RU71298U1 - Гидропневматическая подвеска транспортного средства - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к гидропневматическим подвескам автомобилей. Гидропневматическая подвеска транспортного средства содержит вертикальный рычаг, который одним концом жестко соединен с корпусом транспортного средства, а другим шарнирно связан с продольным рычагом, а также содержащая упруго-демпфирующий элемент. Упруго-демпфирующий элемент включает в себя рабочий гидроцилиндр поршневого типа, верхний конец которого шарнирно соединен с вертикальным рычагом, а нижний конец шарнирно соединен с продольным рычагом, а также основной пневмогидравлический аккумулятор, соединенный с рабочей надпоршневой полостью гидроцилиндра посредством первого трубопровода с установленным в нем первым дросселем с обратным клапаном, и пневмогидравлический аккумулятор противодавления, соединенный с полостью противодавления гидроцилиндра посредством второго трубопровода с установленным в нем вторым дросселем с обратным клапаном. Полученная подвеска обладает простой и компактной конструкцией, увеличенным ходом и прогрессивными упруго-демпфирующими характеристиками, обеспечивающими возможность реализации раздельного динамического регулирования демпфирования для ходов сжатия и отбоя. Дополнительно за счет введения регулятора давления и объема рабочей жидкости обеспечивается динамическое управление жесткостью подвески. 3 з.п.ф., 3 илл.

Description

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к гидропневматическим подвескам автомобилей.

Известны подвески транспортных средств, содержащие вертикальный рычаг, который одним концом жестко соединен с корпусом транспортного средства, а другим шарнирно связан с продольным рычагом, а также содержащие упруго-демпфирующий элемент, шарнирно связанный одним концом с вертикальным рычагом, а другим шарнирно связанный с продольным рычагом (см., например, GB 1095313, B60G 7/02, 13.12.1967; FR 2647062, B60G 17/00, 23.11.1990). В зависимости от типа и конструкции упруго-демпфирующего элемента подвеска описанного типа может быть выполнена гидропневматической.

Подвески описанного типа обладают простой и компактной конструкцией, но имеют как правило малые ходы сжатия и отбоя, вследствие чего не исключается их пробой или отрыв колес от дорожного полотна в процессе движения, что ухудшает управляемость и снижает комфортность транспортного средства.

Основной целью полезной модели является создание новой гидропневматической подвески, которая наряду с простой и компактной конструкцией, обладала бы увеличенным ходом и прогрессивными упруго-демпфирующими характеристиками, обеспечивающими возможность реализации раздельного динамического регулирования демпфирования для ходов сжатия и отбоя. Дополнительной целью полезной модели является создание новой подвески указанного типа, в которой обеспечивалось бы динамическое управление жесткостью.

Основная цель решается тем, что в гидропневматической подвеске транспортного средства, содержащей вертикальный рычаг, который одним концом жестко соединен с корпусом транспортного средства, а другим шарнирно связан с продольным рычагом, а также содержащей упруго-демпфирующий элемент, согласно полезной модели, упруго-демпфирующий элемент включает в себя рабочий гидроцилиндр поршневого типа, верхний конец которого шарнирно соединен с вертикальным рычагом, а нижний конец шарнирно соединен с продольным рычагом, а также основной пневмогидравлический аккумулятор, соединенный с рабочей надпоршневой полостью гидроцилиндра посредством первого трубопровода с установленным в нем первым дросселем с обратным клапаном, и пневмогидравлический аккумулятор противодавления, соединенный с полостью противодавления гидроцилиндра посредством второго трубопровода с установленным в нем вторым дросселем с обратным клапаном.

Дополнительная цель достигается тем, что упруго-демпфирующий элемент также включает в себя обводной трубопровод с установленным в нем регулятором объема и давления рабочей жидкости в гидроцилиндре, причем указанный обводной трубопровод одним своим концом соединен с указанным первым трубопроводом, а другим - с указанным вторым трубопроводом.

