RU2297561C2 - Hydraulic shock absorber of automobile suspension - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering; suspensions.

SUBSTANCE: proposed suspension hydraulic shock absorber has hydraulic cylinder, rod with piston, throttling holes made in piston, and compression valve and rebound valves. Sock absorber contains additionally external liquid flow main line secured between upper and lower spaces of hydraulic cylinder, with compression bypass spring valve and rebound bypass spring valve installed in parallel with external main line and device to adjust compression ratio of springs of bypass valves. Said device includes step motor and worms with floating nuts installed in compression and rebound valve housings, worms being mechanically coupled with step motor. Worms with floating nuts are set into rotation by step motor simultaneously, owing to corresponding arrangement of bypass valves, and provide synchronous adjustment of compression ratio of valve springs owing to translational displacements of floating nuts along worms. Shock absorber has control unit electrically coupled with step motor.

EFFECT: provision of adjustment of resistance of shock absorber depending on required smoothness, accuracy and operative control within required range owing to adjustment of are of cross section of throttling holes.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области систем подрессоривания (подвесок) автомобильных транспортных средств.The invention relates to the field of suspension systems (suspensions) of automobile vehicles.

Известен двухтрубный гидравлический амортизатор подвески автомобиля (1), содержащий гидроцилиндр, шток с поршнем, компенсационную камеру в виде цилиндрической оболочки, охватывающей гидроцилиндр, заполненный жидкостью и газом и имеющий гидравлическую связь с нижней полостью гидроцилиндра, а также перепускной клапан сжатия, установленный в поршне, разгрузочный клапан сжатия, установленный в нижнем днище гидроцилиндра, калиброванные отверстия в нижнем днище гидроцилиндра для гидравлической связи с компенсационной камерой, дроссельные калиброванные отверстия в поршне, разгрузочный клапан отдачи, установленный в поршне.A two-pipe hydraulic shock absorber of a car suspension (1) is known, comprising a hydraulic cylinder, a rod with a piston, a compensation chamber in the form of a cylindrical shell covering a hydraulic cylinder filled with liquid and gas and having a hydraulic connection with the lower cavity of the hydraulic cylinder, as well as a bypass compression valve installed in the piston, compression relief valve installed in the bottom of the hydraulic cylinder, calibrated holes in the bottom of the hydraulic cylinder for hydraulic communication with the compensation chamber, throttle calibrated bore in the piston; recoil relief valve installed in the piston.

Известен однотрубный гидравлический амортизатор подвески автомобиля (1), содержащий гидроцилиндр, шток с поршнем, компенсационную пневматическую камеру, последовательно присоединенную к гидроцилиндру вместо верхнего днища и отделенную от него плавающем поршнем, а также дисковые перепускные клапаны сжатия и отдачи, установленные в поршне, и дроссельные отверстия, выполненные на поверхности контакта поршня с гидроцилиндром.A single-tube hydraulic shock absorber of a car suspension (1) is known, comprising a hydraulic cylinder, a rod with a piston, a compensating pneumatic chamber, sequentially connected to the hydraulic cylinder instead of the upper bottom and separated from it by a floating piston, as well as disk bypass compression and return valves installed in the piston and throttle holes made on the contact surface of the piston with the hydraulic cylinder.

Известны однотрубные гидравлические амортизаторы (2), отличающиеся от предыдущего тем, что между гидроцилиндром и компенсационной камерой устанавливается либо эластичная разделительная перегородка, либо жесткая разделительная перегородка с клапанами.Monotube hydraulic shock absorbers (2) are known, which differ from the previous one in that either an elastic dividing wall or a rigid dividing wall with valves is installed between the hydraulic cylinder and the compensation chamber.

Общим недостатком названных устройств является то, что их конструкции не обеспечивают и в принципе не позволяют реализовать необходимое для существенного повышения плавности хода автомобилей регулирование сопротивления амортизатора в зависимости от скорости давления и дорожных условий (3).A common drawback of these devices is that their designs do not provide and, in principle, do not allow the shock absorber resistance regulation, necessary for a significant increase in car ride smoothness, to depend on pressure speed and road conditions (3).

