RU211255U1

RU211255U1 - Vehicle seat suspension

Info

Publication number: RU211255U1
Application number: RU2022104102U
Authority: RU
Inventors: Олег Иванович Поливаев; Алексей Николаевич Кузнецов; Алексей Владиславович Лощенко; Дмитрий Борисович Болотов
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2022-05-26

Abstract

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам сидений автомобилей и тракторов сельскохозяйственного назначения. Подвеска сиденья транспортного средства содержит гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, основание сиденья, соединенное с гидроцилиндром, который посредством штока связан с каркасом сиденья. Штоковая полость гидроцилиндра соединена посредством регулируемого дросселя с одним, а поршневая с двумя гидропневматическими аккумулятороми, гидравлическая полость первого из них соединена с поршневой полостью гидроцилиндра, а его пневматическая полость сообщается с клапаном сброса давления, нагнетательным клапаном и через него с ресивером. Второй гидропневматический аккумулятор связан посредством блокировочного клапана с поршневой полостью гидроцилиндра, а его пневматическая полость, также связана через блокировочный клапан с клапаном нагнетания и сброса давления. Все клапаны и регулируемый дроссель управляются электронным блоком управления, в зависимости от интенсивности колебаний поступающих от датчиков виброускорений моста, вибрации и перемещения сиденья. 2 ил.

The utility model relates to transport engineering, namely to the suspension of seats of cars and tractors for agricultural purposes. Vehicle seat suspension comprises a hydraulic cylinder with a piston with a rod installed in it, a seat base connected to the hydraulic cylinder, which is connected to the seat frame by means of a rod. The rod end of the hydraulic cylinder is connected by means of an adjustable throttle to one, and the piston end to two hydropneumatic accumulators, the hydraulic end of the first of them is connected to the piston end of the hydraulic cylinder, and its pneumatic end communicates with the pressure relief valve, the delivery valve and through it with the receiver. The second hydropneumatic accumulator is connected by means of a blocking valve to the piston cavity of the hydraulic cylinder, and its pneumatic cavity is also connected through the blocking valve to the injection and pressure relief valve. All valves and adjustable throttle are controlled by an electronic control unit, depending on the intensity of oscillations coming from the vibration acceleration sensors of the bridge, vibration and seat movement. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам сидений автомобилей и тракторов сельскохозяйственного назначения.The utility model relates to transport engineering, namely to the suspension of seats of cars and tractors for agricultural purposes.

Известна конструкция активной подвески сиденья транспортного средства, содержащая цилиндрическую пружину, установленную между основанием и верхней парой планок подвески сиденья, гидравлический демпфер, датчик амортизатора (электронный преобразователь), установленный между основанием и каркасом сиденья, а также датчик ускорений (виброакселерометр), электронный блок управления и датчик положения (реохордный резистор), установленный между основанием и каркасом подвески сиденья (аналог, описание к RU 139995 U1, B60N 2/50 27.04.2014 Бюл. №12).A well-known design of the active suspension of the vehicle seat, containing a coil spring installed between the base and the upper pair of seat suspension bars, a hydraulic damper, a shock absorber sensor (electronic converter) installed between the base and the seat frame, as well as an acceleration sensor (vibration accelerometer), an electronic control unit and a position sensor (reochord resistor) installed between the base and the seat suspension frame (analogue, description to RU 139995 U1, B60N 2/50 27.04.2014 Bull. No. 12).

Недостатком известной конструкции является то, что цилиндрическая пружина, установленная между основанием и верхней парой планок, имеет линейную характеристику и это вызывает резонансные колебания на отдельных режимах работы даже при наличии демпфера, снабженного магнитореологической жидкостью, что приводит к утомляемости оператора.The disadvantage of the known design is that the coil spring installed between the base and the upper pair of bars has a linear characteristic and this causes resonant oscillations in certain operating modes even in the presence of a damper supplied with a magnetorheological fluid, which leads to operator fatigue.