Предпочтительно регулятор объема и давления включает в себя последовательно установленные первый и второй золотниковые распределители и установленные перед и между ними клапаны регулятора, так что каждый из распределителей установлен на обводном трубопроводе между двумя клапанами с обеспечением возможности слива по крайней мере части рабочей жидкости из гидроцилиндра, а также возможности введения в гидроцилиндр дополнительного объема рабочей жидкости.

Предпочтительно слив жидкости из гидроцилиндра обеспечивается во внешнюю емкость, связанную с одним из клапанов регулятора.

В результате за счет вышеописанного выполнения подвески достигается:

- существенно увеличенный полный ход колеса (до 1000 мм) позволяющий преодолевать значительные по высоте дорожные неровности (максимальный ход колес существующих длинноходовых подвесок колес не превышает 550 мм);

- возможность независимого для хода сжатия и отбоя статического и динамического управления подвеской за счет изменения сечений регулируемых дросселей (регулируемое демпфирование);

- при наличии на борту колесной машины насосной станции, возможность динамического управления подрессориванием, при помощи регулируемых дросселей и распределительных золотниковых устройств;

- все усилия от упруго-демпфирующего элемента замыкаются внутри модуля.

В заявленной подвеске за счет варьирования коэффициента демпфирования и зарядного давления аккумуляторных баллонов давления и противодавления представляется возможность моделирования подвесок заданной характеристики, с высокой степени точности. Соответственно, одновременно изменяется собственная частота колебаний, что позволяет:

(а) производить ручную преднастройку, для получения желаемой амплитудно-частотной характеристики подвески (например, чтобы исключить совпадение собственных частот колебательной системы подвески и колебательной системы транспортируемого объекта груза). Данный аспект позволяет применять унифицированные подвески заявленного типа для широкого класса транспортных средств.

(б) производить адаптивное статическое регулирование подвески. (аналогично п.(а) но в автоматическом режиме). Без дополнительного подвода энергии (за счет изменения коэффициента демпфировании) - невозможно обеспечить изменение собственной частоты, а с дополнительным подводом энергии, возможно изменять жесткость упругих элементов подвески, что соответственно позволяет варьировать собственную частоту подвески.

(в) при установке автоматически управляемых дросселей и/или золотников производить динамическое полуактивное управление элементами подвески при помощи динамического регулирования коэффициентов демпфирования ее элементов при помощи управляющего сигнала АСУ;

(г) при наличии на борту транспортного средства источника энергии производить активное динамическое управление элементами подвески, как комбинированный метод управления по п.(б) и (в) (по результатам исследований опыта по созданию активных систем подрессоривания, как в нашей стране так и за рубежом, последний метод, является наиболее эффективным).

Полезная модель поясняется далее более подробно на примере его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи на которых изображено:

- на фиг.1 - гидравлическая схема подвески по полезной модели;

- на фиг.2 - схема пневмогидравлической рессоры вместе с регулятором.

Позициями на чертежах обозначены: 1 - вертикальный рычаг; 2 - продольный рычаг; 3 - гидроцилиндр; 4 - основной пневмогидроаккумулятор; 5 - пневмогидроаккумулятор противодавления; 6 - колесный редуктор; 7 - шина колеса; 8 - первый регулируемый

дроссель; 9 - второй регулируемый дроссель; 10 - обводной трубопровод; 11 - первый золотниковый распределитель; 12 - второй золотниковый распределитель; 13 - клапаны регулятора; 14 - насосная станция; 15 - резервная емкость.

Как показано на фиг.1, в состав подвески по полезной модели входят направляющее устройство, включающее шарнирно связанные между собой вертикальный 1 и продольный 2 рычаги, упруго-демпфирующий элемент с регулируемыми параметрами, содержащий связанные между собой посредством системы трубопроводов гидроцилиндр 3 и два оснащенных датчиками давления пневмогидроаккумулятора (ПГА) 4 и 5. Не связанный с продольным рычагом конец вертикального рычага неподвижно соединен с корпусом (рамой) транспортного средства, а свободный конец продольного рычага 2 жестко соединен со ступицей колесного редуктора 6 и шиной 7. В колесном редукторе располагаются элементы тормозной системы.

