WO2019177486A1 - Антишоковая подвеска - Google Patents

Антишоковая подвеска Download PDF

Info

Publication number
WO2019177486A1
WO2019177486A1 PCT/RU2019/000013 RU2019000013W WO2019177486A1 WO 2019177486 A1 WO2019177486 A1 WO 2019177486A1 RU 2019000013 W RU2019000013 W RU 2019000013W WO 2019177486 A1 WO2019177486 A1 WO 2019177486A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
spring
valve
damper
cavity
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/000013
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Викторович РОМАНОВ
Софья Владимировна РОМАНОВА
Елена Анатольевна РОМАНОВА
Валентина Викторовна ЛАПИНА
Сергей Викторович БАЗЮК
Original Assignee
Владимир Викторович РОМАНОВ
Софья Владимировна РОМАНОВА
Елена Анатольевна РОМАНОВА
Валентина Викторовна ЛАПИНА
Сергей Викторович БАЗЮК
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Викторович РОМАНОВ, Софья Владимировна РОМАНОВА, Елена Анатольевна РОМАНОВА, Валентина Викторовна ЛАПИНА, Сергей Викторович БАЗЮК filed Critical Владимир Викторович РОМАНОВ
Publication of WO2019177486A1 publication Critical patent/WO2019177486A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/34—Special valve constructions; Shape or construction of throttling passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/0152—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the action on a particular type of suspension unit
    • B60G17/0157—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the action on a particular type of suspension unit non-fluid unit, e.g. electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/06—Characteristics of dampers, e.g. mechanical dampers
    • B60G17/08—Characteristics of fluid dampers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G21/00—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G3/00—Resilient suspensions for a single wheel
    • B60G3/18—Resilient suspensions for a single wheel with two or more pivoted arms, e.g. parallelogram
    • B60G3/20—Resilient suspensions for a single wheel with two or more pivoted arms, e.g. parallelogram all arms being rigid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G9/00—Resilient suspensions of a rigid axle or axle housing for two or more wheels
    • B60G9/02—Resilient suspensions of a rigid axle or axle housing for two or more wheels the axle or housing being pivotally mounted on the vehicle, e.g. the pivotal axis being parallel to the longitudinal axis of the vehicle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2200/00—Indexing codes relating to suspension types
    • B60G2200/10—Independent suspensions
    • B60G2200/14—Independent suspensions with lateral arms
    • B60G2200/144—Independent suspensions with lateral arms with two lateral arms forming a parallelogram
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2200/00—Indexing codes relating to suspension types
    • B60G2200/30—Rigid axle suspensions
    • B60G2200/314—Rigid axle suspensions with longitudinally arranged arms articulated on the axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/10—Type of spring
    • B60G2202/12—Wound spring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/20—Type of damper
    • B60G2202/24—Fluid damper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/30—Spring/Damper and/or actuator Units
    • B60G2202/32—The spring being in series with the damper and/or actuator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/40—Type of actuator
    • B60G2202/41—Fluid actuator
    • B60G2202/413—Hydraulic actuator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/40—Type of actuator
    • B60G2202/42—Electric actuator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00—Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/10—Mounting of suspension elements
    • B60G2204/12—Mounting of springs or dampers
    • B60G2204/13—Mounting of springs or dampers with the spring, i.e. coil spring, or damper horizontally mounted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00—Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/40—Auxiliary suspension parts; Adjustment of suspensions
    • B60G2204/421—Pivoted lever mechanisms for mounting suspension elements, e.g. Watt linkage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00—Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/40—Auxiliary suspension parts; Adjustment of suspensions
    • B60G2204/422—Links for mounting suspension elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/05—Attitude
    • B60G2400/051—Angle
    • B60G2400/0511—Roll angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/10—Acceleration; Deceleration
    • B60G2400/104—Acceleration; Deceleration lateral or transversal with regard to vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/25—Stroke; Height; Displacement
    • B60G2400/252—Stroke; Height; Displacement vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/50—Pressure
    • B60G2400/51—Pressure in suspension unit
    • B60G2400/512—Pressure in suspension unit in spring
    • B60G2400/5122—Fluid spring
    • B60G2400/51222—Pneumatic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/10—Damping action or damper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/10—Damping action or damper
    • B60G2500/11—Damping valves
    • B60G2500/112—Fluid actuation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/10—Damping action or damper
    • B60G2500/11—Damping valves
    • B60G2500/114—Damping valves pressure regulating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
    • F16F9/14—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect
    • F16F9/16—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts
    • F16F9/18—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein

