Амортизатор высокой эффективности

 

Изобретение относится к устройствам охлаждения жидкости амортизатора. Амортизатор (1) содержит поршень (23) двустороннего действия, установленный герметично с возможностью скольжения в трубе (36). Поршень (23) с принудительной циркуляцией жидкости воздействует на жидкость в рабочих полостях (А, В) и для амортизации удара вытесняет ее через сопловое устройство (38) с возможностью преобразования энергии колебаний в тепло. Далее нагретую таким образом жидкость направляют во встроенное в амортизатор (1) охлаждающее устройство. Это охлаждающее устройство выполнено в виде, по меньшей мере, двух камер (С, Е) между корпусом (32) амортизатора и трубой (36). При этом, по меньшей мере, две камеры (С, Е) через, по меньшей мере, одно дроссельное устройство взаимодействуют со всасывающим каналом для рабочих полостей (А, В). Предлагаемое техническое решение направлено на надежное предотвращение попадания вспененной жидкости в рабочие полости (А, В), что позволяет эффективно предотвратить снижение работоспособности из-за низкой вязкости масляной пены и обеспечивает очень компактное и простое выполнение. 6 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к амортизатору высокой эффективности согласно ограничительной части п.1 формулы.

Подобные амортизаторы высокой эффективности используются в транспортных средствах для подавления колебаний подпружиненных масс. Эти, как правило, гидравлические амортизаторы преобразуют энергию колебаний в тепло, в результате чего колебания гасятся или устраняются.

Принцип действия известных конструкций состоит в вытеснении масла и продавливании его через сопла или дроссели. При этом масло нагревается, и возникающая тепловая энергия передается по наружным поверхностям в окружающее пространство. При больших нагрузках на амортизатор может произойти, однако, резкое уменьшение вязкости или даже вспенивание масла. Из-за этого амортизирующие усилия заметно уменьшаются, и амортизатор теряет значительную степень эффективности.

Во избежание этого амортизаторы зачастую делают соответственно большими или снабжают охлаждающими ребрами. Подобные конструкции известны, например, из DE 1142472, US 3795291, US 4153145 и US 5178239.

Кроме того, известны другие конструктивные формы, у которых масло в контуре всегда течет в одном направлении, и горячее масло транспортируется через дополнительный компенсационный резервуар, выполненный в виде радиатора. Подобный амортизатор известен, например, из DE 2456002 А1. При нагружении поршня у этого амортизирующего устройства он вытесняет находящееся в рабочей полости масло через обратный клапан в отдельное охлаждающее устройство. Там масло охлаждается, прежде чем оно по подводящему трубопроводу и всасывающему каналу в амортизаторе будет направлено к дополнительному обратному клапану, который обеспечивает доступ масла в рабочую полость, когда там возникает пониженное давление при уменьшении давления в амортизаторе.

Эта конструкция имеет, однако, тот недостаток, что оно, в частности для охлаждающего устройства, требует много места. К тому же оно является конструктивно сложным и очень дорогостоящим.

В DE-OS 2051858 раскрыт гидравлический двухтрубный телескопический амортизатор, предусмотренный, в частности, для автомобилей. Этот амортизатор имеет между корпусом и трубой, в котором с возможностью перемещения установлен поршень двустороннего действия, две концентрические кольцевые камеры, причем амортизаторная жидкость в холодном состоянии поступает во внутреннюю кольцевую камеру, а после нагревания до заданной температуры - во внешнюю. Этим диапазон возможных колебаний температуры амортизаторной жидкости должен быть уменьшен до минимума. Внешняя кольцевая камера обеспечивает при этом теплообмен с окружающим пространством для охлаждения амортизаторной жидкости. С другой стороны, холодная амортизаторная жидкость течет только во внутренней и сравнительно хорошо изолированной кольцевой камере, что создает хорошие предпосылки для быстрого нагревания амортизаторной жидкости до нормальной рабочей температуры. Этим даже при длительной эксплуатации должна обеспечиваться приблизительно постоянная температура амортизаторной жидкости.

В основе настоящего изобретения лежит поэтому задача создания амортизатора высокой эффективности для транспортных средств, который отличался бы компактной конструкцией и высокой надежностью даже при вспенивании масла.