В настоящее время известно достаточно большое количество патентных материалов по регулируемым амортизаторам (4, 5, 6, 7). Однако в них регулирование сопротивления осуществляется либо только лишь для расширения возможностей применения одного типа амортизатора на различных автомобилях, либо по очень косвенным критериям, напрямую не связанным с уровнем колебаний подрессоренной и неподрессоренной частей автомобиля (например, по скорости перемещения поршня в цилиндре, по уровню перемещений поршня).Currently, a fairly large number of patent materials on adjustable shock absorbers are known (4, 5, 6, 7). However, in them the regulation of resistance is carried out either only to expand the possibilities of using one type of shock absorber on various cars, or according to very indirect criteria that are not directly related to the level of vibrations of the sprung and unsprung parts of the car (for example, by the speed of movement of the piston in the cylinder, by the level of movements piston).

С точки зрения основы и простоты конструкции наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гидравлический амортизатор (8), содержащий гидроцилиндр, шток с поршнем, выполненные в поршне дроссельные отверстия, установленные в нем разгрузочный клапан отдачи.From the point of view of the basis and simplicity of the design, the closest to the proposed technical solution is a hydraulic shock absorber (8) containing a hydraulic cylinder, a rod with a piston, throttle openings made in the piston, and a discharge relief valve installed in it.

Выполненные авторами исследования (3) позволили установить, что амортизатор должен обеспечивать широкий диапазон, плавность, достаточную точность и высокую оперативность регулирования силы сопротивления. Эти требования могут быть удовлетворены только за счет регулирования площади проходных сечений дроссельных отверстий. Конструкции названных устройств не позволяют решить эту задачу.The studies performed by the authors of (3) made it possible to establish that the shock absorber should provide a wide range, smoothness, sufficient accuracy, and high efficiency in regulating the resistance force. These requirements can only be satisfied by adjusting the area of the orifice sections of the throttle openings. The design of these devices does not allow to solve this problem.

Целью изобретения является разработка конструкции гидравлического амортизатора подвески автомобиля, обеспечивающей регулирование его сопротивления с требуемыми диапазоном, плавностью, точностью и оперативностью за счет регулирования площади проходных сечений дроссельных отверстий.The aim of the invention is to develop the design of a hydraulic shock absorber for the vehicle’s suspension, which ensures the regulation of its resistance with the required range, smoothness, accuracy and efficiency due to the regulation of the area of the passage sections of the throttle holes.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом амортизаторе подвески автомобиля, содержащем гидроцилиндр, шток с поршнем, выполненные в поршне дроссельные отверстия, установленные в нем разгрузочный клапан сжатия и разгрузочный клапан отдачи, введены внешняя магистраль перетекания жидкости, укрепленная между верхней и нижней полостями гидроцилиндра с параллельно установленными в ней пружинными клапаном перепуска сжатия и клапаном перепуска отдачи, устройство регулирования степени сжатия пружин перепускных клапанов, включающее в себя шаговый мотор и механически связанные с ним червяки с плавающими гайками, установленные в корпусах клапанов сжатия и отдачи.This goal is achieved by the fact that in the hydraulic shock absorber of the vehicle’s suspension containing a hydraulic cylinder, a rod with a piston, throttle openings made in the piston, a compression relief valve and a discharge relief valve installed in it, an external fluid flow line is inserted, fortified between the upper and lower cavities of the hydraulic cylinder with parallel installed spring compression bypass valve and recoil bypass valve, device for controlling the compression ratio of the bypass valve springs, including yuschee a stepping motor and is mechanically associated with the worms floating nut mounted in the housing compression valves and recoil.

