RU221611U1

RU221611U1 - Vehicle seat suspension with active damping

Info

Publication number: RU221611U1
Application number: RU2023123421U
Authority: RU
Inventors: Олег Иванович Поливаев; Аркадий Васильевич Химченко; Дмитрий Борисович Болотов; Алексей Владиславович Лощенко
Filing date: 2023-09-09
Publication date: 2023-11-14

Abstract

Полезная модель относится к подвескам сидений транспортных средств. Подвеска сиденья транспортного средства включает размещенные между основанием и верхней парой планок гидравлический демпфер, заполненный магнитореологической жидкостью, электронные датчики вибрации и положения, один из которых установлен на переднем мосту транспортного средства, электронный блок управления (ЭБУ), при этом в гидромагистрали, связывающей штоковую полость гидроцилиндра и гидравлическую полость пневмогидравлического аккумулятора, а также в гидромагистралях, связывающих поршневую полость гидроцилиндра и гидравлическую полость двух пневмогидравлических аккумуляторов, установлены индукционные катушки, взаимодействующие с ЭБУ, управляющий сигнал которого зависит от интенсивности колебаний считываемых с датчиков вибраций, при этом пневмогидравлические аккумуляторы имеют различную жесткость. 1 ил. The utility model relates to vehicle seat suspensions. The vehicle seat suspension includes a hydraulic damper located between the base and the upper pair of slats, filled with magnetorheological fluid, electronic vibration and position sensors, one of which is installed on the front axle of the vehicle, an electronic control unit (ECU), and in the hydraulic line connecting the rod cavity hydraulic cylinder and the hydraulic cavity of the pneumohydraulic accumulator, as well as in the hydraulic lines connecting the piston cavity of the hydraulic cylinder and the hydraulic cavity of two pneumohydraulic accumulators, induction coils are installed that interact with the computer, the control signal of which depends on the intensity of vibrations read from vibration sensors, while the pneumohydraulic accumulators have different rigidities . 1 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 seat suspensions for cars and agricultural tractors.

Известна конструкция активной подвески сиденья транспортного средства, содержащая упругий элемент, гидравлический демпфер, заполненный магнитореологической жидкостью, управляющий элемент, электронные датчики вибрации и положения, электронный блок управления, при этом, упругий элемент выполнен в виде пневмогидроаккумулятора и гидроцилиндра, подпоршневая полость которого, через регулируемый дроссель связана с пневмогидроаккумулятором и электронным блоком управления (описание RU 201650 U1, B60N 2/50, опубл. 24.12.2020 Бюл. №36).A known design of an active vehicle seat suspension contains an elastic element, a hydraulic damper filled with a magnetorheological fluid, a control element, electronic vibration and position sensors, an electronic control unit, while the elastic element is made in the form of a pneumatic hydraulic accumulator and a hydraulic cylinder, the sub-piston cavity of which, through an adjustable the throttle is connected to a pneumatic hydraulic accumulator and an electronic control unit (description RU 201650 U1, B60N 2/50, published 12/24/2020 Bulletin No. 36).

Недостатком известной конструкции является невозможность мгновенного демпфирования, а, следовательно, регулирования потока рабочей жидкости, в зависимости от силы возмущающего воздействия т.к. время срабатывания регулируемых дросселей значительно, что приводит к пропуску колебаний на сиденье оператора транспортного средства. Кроме того, данная конструкция имеет ограниченный диапазон регулирования упругих качеств одним пневмогидравлическим упругим элементом и, как следствие, недостаточная эффективность данной конструкции при переезде препятствий, сложных рельефах и, особенно, при возникновении резонансных колебаний. Известная конструкция не позволяет получить оптимальную характеристику подвески (типа бегущей волны). Это не дает возможность работать транспортному средству в широком спектре работ (транспортные, культивация, посев, переезд препятствий и целый ряд других работ).The disadvantage of the known design is the impossibility of instant damping, and, consequently, of regulating the flow of working fluid, depending on the strength of the disturbing influence. The response time of the adjustable throttles is significant, which leads to missed vibrations in the vehicle operator's seat. In addition, this design has a limited range of regulation of elastic qualities by one pneumohydraulic elastic element and, as a consequence, the insufficient efficiency of this design when moving over obstacles, complex terrain and, especially, when resonant vibrations occur. The known design does not allow obtaining optimal characteristics of the suspension (such as a traveling wave). This does not allow the vehicle to operate in a wide range of jobs (transport, cultivation, sowing, moving obstacles and a number of other jobs).