Известна конструкция подвески сиденья транспортного средства выбранная в качестве прототипа, включающая гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, сообщенным с гидропневматическим аккумулятором, ресивер, регулируемый дроссель, датчик перемещения сиденья, датчик вибрации сиденья, датчик виброускорений моста, установленный на мосту под кабиной транспортного средства, при этом пневматическая полость гидропневматического аккумулятора имеет клапан сброса давления, нагнетательный клапан и ресивер, а регулируемый дроссель связан с электронным блоком управления, который взаимодействует с датчиком виброускорений сиденья, датчиком перемещения сиденья, датчиком вибрации моста, нагнетательным клапаном и клапаном сброса давления (описание к RU 186837 U1, B60N 2/52, опубл. 05.02.2019 Бюл. №4).A well-known suspension design of a vehicle seat is selected as a prototype, including a hydraulic cylinder with a piston installed in it with a rod communicated with a hydropneumatic accumulator, a receiver, an adjustable throttle, a seat displacement sensor, a seat vibration sensor, a bridge vibration acceleration sensor mounted on a bridge under the vehicle cab , while the pneumatic cavity of the hydropneumatic accumulator has a pressure relief valve, a discharge valve and a receiver, and an adjustable throttle is connected to an electronic control unit that interacts with a seat vibration acceleration sensor, a seat displacement sensor, a bridge vibration sensor, a discharge valve and a pressure relief valve (description to RU 186837 U1, B60N 2/52, published 05.02.2019 Bull. No. 4).

Недостатком данной конструкции подвески является ограниченный динамический диапазон регулирования упругих свойств одним гидропневматическим аккумулятором. Это приводит к снижению эксплуатационных возможностей транспортного средства при переезде препятствий, сложных рельефах и при возникновении резонансных колебаний.The disadvantage of this suspension design is the limited dynamic range of elastic properties of one hydropneumatic accumulator. This leads to a decrease in the operational capabilities of the vehicle when crossing obstacles, difficult terrain and in the event of resonant vibrations.

Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик, за счет расширения динамического диапазона, путем обеспечения оптимального динамического регулирования упругодемпфирующих свойств подвески на всех скоростных диапазонах работы транспортной машины. Так как, при изменении профиля дороги необходимо изменение жесткости и демпфирования в подвеске, сохраняя при этом уровни вибрации в пределах нормы.The objective of the utility model is to improve performance by expanding the dynamic range by providing optimal dynamic control of the elastic damping properties of the suspension at all speed ranges of the transport vehicle. Since, when changing the road profile, it is necessary to change the stiffness and damping in the suspension, while maintaining vibration levels within the normal range.

Технический результат - повышение эффективности гашения вертикальных колебаний оператора на подвеске сиденья при выполнении всего спектра работ (транспортные, посев, переезд препятствий и целый ряд других работ).The technical result is an increase in the efficiency of damping the operator's vertical oscillations on the seat suspension when performing the entire range of work (transport, sowing, crossing obstacles and a number of other works).

Технический результат достигается тем, что подвеска сиденья транспортного средства, включающая в себя гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, поршневая полость которого сообщается с гидравлической полостью гидропневматического аккумулятора, а его пневматическая полостью связана с клапаном сброса давления, нагнетательным клапаном и через него с ресивером, регулируемый дроссель связан с электронным блоком управления, который взаимодействует с датчиками виброускорений и перемещения сиденья, вибрации моста, нагнетательным клапаном и клапаном сброса давления, при этом подвеска дополнительно снабжена двумя гидропневматическими аккумуляторами, первый гидравлической полостью связан со штоковой полостью гидроцилиндра, посредством регулируемого дросселя, второй гидравлической полостью через блокировочный клапан связан с поршневой полостью гидроцилиндра, а его пневматическая полость, также через блокировочный клапан соединена с клапаном нагнетания и сброса давления воздуха, блокировочные клапаны выполнены с возможностью взаимодействия с электронным блоком управления.The technical result is achieved by the fact that the suspension of the vehicle seat, including a hydraulic cylinder with a piston installed in it with a rod, the piston cavity of which communicates with the hydraulic cavity of the hydropneumatic accumulator, and its pneumatic cavity is connected to the pressure relief valve, the discharge valve and through it to the receiver , an adjustable throttle is connected to an electronic control unit that interacts with sensors for vibration acceleration and seat movement, axle vibration, a discharge valve and a pressure relief valve, while the suspension is additionally equipped with two hydropneumatic accumulators, the first hydraulic cavity is connected to the rod end of the hydraulic cylinder through an adjustable throttle, the second hydraulic cavity through the blocking valve is connected to the piston cavity of the hydraulic cylinder, and its pneumatic cavity, also through the blocking valve, is connected to the valve for pumping and relieving air pressure, blocking face valves are made with the possibility of interaction with the electronic control unit.