Новизна предлагаемого гидравлического амортизатора подвески автомобиля состоит в том, что в нем применяются внешняя магистраль перетекания жидкости между верхней и нижней полостями гидроцилиндра с параллельно установленными в ней пружинными клапаном перепуска сжатия и клапаном перепуска отдачи, устройство регулирования степени сжатия пружин перепускных клапанов, включающее в себя шаговый мотор и механически связанные с ним червяки с плавающими гайками, установленные в корпусах клапанов сжатия и отдачи, приводимые во вращение шаговым мотором одновременно за счет соответствующего расположения перепускных клапанов и обеспечивающие синхронное регулирование степени сжатия пружин клапанов за счет поступательных смещений плавающих гаек вдоль червяков, и блок управления, электрически связанный с шаговым мотором.The novelty of the proposed hydraulic shock absorber of the car suspension is that it uses an external fluid flow line between the upper and lower cavities of the hydraulic cylinder with a spring compression bypass valve and a recoil bypass valve installed in it, a device for controlling the compression ratio of the bypass valve springs, including a step motor and worms with floating nuts mechanically connected to it, installed in the bodies of compression and recoil valves, driven by rotation of steps motor at the same time due to the appropriate location of the bypass valves and providing synchronous control of the compression ratio of the valve springs due to the translational displacements of the floating nuts along the worms, and a control unit electrically connected to the stepper motor.

На чертеже изображена конструктивная схема амортизатора. В состав амортизатора входят: гидроцилиндр 1, шток с поршнем 2, выполненные в поршне дроссельные отверстия 3, установленные в поршне разгрузочный клапан сжатия 4 и разгрузочный клапан отдачи 5, внешняя магистраль перетекания жидкости 6 между верхней и нижней полостями гидроцилиндра 1 с параллельно установленными в ней пружинными клапаном перепуска сжатия 7 и клапаном перепуска отдачи 8, устройство регулирования степени сжатия пружин перепускных клапанов 9, включающее в себя шаговый мотор 10 и механически связанные с ним червяки 11, 12 с плавающими гайками 13, 14, установленные в корпусах клапанов сжатия 7 и отдачи 8, приводимые во вращение шаговым мотором 9 одновременно за счет соответствующего расположения перепускных клапанов 7, 8 и обеспечивающие синхронное регулирование степени сжатия пружин клапанов 7, 8 за счет поступательных смещений плавающих гаек 13, 14 вдоль червяков 11, 12, и блок управления 15, электрически связанный с шаговым мотором 10.The drawing shows a structural diagram of a shock absorber. The shock absorber includes: a hydraulic cylinder 1, a rod with a piston 2, throttle openings 3 made in the piston, a compression relief valve 4 installed in the piston, and a discharge relief valve 5, an external fluid flow line 6 between the upper and lower cavities of the hydraulic cylinder 1 with parallel installed in it a compression bypass spring valve 7 and a recoil bypass valve 8, a device for controlling the compression ratio of the bypass valve springs 9, including a stepper motor 10 and floating worms 11, 12 mechanically connected to it with nuts 13, 14 installed in the bodies of the compression valves 7 and recoil 8, driven by a stepper motor 9 at the same time due to the corresponding arrangement of the bypass valves 7, 8 and providing synchronous adjustment of the compression ratio of the valve springs 7, 8 due to the translational displacement of the floating nuts 13 , 14 along the worms 11, 12, and a control unit 15 electrically connected to the stepper motor 10.

Работа амортизатора осуществляется следующим образом.The shock absorber is as follows.

При плавном сжатии посредством магистрали 6, перепускного клапана 7 и дроссельных отверстий 3 под давлением жидкость перетекает из верхней полости гидроцилиндра 1 в его нижнюю полость. При этом основное дроссилирование жидкости осуществляется клапаном 7. Степень дросселирования определяется степенью сжатия пружины, от которой зависит высота открытия клапана.During smooth compression by means of line 6, bypass valve 7 and throttle openings 3 under pressure, fluid flows from the upper cavity of the hydraulic cylinder 1 into its lower cavity. In this case, the main throttling of the liquid is carried out by the valve 7. The degree of throttling is determined by the compression ratio of the spring, on which the opening height of the valve depends.