Definitions

  • the invention relates to the field of transport engineering, namely, suspension devices of vehicles (hereinafter TS), can also be used as vibration isolation of machines and seismic isolation of buildings and structures.
  • TS suspension devices of vehicles
  • the vehicle suspension system is mainly provided for isolating the main structure, i.e. the vehicle body from road roughness.
  • an unsprung mass this is a wheel in a car
  • repeating the road profile makes random vibrations along the vertical axis, while the sprung mass should, in the ideal case, be at rest. Uniform forward movement can be ignored.
  • the main insulating element is the spring. Due to its elasticity, it smoothes out vibrations of the unsprung mass, absorbing the energy of the vertical impulse when the unsprung mass moves up and compensating for the energy when the unsprung mass moves down.
  • a lateral roll compensator which is a hydraulic or electric actuator that replaces at least one of the four articulated joints.
  • Known dampers controlled by compressed gas from the corresponding air springs (patent US7320387 B2).
  • Dampers are known that change stiffness depending on how far the rod is extended or retracted into the damper body (patent JP 2012-206571, WO 2014/0459645).
  • the braking force of all known hydraulic dampers is direct, and progressive, depending on the speed of movement of their moving parts. Dampers, providing a calming effect, give the suspension a certain rigidity.
  • a variant of the suspension device described in patent RU 2395407 (JP 2006-078116) is not equipped with hydraulic dampers, and the damping is carried out by electromagnetic actuators controlled by an electronic system, they compensate the roll when lateral or longitudinal acceleration occurs.
  • the guiding device of the Anti-shock suspension does not allow the sprung mass to move relative to the unsprung mass in the transverse and longitudinal directions and allows you to move in the vertical direction, and the springs keep the sprung mass in equilibrium.
  • the insulating properties are based on the fact that hydraulic dampers create only those forces that are necessary and sufficient to keep the sprung mass at rest, that is, dampers prevent the occurrence of any fluctuations, and the damper control mechanism is automatic and can be placed inside the damper body.
  • Free vibrations in a system where the mass is suspended on a spring includes two processes. The first is the transition of kinetic energy into potential energy, that is, the process of absorption of an impulse by a spring. The second is the transition of potential energy into kinetic, that is, the process of returning energy to momentum. We can say that there is a reflection of the momentum in the elastic element. It is this process that damper must be prevented. It is erroneous that the hydraulic dampers in the vehicle suspension absorb the energy of the impulse of the sprung mass, converting it into thermal energy. Of course, they heat up, but the energy that they absorb is the energy of the impulse of the unsprung mass. In the vehicle suspension, the hydraulic damper acts as a gearbox. It distributes the energy of the impulse of the unsprung mass.
  • the process of absorption of the pulse occurs in the first and third phases, and the energy returns in the second and fourth phases.
  • Any inhibitory force of the damper in the phase of energy absorption by the spring prevents the absorption process, and therefore makes the suspension stiffer, that is, part of the impulse of the unsprung mass is not absorbed by the spring, but transmitted by the damper to the sprung mass.
  • the damper in the phase of the return of energy, so that the process of transition of potential energy into kinetic does not take place, the damper must be created an effort that compensates only for the force that the potential energy accumulated in the previous phase creates.
  • the damper capable of passing the smallest number of disturbances to the sprung mass, should have free mutual movement of its moving parts from the equilibrium point, both in the direction of increasing the load, and in the direction of decreasing the load. And when the moving parts move to the equilibrium point, the damper must create a force that at each moment of time will correspond to the difference between the reaction force of the spring and the weight of the vehicle in this spring.
  • This can be provided by controlled pressure valves, since the braking force of hydraulic dampers is directly proportional to the pressure of the fluid in the compressible cavity. Such valves are also called safety valves.
  • the pressure valve control system must be adjusted to the equilibrium point automatically and be rebuilt in a timely manner when its position changes. It should be noted that the equilibrium point changes its position for two reasons. The first is the change in vehicle load, and the second is the redistribution of the weight of the sprung mass when lateral or longitudinal acceleration occurs. Changing the vehicle load does not require quick reconfiguration, but the shift of the equilibrium point with the appearance of lateral acceleration occurs quite quickly. With delicate driving, this speed does not exceed 0.02 m / s, and with aggressive driving, the displacement speed can reach 0.05 m / s. The retuning speed of the damping system should be selected from 0.01 to 0.02 m / s.
  • a damper for anti-shock suspension with springs made of solid material, a damper is proposed (Fig. 1) in which the braking force is regulated by a spring (12). It has three hydraulic cavities. One low-pressure cavity (1) and two working cavities (5; 7), separated by a piston (2), which is located in the cylinder (3). The piston moves along the cylinder by means of a rod (4), one end of which is attached to the piston (2), and the other end leaves the damper body and is pivotally connected to the unsprung mass. The damper body is pivotally connected to the sprung mass.
  • the spool pressure valve is dual, that is, it has two inlet lines and one outlet. Each section works as a pressure limiting valve.
  • a window opens, releasing the fluid from the second working cavity.