На фиг. 1 схематично представлена подвеска сиденья. In FIG. 1 is a schematic representation of the seat suspension.

На фиг. 2 - зависимость величины нагружающего усилия от хода подвески.In FIG. 2 - dependence of the magnitude of the loading force on the suspension travel.

Подвеска сиденья транспортного средства состоит из сиденья 1, гидроцилиндра 2 с установленным в нем поршнем 3, со штоком 4. Основание подвески сиденья 5 связано с гидроцилиндром 2, который посредством штока 4 жестко связан с каркасом сиденья 1. Гидроцилиндр имеет две полости - поршневую 6 и штоковую 7, расположенные по обе стороны поршня.The vehicle seat suspension consists of a seat 1, a hydraulic cylinder 2 with a piston 3 installed in it, with a rod 4. The base of the seat suspension 5 is connected to the hydraulic cylinder 2, which is rigidly connected to the seat frame 1 by means of a rod 4. The hydraulic cylinder has two cavities - piston 6 and rod 7, located on both sides of the piston.

При этом штоковая полость 7, посредством магистрали 8, соединена через регулируемый дроссель 9, с одним гидропневматическим аккумулятором 10, который имеет гидравлическую 11 и пневматическую 12 полости. Поршневая полость гидроцилиндра 6, через магистраль 13, соединена с двумя гидропневматическими аккумуляторами 14 и 15, гидравлическая полость 16, первого из них 14, соединена напрямую с полостью 6 гидроцилиндра 2, при этом его пневматическая полость 17 сообщается с клапаном сброса давления 18, а через клапан нагнетания 19 с ресивером 20. Второй гидропневматический аккумулятор 15, гидравлической полостью 21, связан с поршневой полостью 6 гидроцилиндра 2, через блокировочный клапан 22, а его пневматическая полость 23 соединена также через блокировочный клапан 24, с клапанами нагнетания 19 и сброса давления воздуха 18, а также с пневматической полостью 17 гидропневмоаккумулятора 14. Клапаны сброса давления 18, нагнетания 19 и блокировочные 22 и 24 выполнены электропневматическими. Регулируемый дроссель 9, а также клапаны 18, 19, 22 и 24 сообщаются с электронным блоком управления (ЭБУ) 25. Датчики перемещения сиденья 26, виброускорений моста 27 и виброускорений сиденья 28, также соединены с ЭБУ 25. Пневматическая полость 12 аккумулятора 10 заполнена азотом под давлением, а пневматические полости 17 и 22 аккумуляторов 14 и 15 заполнены воздухом, также под давлением из ресивера 20.In this case, the rod cavity 7, through the line 8, is connected through an adjustable throttle 9, with one hydropneumatic accumulator 10, which has a hydraulic cavity 11 and a pneumatic cavity 12. The piston cavity of the hydraulic cylinder 6, through the line 13, is connected to two hydropneumatic accumulators 14 and 15, the hydraulic cavity 16, the first of them 14, is connected directly to the cavity 6 of the hydraulic cylinder 2, while its pneumatic cavity 17 communicates with the pressure relief valve 18, and through discharge valve 19 with a receiver 20. The second hydropneumatic accumulator 15, hydraulic cavity 21, is connected to the piston cavity 6 of the hydraulic cylinder 2 through the blocking valve 22, and its pneumatic cavity 23 is also connected through the blocking valve 24, with the valves for supplying 19 and depressurizing air 18 , as well as with the pneumatic cavity 17 of the hydropneumatic accumulator 14. The pressure relief valves 18, injection 19 and blocking valves 22 and 24 are made electropneumatic. Adjustable throttle 9, as well as valves 18, 19, 22 and 24 communicate with the electronic control unit (ECU) 25. Seat displacement sensors 26, axle vibration accelerations 27 and seat vibration accelerations 28 are also connected to the computer 25. The pneumatic cavity 12 of the battery 10 is filled with nitrogen under pressure, and the pneumatic cavities 17 and 22 of the accumulators 14 and 15 are filled with air, also under pressure from the receiver 20.