Эта задача решается посредством амортизатора высокой эффективности с признаками п.1 формулы.

Согласно изобретению, при этом было неожиданно обнаружено, что промежуток между трубой и корпусом амортизатора может служить не только в качестве компенсационного пространства для жидкости, но и при умелой конструктивной проработке может использоваться также в качестве охлаждающего устройства для жидкости. За счет этого можно предпочтительным образом отказаться от дополнительного внешнего устройства для охлаждения жидкости. Конструктивная величина амортизатора высокой эффективности существенно уменьшена при этом по сравнению с уровнем техники. К тому же упрощена также конструктивная форма амортизатора.

Другое преимущество при этом состоит в том, что охлаждающее устройство выполнено в виде камеры, взаимодействующей с всасывающим каналом через дроссельное устройство. Этим достигается то, что во всасывающий канал и, тем самым, назад в рабочие полости поступает, в основном, только уже очищенная и лишенная пены жидкость. За счет этого уменьшение вязкости жидкости можно, в основном, исключить даже при больших нагрузках на амортизатор, благодаря чему достигаются хорошие амортизирующие свойства.

Предпочтительным также является то, что для реализации амортизатора высокой эффективности, согласно изобретению, требуется лишь относительно мало конструктивных элементов, благодаря чему уменьшены монтажные затраты по сравнению с уровнем техники, и амортизатор, в целом, может быть изготовлен экономичнее.

За счет своей компактной конструкции амортизатор высокой эффективности, согласно изобретению, к тому же существенно более невосприимчив к внешним влияниям, например ударам и т. п. , чем достигаются высокая надежность и долговечность.

Предпочтительные усовершенствования изобретения характеризуются признаками зависимых пунктов формулы.

За счет того, что охлаждающее устройство имеет одну пеноотстойно-охлаждающую и две охлаждающие камеры, причем пеноотстойно-охлаждающая камера расположена рядом с обеими охлаждающими камерами и взаимодействует с ними также через дроссельные устройства и причем охлаждающие камеры взаимодействуют каждая через дроссельное устройство с всасывающе-охлаждающей камерой и за счет этого с всасывающим каналом, обеспечиваются еще более эффективное охлаждение жидкости и отстой пены. Благодаря этой конструкции возникают, в принципе, три ступени обработки жидкости между выходом из рабочей полости и повторным входом в нее. В пеноотстойно-охлаждающей камере пене дается возможность отстоя, а жидкости, в основном, восстановления за счет этого вязкости, необходимой для функционирования амортизатора высокой эффективности. Последующие охлаждающие камеры способствуют тогда охлаждению жидкости в существенной степени, так что поступающая во всасывающий канал жидкость находится, в основном, в состоянии, которое обеспечивает надежное и эффективное функционирование амортизатора высокой эффективности.

Другое преимущество возникает тогда, когда дроссельное устройство выполнено в виде щели между камерами охлаждающего устройства. За счет этого такое дроссельное устройство можно реализовать конструктивно очень простым образом. К тому же оно отличается высокими надежностью и невосприимчивостью.

Если дроссельное устройство выполнено с такими размерами, что возможно перетекание только, в основном, свободной от пены жидкости, то это надежно препятствует попаданию вспененной жидкости из пеноотстойной камеры в охлаждающие камеры, т.е. из охлаждающего устройства во всасывающий канал. Работоспособность амортизатора высокой эффективности можно поэтому гарантировать в высокой степени. При этом за счет достаточного расчета находящегося в циркуляции количества жидкости можно далее гарантировать, что даже при длительных высоких нагрузках в распоряжении всегда имеется достаточно жидкости для гашения колебаний. Поскольку таким образом в рабочую полость, в основном, не попадает вспененная жидкость, можно предпочтительным образом избежать резкого уменьшения вязкости жидкости в рабочей полости.