Известна конструкция активной подвески сиденья транспортного средства, выбранная в качестве прототипа, включающая размещенный между основанием и верхней парой планок гидравлический демпфер, заполненный магнитореологической жидкостью, управляющий элемент, электронные датчики вибрации и положения, электронный блок управления, полости гидравлического демпфера, которые через регулируемые дроссели, соединены с пневмогидроаккумуляторами, штоковая полость соединена с одним, а поршневая с двумя пневмогидроаккумуляторами, имеющими различную жесткость. Все регулируемые дроссели управляются электронным блоком управления, в зависимости от интенсивности колебаний поступающих с датчика вибраций (описание RU 206649 U1, B60N 2/50, опубл. 21.09.2021 Бюл. №27).The known design of an active vehicle seat suspension, chosen as a prototype, includes a hydraulic damper placed between the base and the upper pair of slats, filled with a magnetorheological fluid, a control element, electronic vibration and position sensors, an electronic control unit, hydraulic damper cavities, which, through adjustable throttles, connected to pneumatic-hydraulic accumulators, the rod cavity is connected to one, and the piston cavity is connected to two pneumatic-hydraulic accumulators having different rigidities. All adjustable throttles are controlled by an electronic control unit, depending on the intensity of vibrations coming from the vibration sensor (description RU 206649 U1, B60N 2/50, published 09.21.2021 Bulletin No. 27).

Недостатком прототипа является невозможность мгновенного демпфирования, а следовательно регулирования потока рабочей жидкости, в зависимости от силы возмущающего воздействия, так как время срабатывания регулируемых дросселей значительно, что приводит к пропуску колебаний на сиденье оператора транспортного средства, а это приводит к ухудшению условий труда оператора при работе транспортного средства, кроме того конструкция демпфера сложна, так как электромагнитные катушки установлены в поршне. При этом сигнал на блок управления подается с некоторым запаздыванием от пола кабины на подвеску, так как передние колеса уже передвигаются по неровностям дороги.The disadvantage of the prototype is the impossibility of instant damping, and therefore regulating the flow of working fluid, depending on the strength of the disturbing influence, since the response time of the adjustable throttles is significant, which leads to the loss of vibrations in the operator's seat of the vehicle, and this leads to a deterioration in the working conditions of the operator during work vehicle, in addition, the design of the damper is complex, since the electromagnetic coils are installed in the piston. In this case, the signal to the control unit is supplied with some delay from the cabin floor to the suspension, since the front wheels are already moving over uneven roads.

Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик подвески сиденья оператора транспортного средства, за счет мгновенного регулирования демпфирования (вязкости магнитореологической жидкости). Так как, при резком изменении профиля дороги необходимо мгновенное изменение демпфирования и жесткости, сохраняя при этом уровни вибрации в пределах нормы на всех режимах работыThe purpose of the utility model is to improve the performance characteristics of the vehicle operator's seat suspension by instantly adjusting the damping (viscosity of the magnetorheological fluid). Since, with a sharp change in the road profile, an instant change in damping and stiffness is necessary, while maintaining vibration levels within normal limits in all operating modes

Технический результат-повышение эффективности гашения колебаний на подвеске сиденья оператора.The technical result is an increase in the efficiency of vibration damping on the operator's seat suspension.

Технический результат достигается тем, что подвеска сиденья транспортного средства, включает в себя гидравлический демпфер, заполненный магнитореологической жидкостью, электронные датчики вибрации и положения, выполненные с возможностью взаимодействия с электронным блоком управления (ЭБУ), при этом полости гидравлического демпфера соединены с пневмогидравлическими аккумуляторами, штоковая полость соединена с одним, а поршневая с двумя пневмогидравлическими аккумуляторами, имеющими различную жесткость и выполненные с возможностью взаимодействия с ЭБУ, все элементы подвески расположены между основанием и корпусом сиденья, при этом в гидромагистрали, связывающей штоковую полость гидравлического демпфера и гидравлическую полость одного пневмогидравлического аккумулятора, а также в гидромагистралях, связывающих поршневую полость гидравлического демпфера и гидравлические полости двух других пневмогидравлических аккумуляторов, установлены индукционные катушки, которые взаимодействуют с ЭБУ, а также имеется датчик виброускорений установленный на переднем мосту трактора и связанный также с ЭБУ.The technical result is achieved by the fact that the vehicle seat suspension includes a hydraulic damper filled with magnetorheological fluid, electronic vibration and position sensors designed to interact with an electronic control unit (ECU), while the cavities of the hydraulic damper are connected to pneumohydraulic accumulators, the rod the cavity is connected to one, and the piston to two pneumohydraulic accumulators, having different rigidities and designed to interact with the ECU, all suspension elements are located between the base and the seat body, while in the hydraulic line connecting the rod cavity of the hydraulic damper and the hydraulic cavity of one pneumohydraulic accumulator, as well as in the hydraulic lines connecting the piston cavity of the hydraulic damper and the hydraulic cavities of two other pneumohydraulic accumulators, induction coils are installed that interact with the ECU, and there is also a vibration acceleration sensor installed on the front axle of the tractor and also connected to the ECU.