Подвеска работает следующим образом. При посадке водителя на сиденье производится оценка передаточной функции системы «мост-подвеска-кабина». Цифровая оценка данной передаточной функции сохраняется в весовых коэффициентах блока управления. После проведения калибровки можно начинать непосредственную эксплуатацию транспортного средства.The suspension works as follows. When the driver sits on the seat, the transfer function of the "bridge-suspension-cabin" system is evaluated. The digital estimate of this transfer function is stored in the weight coefficients of the control unit. After the calibration, you can begin the direct operation of the vehicle.

При включении зажигания и в зависимости от веса оператора включается режим автоматической подстройки высоты положения подвески сиденья. При этом ЭБУ считывает сигнал с датчика перемещения 26 и, в зависимости от отклонения положения подрессоренной части сиденья от центрального положения, происходит подача сигнала на регулируемый дроссель 9 и клапаны 18, 19, 22 и 24. Сам вес водителя будет компенсироваться гидропневмоаккумуляторами 14 и 15, а при необходимости ЭБУ подает сигнал на клапан сброса давления 18 при движении вниз. При необходимости движения вверх, открывается клапан нагнетания 19 и воздух поступает из ресивера 20 в пневматические полости гидропневмоаккумуляторов 14 и 15. Корректировка положения оператора прекращается при установлении подрессоренной части подвески сиденья в центральном положении.When the ignition is turned on and depending on the weight of the operator, the mode of automatic adjustment of the height of the seat suspension position is activated. In this case, the ECU reads the signal from the displacement sensor 26 and, depending on the deviation of the position of the sprung part of the seat from the central position, a signal is sent to the adjustable throttle 9 and valves 18, 19, 22 and 24. The weight of the driver itself will be compensated by hydropneumatic accumulators 14 and 15, and if necessary, the ECU sends a signal to the pressure relief valve 18 when moving down. If it is necessary to move upward, the discharge valve 19 opens and air flows from the receiver 20 into the pneumatic cavities of the hydropneumatic accumulators 14 and 15. Correction of the operator's position stops when the sprung part of the seat suspension is set in the central position.