При резком сжатии давление в верхней полости гидроцилиндра 1 существенно возрастает и открывается разгрузочный клапан 4. В результате увеличение силы сопротивления амортизатора замедляется. При плавной отдаче посредством магистрали 6, перепускного клапана 8 и дроссельных отверстий 3 под давлением жидкость перетекает из нижней полости гидроцилиндра 1 в его верхнюю полость. При этом основное дросселирование жидкости осуществляется клапаном 8.With sharp compression, the pressure in the upper cavity of the hydraulic cylinder 1 increases significantly and the discharge valve 4 opens. As a result, the increase in the resistance force of the shock absorber slows down. With a smooth return through line 6, the bypass valve 8 and the throttle holes 3 under pressure, the fluid flows from the lower cavity of the hydraulic cylinder 1 into its upper cavity. In this case, the main throttling of the liquid is carried out by the valve 8.

При резкой отдаче давление в нижней полости гидроцилиндра 1 существенно возрастает и открывается разгрузочным клапаном 5, обеспечивая этим значительное снижение силы сопротивления амортизатора. Регулирование силы сопротивления амортизатора осуществляется регулированием степени сжатия пружин клапанов 7, 8, так как от нее зависит высота открытия клапанов и, следовательно, площадь их проходных сечений.With a sharp return, the pressure in the lower cavity of the hydraulic cylinder 1 increases significantly and opens with an unloading valve 5, thereby providing a significant reduction in the resistance force of the shock absorber. The regulation of the resistance force of the shock absorber is carried out by adjusting the compression ratio of the valve springs 7, 8, since the opening height of the valves and, consequently, the area of their passage sections depends on it.

При необходимости уменьшения силы сопротивления амортизатора с блока управления 15 подается команда на шаговый мотор 10, который поварачивает червяки 11, 12 на заданный угол. При этом плавающие гайки 13, 14 перемещаются вдоль червяков 11, 12 так, что ослабляют сжатие пружин клапанов 7, 8, способствуя тем самым их большему открытию и таким образом уменьшению гидравлического сопротивления.If it is necessary to reduce the resistance force of the shock absorber, a command is sent from the control unit 15 to the stepper motor 10, which rotates the worms 11, 12 by a predetermined angle. While the floating nuts 13, 14 are moved along the worms 11, 12 so that they weaken the compression of the springs of the valves 7, 8, thereby contributing to their greater opening and thus reducing hydraulic resistance.

При необходимости увеличения силы сопротивления амортизатора с помощью блока управления 15 и шагового мотора 10 червяки 11, 12 поворачиваются в противоположную сторону. Соответственно плавающие гайки 13, 14 усиливают сжатие пружин клапанов 7, 8, уменьшая тем самым степень их открытия и таким образом увеличивая гидравлическое сопротивление.If necessary, increase the resistance force of the shock absorber using the control unit 15 and the stepper motor 10, the worms 11, 12 are rotated in the opposite direction. Accordingly, the floating nuts 13, 14 increase the compression of the springs of the valves 7, 8, thereby reducing the degree of their opening and thus increasing the hydraulic resistance.

Применение шагового мотора 10 позволяет обеспечить достаточную плавность, высокие точность и оперативность регулирования силы сопротивления амортизатора. Диапазон регулирования определяется жесткостью пружин и рабочим ходом плавающих гаек 13, 14 перепускных клапанов 7, 8.The use of a stepper motor 10 allows for sufficient smoothness, high accuracy and speed of regulation of the resistance force of the shock absorber. The control range is determined by the stiffness of the springs and the stroke of the floating nuts 13, 14 bypass valves 7, 8.

Конструкция предлагаемого гидравлического амортизатора подвески автомобиля позволяет с достаточными глубиной, плавностью, точностью и оперативностью регулировать силу его сопротивления и за счет этого существенно влиять на снижение уровня колебаний подрессоренных и неподрессоренных частей автомобилей.The design of the proposed hydraulic shock absorber of the vehicle suspension allows with sufficient depth, smoothness, accuracy and efficiency to adjust the strength of its resistance and thereby significantly affect the reduction in the level of vibration of sprung and unsprung parts of cars.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Осепчуков В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - с.с.262...264.1. Osepchukov V.V., Frumkin A.K. Car: Structural analysis, calculation elements. - M.: Mechanical Engineering, 1989.- p. 262 ... 264.

2. Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей, - М.: Машиностроение, 1969. - с.143.2. Derbaremdiker A.D. Hydraulic shock absorbers of automobiles, - M.: Mechanical Engineering, 1969. - p.143.

3. Павлов Г.А., Терехов В.Ф., Царьков А.Н. Адаптивное управление жесткостью и демпфированием систем подрессоривания автомобильных транспортных средств/ Машиностроитель. 2001. №2. С.8...13.3. Pavlov G.A., Terekhov V.F., Tsarkov A.N. Adaptive management of stiffness and damping of suspension systems for automobile vehicles / Mechanical engineer. 2001. No2. C.8 ... 13.

4. Дембаремдикер А.Д. Устройство для регулирования сопротивления амортизатора подвески транспортного средства. А.С. СССР №239809, 1964.4. Dembaremdeker A.D. A device for regulating the resistance of a shock absorber of a vehicle suspension A.S. USSR No. 239809, 1964.

5. Carton John E. Self - adapting spring suspension system for vehicles. Патент США №3666288, MK BGOG 11/26, 1972/5. Carton John E. Self - adapting spring suspension system for vehicles. U.S. Patent No. 3666288, MK BGOG 11/26, 1972 /

6. Marston W.W. Fluig actuated suspension device for vehicles, aicraft and the like. Патент США №2521074, НК 267-64, 19506. Marston W.W. Fluig actuated suspension device for vehicles, aicraft and the like. US patent No. 2521074, NK 267-64, 1950

7. Amortisseur hydrauligue progressif. Заявка ¹21220237, Франция.7. Amortisseur hydrauligue progressif. Application ¹ 21220237, France.

8. Степанченко Э.П., Фагалеев П.П. Технологическое оборудование: Основы конструкции и расчета базовых машин. - М.: МО СССР, 1986. - c.237.8. Stepanchenko E.P., Fagaleev P.P. Technological equipment: Fundamentals of design and calculation of basic machines. - M.: USSR Ministry of Defense, 1986.- p. 237.

Claims (1)

Гидравлический амортизатор подвески автомобиля, содержащий гидроцилиндр, шток с поршнем, выполненные в поршне дроссельные отверстия, установленные в нем разгрузочный клапан сжатия и разгрузочный клапан отдачи, отличающийся тем, что введены внешняя магистраль перетекания жидкости, укрепленная между верхней и нижней полостями гидроцилиндра с параллельно установленными в ней пружинными клапаном перепуска сжатия и клапаном перепуска отдачи, устройство регулирования степени сжатия пружин клапанов перепуска, включающее в себя шаговый мотор и механически связанные с ним червяки с плавающими гайками, установленные в корпусах клапана перепуска сжатия и клапана перепуска отдачи, приводимые во вращение шаговым мотором одновременно за счет соответствующего расположения клапанов перепуска и обеспечивающие синхронное регулирование степени сжатия пружин клапанов перепуска за счет поступательных смещений плавающих гаек вдоль червяков, и блок управления, электрически связанный с шаговым мотором.The hydraulic shock absorber of the vehicle’s suspension, comprising a hydraulic cylinder, a piston rod, throttle openings made in the piston, a compression relief valve and a discharge relief valve installed in it, characterized in that an external fluid flow line is inserted, reinforced between the upper and lower cavities of the hydraulic cylinder with parallel mounted in a spring compression bypass valve and a recoil bypass valve, a device for controlling the compression ratio of the bypass valve springs, including a step a torus and worms with floating nuts mechanically connected to it, installed in the bodies of the bypass compression valve and the bypass valve, driven by a stepper motor at the same time due to the corresponding arrangement of the bypass valves and providing synchronous control of the compression ratio of the bypass valve springs due to the translational displacement of the floating nuts along worms, and a control unit electrically connected to the stepper motor.