На фиг. 1 схематично представлена подвеска сиденья.In fig. 1 schematically shows the seat suspension.

Подвеска сиденья транспортного средства состоит из пары планок 1, установленных между основанием 2 и каркасом сиденья 3, гидравлического демпфера 4. Активным элементом демпфера является магнитореологическая жидкость. При этом штоковая полость гидравлического демпфера 4 связана с гидравлической полостью одного пневмогидравлического аккумулятора 7, а поршневая полость - с двумя другими 8, 9, имеющими различное давление в пневматических камерах. Гидравлическая полость каждого из пневмогидравлических аккумуляторов связана с демпфером посредством гидромагистралей, в которых установлены индукционные катушки 10, 11, 12, получающие управляющую команду от электронного блока управления (ЭБУ) 13, сигнал к которому поступает от датчика ускорений 5, датчика положения 14, установленного между основанием 2 и корпусом 3 сиденья, а также датчика виброускорений 6, расположенным на переднем мосту.The vehicle seat suspension consists of a pair of slats 1 installed between the base 2 and the seat frame 3, a hydraulic damper 4. The active element of the damper is a magnetorheological fluid. In this case, the rod cavity of the hydraulic damper 4 is connected to the hydraulic cavity of one pneumatic-hydraulic accumulator 7, and the piston cavity is connected to the other two 8, 9, which have different pressures in the pneumatic chambers. The hydraulic cavity of each of the pneumohydraulic accumulators is connected to the damper through hydraulic lines in which induction coils 10, 11, 12 are installed, receiving a control command from the electronic control unit (ECU) 13, the signal to which comes from the acceleration sensor 5, the position sensor 14 installed between base 2 and seat body 3, as well as vibration acceleration sensor 6 located on the front axle.

Подвеска работает следующим образом. При посадке водителя на сиденье сигнал с датчика положения 14 поступает на электронный блок управления 13, где происходит последующая его обработка и подача управляющей команды на индукционные катушки 10, 11, 12. Сам вес водителя будет компенсироваться двумя пневмогидравлическими аккумуляторами 8 и 9, имеющими различное давление в пневматических камерах.The suspension works as follows. When the driver sits on the seat, the signal from the position sensor 14 is sent to the electronic control unit 13, where it is subsequently processed and a control command is sent to the induction coils 10, 11, 12. The driver’s weight itself will be compensated by two pneumohydraulic accumulators 8 and 9, which have different pressures in pneumatic chambers.

В процессе работы подвеска сиденья подвергается воздействию вибрации, передаваемой от неровностей дорожного покрытия. Это воздействие от пневматических шин передается через мост на основание 2 и само сиденье 3. При работе с малыми и средними значениями колебаний (по амплитуде и частоте), в первую очередь сигнал поступает на ЭБУ 13 от датчика виброускорений 6, установленного на переднем мосту транспортного средства, с целью более ранней подачи сигнала на ЭБУ, после чего от датчика вертикальных ускорений 5. В ЭБУ 13 происходит обработка этих сигналов и по заданной программе он воздействует на индукционные катушки 11 и 12, которые за счет подачи на них электрического тока, мгновенно создают магнитное поле в гидромагистралях, которое намагничивает рабочую жидкость, вызывая изменение ее вязкостных свойств, за счет чего регулируется поток магнитореологической жидкости, тем самым поддерживая оптимально заданное демпфирование и жесткость пневмоэлементов аккумуляторов 8 и 9.During operation, the seat suspension is exposed to vibration transmitted from uneven road surfaces. This impact from the pneumatic tires is transmitted through the bridge to the base 2 and the seat 3 itself. When working with small and medium vibration values (in amplitude and frequency), first of all the signal is sent to the ECU 13 from the vibration acceleration sensor 6 installed on the front axle of the vehicle , in order to send a signal to the ECU earlier, and then from the vertical acceleration sensor 5. In the ECU 13, these signals are processed and, according to a given program, it acts on the induction coils 11 and 12, which, by supplying an electric current to them, instantly create a magnetic field field in the hydraulic lines, which magnetizes the working fluid, causing a change in its viscosity properties, due to which the flow of magnetorheological fluid is regulated, thereby maintaining the optimally specified damping and rigidity of the pneumatic elements of batteries 8 and 9.