В процессе движения транспортного средства подвеска сиденья подвергается воздействием вибрации, возникающей при преодолении неровностей дорожного покрытия. Это воздействие от пневматических шин передается, через мост, на основание 5 и само сиденье 1. Колебания моста фиксируются датчиком виброускорений 27, сигнал с которого поступает в ЭБУ 25. Этот сигнал, а также предварительно полученная передаточная функция системы «мост-подвеска-кабина», позволяет блоку управления рассчитать предполагаемое направление и уровень ускорений, которые передаются на основание подвески сиденья 5, а также оценить время передачи данных ускорений. Также блок управления 25, получает сигнал с датчика перемещения сиденья 26, который говорит о текущем положении водителя. Основываясь на величине ожидаемых виброускорений, передаваемых от пола кабины к сиденью и текущем положении сиденья ЭБУ, согласно заложенному алгоритму, подбирает наиболее оптимальную величину упругодемпфирующих свойств подвески сиденья и формирует управляющий сигнал, который позволит соответствующим образом изменить проходное сечение регулируемого дросселя 9, и клапанов 18, 19, 22 и 24 при штатном режиме работы.While the vehicle is in motion, the seat suspension is exposed to vibrations that occur when overcoming the unevenness of the road surface. This effect from the pneumatic tires is transmitted through the bridge to the base 5 and the seat 1 itself. The vibrations of the bridge are recorded by the vibration acceleration sensor 27, the signal from which is fed to the computer 25. This signal, as well as the previously obtained transfer function of the "bridge-suspension-cabin" system , allows the control unit to calculate the expected direction and level of accelerations that are transmitted to the base of the seat suspension 5, as well as to estimate the transmission time of the acceleration data. Also, the control unit 25 receives a signal from the seat displacement sensor 26, which indicates the current position of the driver. Based on the value of the expected vibration accelerations transmitted from the cabin floor to the seat and the current position of the seat, the ECU, according to the algorithm, selects the most optimal value of the elastic damping properties of the seat suspension and generates a control signal that will allow you to appropriately change the flow area of the adjustable throttle 9, and valves 18, 19, 22 and 24 during normal operation.

Регулируемый дроссель 9, управляется через ЭБУ по заданному алгоритму, это позволяет изменять демпфирующие свойства подвески в зависимости от амплитуды и частоты колебаний, за счет изменения проходного сечения его канала (как при ходе сжатия, так и при ходе отбоя).Adjustable throttle 9, controlled through the ECU according to a given algorithm, this allows you to change the damping properties of the suspension depending on the amplitude and frequency of oscillations, by changing the flow area of its channel (both during compression and during rebound).

При колебаниях подвески в зависимости от отклонения положения подрессоренной части сиденья от центрального положения, сигнал с датчика положения 25 и виброускорений 27 поступает на ЭБУ-25, по команде которого открываются клапаны сброса давления 18 или нагнетания воздуха 19 под давлением из ресивера 20 в пневматические полости 17 и 23 гидропневмоаккумуляторов 14 и 15.When the suspension oscillates, depending on the deviation of the position of the sprung part of the seat from the central position, the signal from the position sensor 25 and vibration accelerations 27 is sent to the ECU-25, at the command of which the pressure relief valves 18 or air injection 19 under pressure from the receiver 20 into the pneumatic cavities 17 are opened and 23 hydropneumatic accumulators 14 and 15.

При работе с малыми и средними значениями колебаний, уровень сигналов от датчиков виброускорений сиденья 27 поступает на ЭБУ 25, где происходит его обработка и по заданной программе он воздействует на регулируемый дроссель 9 и клапаны 18, 19, 22 и 24, тем самым поддерживая оптимальную жесткость гидропневмоаккумуляторов 14 и 15 и демпфирование за счет регулируемого дросселя 9 установленного перед гидропневматическим аккумулятором 10. Следовательно, за счет увеличения объема газовых полостей 17 и 23 двух гидропневматических аккумуляторов 14 и 15, подвеска становится более мягкой (фиг. 2 кривая 0-в).When working with small and medium values of fluctuations, the level of signals from the vibration acceleration sensors of the seat 27 enters the computer 25, where it is processed and, according to a given program, it acts on the adjustable throttle 9 and valves 18, 19, 22 and 24, thereby maintaining optimal rigidity hydropneumatic accumulators 14 and 15 and damping due to the adjustable throttle 9 installed in front of the hydropneumatic accumulator 10. Therefore, by increasing the volume of the gas cavities 17 and 23 of the two hydropneumatic accumulators 14 and 15, the suspension becomes softer (Fig. 2 curve 0-c).