Направляющее устройство подвески является основным несущим элементом системы подрессоривания. Оно связывает между собой колесный движитель, корпус (раму) транспортного средства и упруго-демпфирующий элемент.

Упруго-демпфирующий элемент включает в себя рабочий гидроцилиндр 3 поршневого типа, верхний конец которого шарнирно (например, посредством цилиндрического шарнира) соединен с вертикальным рычагом 1, а нижний конец (конец штока) шарнирно (например, посредством сферического шарнира) соединен с продольным качающимся рычагом 2. Гидроцилиндр такого типа обычно включает в себя корпус и шток, разделяющий полость цилиндра на камеры (полости) основного давления (над поршнем) и противодавления (под поршнем), в качестве рабочей жидкости в гидроцилиндре 3 может использоваться масло МГЕ-10А ОСТ 38.01281.

В гидроцилиндре 3 по полезной модели полость основного давления и противодавления посредством первого и второго трубопроводов связаны с основным пневмогидравлическим аккумулятором 4 и пневмогидравлическим аккумулятором противодавления 5 соответственно. В качестве основного ПГА 4 может, в частности, использоваться стандартный пневмогидравлический аккумулятор АРХ-16/320, имеющий объем 16 л и рассчитанный на номинальное давление 32 МПа, и имеющий две полости - жидкостную, соединенную с гидросистемой упруго-демпфирующего элемента, и газовую, снабженную зарядным узлом. В качестве ПГА противодавления 5 может использоваться стандартный поршневой пневмогидроаккумулятор АРХ-2,5/320, аналогичный основному ПГА 4, имеющий объем 2,5 л. Газовые полости пневмогидроаккумуляторов 4 и 5 могут быть заполнены техническим азотом сорта II (ГОСТ 9293-74).

В гидролиниях системы подрессоривания (между аккумуляторами 4 и 5 и соответствующими полостями гидроцилиндра 3) установлены регулируемые дроссели с обратным клапаном 8 и 9 (например, КВМК 32G1.1), что позволяет независимо регулировать коэффициент демпфирования на ходах сжатия и отбоя. Регулировка каждого из дросселей 8 и 9 осуществляется посредством вращения корпуса, который изменяет размер проходного отверстия. Таким образом, дроссель позволяет в ручном режиме изменять коэффициент демпфирования за счет регулирования расхода рабочей жидкости, перетекающей между соответствующей полостью гидроцилиндра 3 и соответствующим ПГА (4 или 5). Поскольку в составе всей подвески транспортного средства дроссели каждого упруго-демпфирующего элемента независимы друг от друга, они могут настраиваться отдельно как для каждого из колес, так и для хода сжатия и отбоя всего транспортного средства в целом.

Давление в рабочей полости гидроцилиндра, связанной с гидроаккумулятором, может регулироваться за счет изменения объема жидкости. Для этого упруго-демпфирующий элемент может также включать в себя обводной трубопровод 10 с установленным в нем регулятором объема и давления рабочей жидкости в гидроцилиндре 3. Обводной трубопровод 10 одним своим концом соединен с первым трубопроводом, соединяющим основной ПГА 4 и полость основного давления гидроцилиндра 3, а другим - со вторым трубопроводом, соединяющим ПГА 5 противодавления и подпоршневую полость гидроцилиндра 3.