В зоне всасывания поршня выполнен всасывающий клапан, который взаимодействует с всасывающим каналом, однако отделен от охлаждающего устройства стенкой, что препятствует непосредственному перетеканию вытесненной из рабочей полости жидкости во всасывающий клапан рабочей полости. Нагретая и, возможно, вспененная жидкость должна поэтому течь во всасывающий канал всегда только через охлаждающее устройство, прежде чем она снова сможет попасть в рабочую полость. За счет этого надежность амортизатора высокой эффективности повышается даже при больших нагрузках. К тому же это может быть реализовано конструктивно простым образом, что обеспечивает еще более надежную и экономичную конструкцию.

Другое преимущество возникает тогда, когда корпус амортизатора выполнен с охлаждающими ребрами. В этом случае возникшая в жидкости тепловая энергия может быть передана окружающему пространству из охлаждающего устройства через корпус амортизатора еще более надежно. Работоспособность и надежность амортизатора высокой эффективности за счет этого дополнительно повышаются.

Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах выполнения с помощью чертежей, на которых изображают: - фиг. 1: продольный разрез амортизатора высокой эффективности согласно изобретению; - фиг.2: сечение амортизатора высокой эффективности согласно изобретению по линии А-А на фиг.1; - фиг.3: сечение амортизатора высокой эффективности согласно изобретению по линии В-В на фиг.2.

На фиг.1 амортизатор 1 высокой эффективности содержит поршневой узел 2 и взаимодействующий с ним цилиндровый узел 3.

Поршневой узел 2 соединен посредством крепежной проушины 21 с подпружиниваемым конструктивным элементом транспортного средства (не показан). Поршневой шток 22, несущий поршень 23, жестко соединен с крепежной проушиной 21 посредством резьбового соединения. Поршневой узел 2 содержит далее защитный кожух 24, который охватывает снаружи значительный участок цилиндрового узла 3 во избежание попадания грязи.

Цилиндровый узел 3 соединен посредством крепежной проушины 31 с другим конструктивным элементом транспортного средства (не показан). Крепежная проушина 31 выполнена как одно целое с корпусом 32 амортизатора, проходящим в направлении крепежной проушины 21 поршневого узла 2. Противоположная крепежной проушине 21 концевая зона корпуса 32 амортизатора снабжена крышкой 33. Крышка 33 имеет соответствующее диаметру поршневого штока 22 сквозное отверстие, так что он может герметично перемещаться в нем. Далее цилиндровый узел 3 содержит затвор 34 корпуса, в котором герметично перемещается поршневой шток 22. Между затвором 34 корпуса и дном 35 цилиндрового узла 3 проходит труба 36. В этой трубе 36 герметично перемещается поршень 23 поршневого узла 2.

Поршень 23 двустороннего действия образует, таким образом, на одной стороне вместе с трубой 36, дном 35 и выполненным в нем обратным клапаном 37 первую рабочую полость А. На другой стороне поршня 23 вместе с трубой 36, затвором 34 корпуса и выполненным в нем соплом 38 образована вторая рабочая полость В. Рабочие полости А и В заполнены маслом.

Корпус 32 амортизатора снабжен, кроме того, ребрами 321, служащими в качестве охлаждающих ребер. Со стороны периферии на корпусе 32 амортизатора размещено фетровое кольцо 39, которое вместе с защитным кожухом 24 поршневого узла 2 обеспечивает надежную герметизацию от попадания грязи и т.п.

Как видно лучше всего на фиг.2, корпус 32 амортизатора выполнен с возможностью образования при взаимодействии с трубой 36 четырех отдельных камер, расположенных со стороны периферии относительно трубы 36. За счет этого образуются пеноотстойно-охлаждающая камера С, две охлаждающие камеры D и всасывающе-охлаждающая камера Е, в которые нагретое масло вытесняется из рабочей полости В. Все четыре камеры частично заполнены маслом. Содержащийся, кроме того, компенсационный воздух служит для приема вытесненного поршневым штоком 22 масла.

Между обращенными к трубе 36 выступами 322 корпуса 32 амортизатора и трубой 36 имеются при этом действующие каждая в качестве дроссельного устройства щели. Так, пеноотстойная камера С связана с обеими соседними охлаждающими камерами D соответственно дроссельным устройством 4, выполненным в виде первой щели. Первая щель рассчитана так, что в охлаждающие камеры D из пеноотстойной камеры С может перетекать только, в основном, свободное от пены масло.