При возникновении повышенных колебаний сиденья 1 (переезд препятствий или вследствие совпадения собственной частоты колебаний подвески сиденья с частотой внешних воздействий, т.е. попадания в зону резонанса) с датчика виброускорений сиденья 28 подается электрический сигнал на ЭБУ 25. Этот сигнал, а также полученная информация от передаточной функции системы «мост-подвеска-кабина», позволяет ЭБУ, согласно заложенному алгоритму закрывать блокировочные клапаны 22 и 24 гидропневмоаккумулятора 15. Таким образом, в работе остается один гидропневматический аккумулятор 14, это позволяет мгновенно увеличить жесткость подвески и резко изменить ее характеристику и, следовательно, устранить пробои подвески и резонансные режимы (фиг. 2 кривая 6-в). Это дополнительно расширяет динамический диапазон регулирования ее упругодемпфирующих свойств, и приводит к повышению эксплуатационных возможностей транспортного средства.In the event of increased oscillations of the seat 1 (crossing obstacles or due to the coincidence of the natural frequency of oscillations of the seat suspension with the frequency of external influences, i.e. falling into the resonance zone), an electrical signal is sent from the vibration acceleration sensor of the seat 28 to the computer 25. This signal, as well as the information received from the transfer function of the "bridge-suspension-cabin" system, allows the ECU, according to the embedded algorithm, to close the blocking valves 22 and 24 of the hydropneumatic accumulator 15. Thus, one hydropneumatic accumulator 14 remains in operation, this allows you to instantly increase the stiffness of the suspension and dramatically change its characteristics and , therefore, to eliminate breakdowns of the suspension and resonant modes (Fig. 2 curve 6-c). This further expands the dynamic range of regulation of its elastic damping properties, and leads to an increase in the operational capabilities of the vehicle.

На фиг. 2 показаны зависимости величины нагружающего усилия от динамического хода подвески.In FIG. 2 shows the dependence of the magnitude of the loading force on the dynamic travel of the suspension.

Жесткость подвески «с» можно представить в следующем видеSuspension stiffness "c" can be represented as follows

где F - величина нагружающего усилия на подвеску;where F is the value of the loading force on the suspension;

х - ход подвески;x - suspension travel;

0-б - работа с двумя гидропневмоаккумуляторами, расширяет динамический диапазон подвески, она становится боле мягкой (приближается к оптимальной), за счет увеличения объема газовых полостей двух аккумуляторов 14 и 15;0-b - work with two hydropneumatic accumulators, expands the dynamic range of the suspension, it becomes softer (closer to optimal), due to an increase in the volume of gas cavities of two accumulators 14 and 15;

б-в - при закрытии блокировочных клапанов 22 и 24 в работе остается только один аккумулятор 14, который дополнительно расширяет динамический диапазон подвески и устраняет резонансные режимы ее работы. Это достигается за счет увеличения жесткости и изменении характеристики подвески сиденья.b-c - when blocking valves 22 and 24 are closed, only one battery 14 remains in operation, which further expands the dynamic range of the suspension and eliminates the resonant modes of its operation. This is achieved by increasing stiffness and changing the characteristics of the seat suspension.

Claims

Vehicle seat suspension, including a hydraulic cylinder with a piston with a rod installed in it, the piston cavity of which communicates with the hydraulic cavity of the hydropneumatic accumulator, and its pneumatic cavity is connected to the pressure relief valve, the discharge valve and through it to the receiver, the adjustable throttle is connected to the electronic a control unit that interacts with sensors for vibration acceleration and seat movement, axle vibration, a discharge valve and a pressure relief valve, characterized in that the suspension is additionally equipped with two hydropneumatic accumulators, the first hydraulic cavity is connected to the rod cavity of the hydraulic cylinder through an adjustable throttle, the second hydraulic cavity through a blocking the valve is connected to the piston cavity of the hydraulic cylinder, and its pneumatic cavity is also connected through the blocking valve to the valve for pumping and relieving air pressure, the blocking valves are made with the possibility axis of interaction with the electronic control unit.