Одновременно с подачей управляющей команды на индукционные катушки 11 и 12, сигнал с ЭБУ также поступает на индукционную катушку 10, за счет чего магнитореологическя жидкость поступает в штоковую полость гидравлического демпфера 4. Аналогично, при перемещении поршня гидравлического демпфера вверх, жидкость поступает, через гидромагистраль с индукционной катушкой, в пневмогидравлический аккумулятор 7, сжимая газ, при этом происходит гашение колебаний.Simultaneously with the supply of the control command to the induction coils 11 and 12, the signal from the ECU is also sent to the induction coil 10, due to which the magnetorheological fluid enters the rod cavity of the hydraulic damper 4. Similarly, when the hydraulic damper piston moves up, the fluid enters through the hydraulic line from an induction coil into a pneumohydraulic accumulator 7, compressing the gas, and vibrations are damped.

При возникновении повышенных колебаний сиденья 3 (переезд препятствия или вследствие совпадения собственной частоты колебаний подвески сиденья с частотой внешних воздействий, т.е. попаданием в зону резонанса) с датчика виброускорений установленного на переднем мосту 6 и датчика вертикальных ускорений 5 подаются электрические сигналы на ЭБУ-13. Электронный блок управления, обрабатывая входящие сигналы, согласно заложенному алгоритму, воздействует на индукционную катушку 11, изменяя вязкость магнитореологической жидкости на столько, что ее истечение в пневмогидравлический аккумулятор 8 практически останавливается. Таким образом, в работе, со стороны поршневой полости, остается только один пневмогидроаккумулятор 9 с повышенной жесткостью пневмоэлемента, а его индукционная катушка 12 регулирует поступление в него рабочей жидкости. Это позволяет изменить демпфирующие свойства и увеличить жесткость подвески, что мгновенно изменяет ее характеристику и, следовательно, устранить пробои подвески, а также резонансные режимы.If increased vibrations of the seat 3 occur (moving over an obstacle or due to the coincidence of the natural frequency of vibrations of the seat suspension with the frequency of external influences, i.e. entering the resonance zone), electrical signals are sent from the vibration acceleration sensor installed on the front axle 6 and the vertical acceleration sensor 5 to the ECU. 13. The electronic control unit, processing incoming signals, according to the established algorithm, acts on the induction coil 11, changing the viscosity of the magnetorheological fluid so much that its flow into the pneumohydraulic accumulator 8 practically stops. Thus, in operation, on the side of the piston cavity, there remains only one pneumatic-hydraulic accumulator 9 with increased rigidity of the pneumatic element, and its induction coil 12 regulates the flow of working fluid into it. This allows you to change the damping properties and increase the stiffness of the suspension, which instantly changes its characteristics and, therefore, eliminates suspension breakdowns, as well as resonant modes.

Процесс подачи управляющего сигнала на индукционные катушки производится в зависимости от того, в каком положении относительно равновесного состояния или начального положения, находится сиденье 3. Это положение определяется с помощью датчика положения 14.The process of supplying a control signal to the induction coils is carried out depending on the position in which the seat 3 is located relative to the equilibrium state or the initial position. This position is determined using a position sensor 14.

Claims

A vehicle seat suspension with active damping, including a hydraulic damper filled with magnetorheological fluid, electronic vibration and position sensors configured to interact with an electronic control unit (ECU), while the cavities of the hydraulic damper are connected to pneumohydraulic accumulators, the rod cavity is connected to one, and a piston with two pneumohydraulic accumulators having different rigidities and designed to interact with the computer, all suspension elements are located between the base and the seat body, characterized in that in the hydraulic line connecting the rod cavity of the hydraulic damper and the hydraulic cavity of one pneumohydraulic accumulator, and Also, in the hydraulic lines connecting the piston cavity of the hydraulic damper and the hydraulic cavities of two other pneumohydraulic accumulators, induction coils are installed that interact with the ECU, and there is also a vibration acceleration sensor installed on the front axle of the tractor and also connected to the ECU.