Между охлаждающими камерами D и всасывающе-охлаждающей камерой Е имеются в качестве дополнительных мест дросселирования дроссельные устройства 5, выполненные в виде вторых щелей, которые дополнительно препятствуют попаданию вспененного масла во всасывающе-охлаждающую камеру Е. Как видно из фиг. 1, всасывающе-охлаждающая камера Е переходит в зоне крепежной проушины 31 во всасывающий канал F, взаимодействующий с обратным клапаном 37.

Корпус 32 амортизатора выполнен на фиг.1 и 3 так, что со всасывающим каналом F связана только всасывающе-охлаждающая камера Е. Перетеканию масла непосредственно из пеноотстойной камеры С или охлаждающих камер D во всасывающий канал F препятствует стенка 323.

Ниже поясняется принцип действия амортизатора 1 высокой эффективности.

Поршень 23 с поршневым штоком 22, установленный герметично, скользит в трубе 36 в соответствии с колебанием транспортного средства. Поскольку в поршне 23 выполнен обратный клапан 25, масло может быть вытеснено из рабочей полости В только через сопловое устройство 38, например сопло. При протекании через сопло масло нагревается, так что энергия колебаний амортизатора 1 преобразуется в тепловую энергию, чем достигается амортизирующее действие.

Масло, вытесненное из рабочей полости В через сопло соплового устройства 38, направляется по трубе 381 в нижнюю часть пеноотстойно-охлаждающей камеры С. Труба 381 препятствует вспениванию горячего масла за счет компенсационного воздуха пеноотстойно-охлаждающей камеры. Поскольку дно 35 вместе со стенкой 323 корпуса 32 амортизатора препятствует перетеканию нагретого и, возможно, вспененного масла во всасывающий канал F, оно может перетекать только в охлаждающие камеры D. Поскольку дроссельное устройство 4 в виде первой щели между этими камерами рассчитано при этом к тому же с возможностью перетекания только свободного от пены масла, масло остается в пеноотстойно-охлаждающей камере С до тех пор, пока оно имеет жидкую консистенцию. Через дроссельное устройство 5, в виде второй щели, масло, в основном, уже с осевшей пеной может течь из охлаждающих камер D во всасывающе-охлаждающую камеру Е. Там может происходить дальнейшее охлаждение, пока масло в нижней части всасывающе-охлаждающей камеры Е не перетечет во всасывающий канал F.

Поскольку сжатие рабочей полости В связано с одновременным расширением рабочей полости А, охлажденное масло в то же время всасывается через обратный клапан 37 в первую рабочую полость А, тогда как из второй рабочей полости В масло вытесняется.

При колебательном ходе, который приводит к расширению второй рабочей полости В при одновременном сжатии первой рабочей полости А, обратный клапан 37 самопроизвольно закрывается, и масло из первой рабочей полости А через дополнительный обратный клапан 25 в поршне 23 перетекает во вторую рабочую полость В. Рабочая полость В не может принять, будучи обусловлена поршневым штоком 22, столько же масла, сколько вытесняется из рабочей полости А. Лишнее масло также вытесняется через сопло соплового устройства 38.

Каждое движение поршня 23 вызывает, тем самым, принудительную циркуляцию масла через сопло соплового устройства 38, действующую в качестве охлаждающего устройства пеноотстойно-охлаждающую камеру С, охлаждающие камеры D и всасывающе-охлаждающую камеру Е.

Таким образом, колебательное движение, переданное крепежными проушинами 21,31 на амортизатор 1 высокой эффективности, за счет движения поршневого узла 2 относительно цилиндрового узла 3 и вызванного этим вытеснения масла через сопло или связанного с этим преобразования кинетической энергии в тепловую энергию эффективно демпфируется.

Изобретение допускает помимо приведенного здесь примера выполнения другие возможности проработки.

Так, число отдельных камер охлаждающего устройства можно варьировать. Например, может быть предусмотрена только одна охлаждающая камера или также несколько охлаждающих камер D. Далее пеноотстойная камера С может быть разделена на несколько отсеков.

Вместо масла может применяться другая подходящая жидкость, также обеспечивающая достижение амортизирующего действия.