Регулятор объема и давления включает в себя последовательно установленные первый 11 и второй 12 пропорциональные золотниковые распределители, а также установленные перед и между ними на обводном трубопроводе 10 клапаны регулятора 13, так что каждый из золотниковых распределителей 11 и 12 оказывается установленным на трубопроводе 10 между двумя клапанами 13. Клапан регулятора 13, установленный между распределителями 11 и 12, будет в дальнейшем для простоты именоваться центральным, а аналогичные клапаны, установленные на трубопроводе 10 между распределителем 11 и надпоршневой полостью гидроцилиндра 3, а также между распределителем 12 и подпоршневой полостью гидроцилиндра 3, будут именоваться боковыми. Регулятор объема и давления обеспечивает возможность слива по крайней мере части рабочей жидкости из гидроцилиндра, а также возможность введения в гидроцилиндр дополнительного объема рабочей жидкости. Через центральный и боковые клапаны 13 и золотниковые пропорциональные распределители 11, 12 с обводным трубопроводом 10 связывается насосная станция 14, закрепленная на корпусе транспортного средства, за счет которой обеспечивается слив и добавление рабочей жидкости в гидросистему упруго-демпфирующего элемента.

Для слива жидкости из рабочей полости гидроцилиндра предусмотрена резервная емкость 15, которая помимо этого обеспечивает запас жидкости, необходимый для регулирования параметров системы подрессоривания в заданном диапазоне. Изменение рабочего давления в гидросистеме позволяет регулировать жесткость подвески колесного движителя и высоту грузовой платформы. Также возможно изменение объема жидкости в полости противодавления, что позволяет регулировать энергоемкость подвески на ходе отбоя.

Предлагаемая управляемая гидропневматическая подвеска работает следующим образом.

На ходе сжатия продольный рычаг 2 подвески перемещается вверх, что приводит к перемещению вверх штока гидроцилиндра 3. При этом жидкость из надпоршневой полости сжатия перетекает по первому трубопроводу через регулируемый дроссель 8 к жидкостной полости 5 основного пневмогидравлического аккумулятора 4. На дросселе 8 создается перепад давлений и, в соответствии с регулировкой дросселя, отбор части энергии от потока жидкости в тепловую энергию. Увеличение давления в жидкостной полости ПГА 4 вызывает смещение его поршня, вызывая уменьшение объема газовой полости и увеличение давления соответственно. В подпоршневой полости гидроцилиндра 3 процессы противоположны. В результате перемещения поршня вверх, уменьшается давление в полости противодавления (отбоя), в результате чего, жидкость из пневмогидроаккумулятора противодавления 5, подпираемая объемом сжатого газа минуя дроссель 9, через обратный клапан перетекает из жидкостной полости ПГА 5 в полость противодавления гидроаккумулятора 3.

При ходе отбоя процессы повторяются в противоположном направлении, жидкость из жидкостной полости основного ПГА 4 через обратный клапан дросселя 8 свободно перетекает в рабочую полость

гидроаккумулятора 3, а выдавливаемый объем жидкости из полости противодавления дросселируется через регулируемый дроссель 9.

При помощи регулятора имеется также возможность осуществлять регулирование (в т.ч. динамическое) давления и объема жидкости в системе. Для этого боковые клапаны 13 должны быть открыты (что на текущем уровне техники может быть обеспечено автоматически).

Для уменьшения давления в полости 1 при наезде на неровность первый золотниковый распределитель 11 соединяет обводной трубопровод 10 с надпоршневой полостью гидроцилиндра 3, синхронно золотник 12 соединяет обводной трубопровод 10 с подпоршневой полостью гидроцилиндра 3. Для обеспечения подачи разного количества жидкости в надпоршневую полость сжатия и подпоршневую полость отбоя, применяются пропорциональные распределители 11 и 12, обеспечивающие синхронную работу при различной величине смещения золотников. Избыток жидкости через центральный клапан 13, установленный на трубопроводе 10 между двумя золотниковыми распределителями 11 и 12, сливается в резервную емкость 15, дополнительная жидкость может накачиваться в над- или подпоршневую полость гидроцилиндра 3 через центральный и соответствующий боковой клапан 13 насосом 14.

