkage system. When driving over uneven roads, pipe 1 moves relative to pipe 4. The compressed nitrogen in cavity A acts as a gas spring, absorbing shocks from the road, and the hydraulic resistance of the piston 8 provides vibration damping due to the flow of liquid under pressure through the channels made in the piston 8. Rod 13 provides direct transmission to the piston of 10 impacts on the wheel from the side of road unevenness. Piston 15 compensates for the effect of the difference in the internal diameters of pipes 1 and 4 on the volume of liquid flowing between cavities B and C. The protruding belt 14 of the rod 13 limits the movement of the separating piston 15. Nipple 7 is intended for filling cavity A with gas and connecting to an external source of compressed gas, which provides the ability to adjust the shock absorber to different vehicle loads. The cylindrical rod 13 provides direct transmission to the piston of impacts on the wheel from the side of road irregularities, and thus eliminates the delay in the response of the elastic element of the shock absorber to the impact load from the road. When hitting an obstacle, both the pipe 1 and the pneumatic piston 10 begin to move simultaneously. That is, the presence of the rod 13 ensures parallel activation of the elastic and damping elements. Making the pneumatic 10 and separating pistons 15 in the form of two separate elements makes it possible to compensate for the influence of the difference in the internal diameters of the pipe 1 with the hydraulic cavity and the pipe 4 with the hydraulic piston 8 on the volume of liquid flowing through the hydraulic piston 8 between the hydraulic cavities of the said pipes 1 and 4. Through holes 12 in the flat end of the pneumatic piston 8 serve to bypass gas from the gas cavity to the separating piston 15, which makes it possible for the separating piston 15 to move to compensate for the effect of the difference in the internal diameters of pipe 1 with the hydraulic cavity and pipe 4 with the hydraulic piston 8 on the volume of liquid flowing through the hydraulic piston 8 between the hydraulic cavities of said pipes 1 and 4. The creation of central holes in the separating 15 and hydraulic pistons 8 allows them to move relative to the rod 13. Providing the rod 13 with a protruding belt 14, located flush with the pneumatic piston 10, limits the movement of the separating piston 15 If the separating piston 15 leaves contact with the inner surface of the pneumatic piston 10, going beyond the limit set by the belt 14, the shock absorber will lose its functionality.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает повышение эффективности работы амортизатора за счет устранения запаздывание реакции амортизатора путем параллельного включения упругого и демпфирующего элементов.Thus, the claimed utility model improves the efficiency of the shock absorber by eliminating the delay in the shock absorber response by parallel inclusion of the elastic and damping elements.

Claims

A hydropneumatic shock absorber, including a pipe with a flange on one side containing a hydraulic cavity filled with a working fluid, in which a pipe with a hydraulic piston is placed coaxially, dividing the hydraulic cavity of the shock absorber into two parts, inside which there is a pneumatic piston with the ability to move and separating the hydraulic cavity from the gas one , characterized in that the pneumatic piston is made hollow with a flat end on the side of the gas cavity, in which through holes are made, a separating piston is installed inside the pneumatic piston with the ability to move, and the shock absorber is equipped with a rod fixed on one side to the flat end of the pneumatic piston, and on the other side the other is on the flange of a pipe with a hydraulic cavity, and made with a protruding belt mounted flush with the pneumatic piston.