Вместо или дополнительно к охлаждающим ребрам 321 на корпусе 32 амортизатора может быть предусмотрено также постороннее охлаждение.

Амортизатор 1 высокой эффективности, согласно изобретению, может использоваться для разнообразных целей и пригоден, в частности, для транспортных средств, например безрельсовых транспортных средств для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ.

Благодаря изобретению создан, таким образом, амортизатор 1 высокой эффективности для транспортных средств, содержащий поршень 23, установленный с возможностью герметичного скольжения в трубе 36 корпуса 32 амортизатора, причем поршень 23 с принудительной циркуляцией жидкости воздействует на жидкость в рабочих полостях А и В и для амортизации удара вытесняет ее через сопло соплового устройства 38 с возможностью преобразования энергии колебаний в тепло. Согласно изобретению, нагретую таким образом жидкость направляют во встроенное в амортизатор 1 высокой эффективности охлаждающее устройство. Это охлаждающее устройство может иметь пеноотстойно-охлаждающую камеру С, в которой пена, возможно, вспененного масла может осесть. Через охлаждающие камеры D, связанные дроссельным устройством 4 с пеноотстойно-охлаждающей камерой С, свободное от пены масло может быть направлено во всасывающе-охлаждающую камеру Е и далее во всасывающий канал F. Оттуда оно поступает в рабочую полость А амортизатора 1. Амортизатор 1 высокой эффективности, согласно изобретению, надежным образом исключает, тем самым, попадание вспененного масла в рабочую полость А или В, чем можно эффективно предотвратить снижение работоспособности из-за низкой вязкости масляной пены. К тому же амортизатор 1 высокой эффективности отличается очень компактной и простой конструкцией.

Формула изобретения

1. Амортизатор (1) высокой эффективности для транспортных средств, содержащий поршень (23) двустороннего действия, установленный герметично с возможностью скольжения в трубе (36) корпуса (32) амортизатора, причем поршень (23) с принудительной циркуляцией жидкости имеет возможность воздействия на жидкость в рабочих полостях (А, В) и для амортизации удара имеет возможность вытеснения ее через сопловое устройство (38) с возможностью преобразования энергии колебаний в тепло, что, возможно, приводит к вспениванию жидкости, причем амортизатор (1) высокой эффективности содержит далее охлаждающее устройство (С, D, Е), к которому имеется возможность подачи вытесненной жидкости, причем имеется возможность отбора охлажденной жидкости из охлаждающего устройства (С, D, Е) через выполненный в корпусе (32) амортизатора всасывающий канал (F) и подачи к рабочим полостям (А, В), отличающийся тем, что охлаждающее устройство (С, D, E) выполнено в амортизаторе (1) высокой эффективности и расположено в виде, по меньшей мере, двух камер между корпусом (32) амортизатора и трубой (36), которые взаимодействуют со всасывающим каналом (F), по меньшей мере, через одно дроссельное устройство (4, 5).

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две камеры охлаждающего устройства (С, D, Е) расположены со стороны периферии рядом между корпусом (32) амортизатора и трубой (36).

3. Амортизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что охлаждающее устройство имеет одну пеноотстойную камеру (С) и две охлаждающие камеры (D), причем пеноотстойная камера (С) расположена рядом с обеими охлаждающими камерами (D) и взаимодействует с ними также соответственно через дроссельное устройство (4), причем охлаждающие камеры (D) взаимодействуют каждая через дроссельное устройство (5) с всасывающе-охлаждающей камерой (Е) и за счет этого - с всасывающим каналом (F).

4. Амортизатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно дроссельное устройство (4, 5) выполнено в виде щели между камерами (С, D, E) охлаждающего устройства.

5. Амортизатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно дроссельное устройство (4, 5) выполнено с такими размерами, что возможно перетекание только, в основном, свободной от пены жидкости.

6. Амортизатор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в зоне всасывания поршня (23) выполнен всасывающий клапан (37), который взаимодействует с всасывающим каналом (F), однако отделен от охлаждающего устройства (С, D, Е) стенкой (323).

7. Амортизатор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что корпус (32) амортизатора выполнен с охлаждающими ребрами (321).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3