При наезде на неровность типа яма, для сохранения значения усилия в пятне контакта (существенно влияет на устойчивость автомобиля) процессы повторяются в обратном порядке, распределитель 12 соединяет обводной трубопровод 10 с подпоршневой полостью отбоя гидроцилиндра 3, а распределитель 11 - трубопровод 10 с надпоршневой полостью сжатия. Избыток или недостача рабочей жидкости регулируется через центральный (и при необходимости - соответствующий боковой) клапан 13 с использованием насосной станции 14 и/или емкости 15. Этим обеспечивается постоянный контакт колеса с дорогой.

При помощи регулятора за счет нагнетания через золотниковый распределитель 12 дополнительного объема жидкости в гидросистему также возможна реализация режимов типа «гидравлический домкрат», предназначенного для вывешивания колеса, например с целью замены или ремонта колесного модуля, режима поддержания переменного (задаваемого системой управления движением) клиренса и реализовать статичную подстройку упругой характеристики пневмогидравлического упругого элемента в зависимости от статической нагрузки и предполагаемых условий движения. При этом за счет использования независимо регулируемых золотников 11 и 12 подача и/или отбор жидкости могут осуществляться только в надпоршневую полость гидроцилиндра 3, только в подпоршневую полость или же и в под- и в надпоршневую полость в различных пропорциях в зависимости от требований конкретной задачи.

В случае неисправности цепи управления, гидростанции 14 или пропорциональных золотниковых распределителей 11, 12 клапаны 13 закрыты, предотвращая утечки жидкости из полостей гидроцилиндра, а подвеска тем самым переводится в пассивный режим функционирования, не теряя при этом работоспособности.

В заключение следует отметить, что вышеуказанный пример приведен лишь для лучшего понимания сущности полезной модели и ни в коей мере не может рассматриваться в качестве ограничивающего. Специалисту будет ясно, что возможны и другие, не указанные прямо частные случаи реализации полезной модели, которые однако не будут выходить за рамки испрашиваемого объема правовой охраны, определяемой исключительно прилагаемой формулой полезной модели.

Claims (4)

1. Гидропневматическая подвеска транспортного средства, содержащая вертикальный рычаг, который одним концом жестко соединен с корпусом транспортного средства, а другим шарнирно связан с продольным рычагом, а также содержащая упруго-демпфирующий элемент, отличающаяся тем, что упруго-демпфирующий элемент включает в себя рабочий гидроцилиндр поршневого типа, верхний конец которого шарнирно соединен с вертикальным рычагом, а нижний конец шарнирно соединен с продольным рычагом, а также основной пневмогидравлический аккумулятор, соединенный с рабочей надпоршневой полостью гидроцилиндра посредством первого трубопровода с установленным в нем первым дросселем с обратным клапаном, и пневмогидравлический аккумулятор противодавления, соединенный с полостью противодавления гидроцилиндра посредством второго трубопровода с установленным в нем вторым дросселем с обратным клапаном.

2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что упруго-демпфирующий элемент также включает в себя обводной трубопровод с установленным в нем регулятором объема и давления рабочей жидкости в гидроцилиндре, причем указанный обводной трубопровод одним своим концом соединен с указанным первым трубопроводом, а другим - с указанным вторым трубопроводом.

3. Подвеска по п.2, отличающаяся тем, что регулятор объема и давления включает в себя установленные на обводном трубопроводе первый и второй золотниковые распределители и клапаны регулятора, так что каждый из распределителей установлен на обводном трубопроводе между двумя клапанами с обеспечением возможности слива по крайней мере части рабочей жидкости из гидроцилиндра, а также возможности введения в гидроцилиндр дополнительного объема рабочей жидкости.

4. Подвеска по п.3, отличающаяся тем, что слив жидкости из гидроцилиндра обеспечивается во внешнюю емкость, связанную с одним из клапанов регулятора.