  • the pressure in the working cavities is limited by the control spring (12), which is attached to the damper piston at one end and the pressure valve spool through the hydraulic compensator (13) at the other end, which allows the damper to automatically adjust to the equilibrium point.
  • the hydraulic compensator is a hydraulic damper in which the dosing of the fluid is carried out flow rate stabilizer valves (15; 16).
  • the speed of adjustment to the equilibrium point does not depend on the force with which the control spring acts on the spool, and therefore does not depend on the amplitude of oscillations of the unsprung mass.
  • the speed of the hydraulic compensator rod relative to the pressure valve spool is selected from 0.01 to 0.02 m / s. At this speed, at the resonance frequency for a given oscillatory system and at higher frequencies, the hydraulic compensator rod does not have time to significantly shift from the equilibrium point. It is important that the tuning speed is the same in both directions, so it is better to make the design of the hydraulic compensator symmetrical (Fig. 2).
  • the main part of the speed regulating valve is a spool in the shape of a glass (17).
  • a calibrated hole in which a differential pressure of the fluid is formed is located in the bottom of the glass (18). Through the same hole passes the central rod of the compensator (19), which is connected to the control spring (12) and on which the piston of the compensator (20) is fixed.
  • the stabilizer valve limits the flow rate of the fluid, which the piston of the compensator (20) displaces from the cavity of the compensator into the cavity of low pressure (1). Fluid is sucked into the cavity on the other side of the compensator piston from the low pressure cavity (1) through a second stabilizer valve. When the fluid is sucked in, the stabilizer valves do not limit the flow rate, but remain as open as possible.
  • the control spring (12) at the equilibrium point is completely relaxed, but is compressed when approaching and stretches when moving away. If the damper is installed in the suspension in such a way that when it approaches the approach, it stretches, then the control spring will stretch when approaching, and compress when removed.
  • the spring and the control spring must have linear elastic characteristics. This is necessary because only with a linear characteristic a proportional change in the reaction force of the spring and the force with which the control spring (12) acts on the spool (6) is possible.
  • the ratio of the area onto which the fluid exerts pressure moving the spool to the area of the damper piston must correspond to the ratio of the coefficient of elasticity of the control spring to the coefficient of elasticity of the corresponding spring.
  • the pressure valve in the open state should not create significant hydraulic resistance, this is possible only when the passage area of each pressure valve line is at least thirty percent of the working area of the damper piston (2).
  • the stroke of the stop valve from the closed to the fully open position should be small, as this determines the sensitivity of the damping control system.
  • the spool diameter must be at least larger than the diameter of the damper piston (2).
  • Non-return valves (8; 9) and all channels through which the fluid flow passes must have the same flow area. Between the working cavities there is a throttle hole (14), which ensures the suspension returns to the equilibrium position and mitigates the pressure jump at the beginning of the damper's stroke, that is, the suspension returns to the equilibrium position.
  • this hole is located in the piston (2).
  • the pressure limiting valve is located in that part of the damper, which is attached to the main body of the vehicle. This is necessary because the spool, having a significant mass, can respond to shocks, violating the specified damping algorithm.
  • Pressure valves can be equipped with not only a piston, but also a lever damper, in which the working body is a partition attached to the shaft. During suspension operation, the rotation of the damper shaft is carried out by means of a lever.
  • the gas pressure comes from the same air springs, but through a throttle device consisting of two gas flow rate stabilizer valves (33; 34) installed in series. This is necessary so that the speed of adjustment to the equilibrium point does not depend on the amplitude of oscillations of the unsprung mass, and the flow rate must be stabilized both in the forward and in the opposite direction, therefore there are two series-mounted valves operating in opposite directions.
  • the pressure in space (27), on one side of the piston is proportional to the reaction force of the air spring, and in space (29), on the other side of the piston, the pressure corresponds to the average value, and therefore proportional to the weight of the vehicle attributable to this spring .
  • the piston (28) of the control pneumatic cylinder is mechanically connected to the spool of the pressure valve (6) by means of rods and pivoting levers (31). From the pneumatic cavity into the fluid cavity, the control force is transmitted by turning the shaft (32). The rotating shaft makes it possible to reduce friction in the control system while observing the tightness of the passage from one cavity to another.
  • the cutoff frequency corresponds to the resonant frequency for a given oscillatory system. Pressure fluctuations with a resonance frequency and above, these are disturbances from roughnesses on the road, the throttle device does not pass. Oscillations with a frequency below resonance, these are perturbations from lateral acceleration, the throttle device skips.
  • the force with which gas acts on the end of the spool (42) is proportional to the force of the vehicle weight falling on this shock absorber strut
  • the force with which the fluid acts on the spool on the other end side (40) is proportional to the reaction force of this shock racks.
  • the pressure control valve releases fluid from the accumulator through the return valve (45) and the annular groove in the spool (38) into the working cavity of the supporting hydraulic cylinder, maintaining the pressure in it equal to the pressure in the gas cavity (47) of the pressure control valve. That is, the control valve acts as a pressure reducing valve.
  • the force with which a given hydropneumatic strut holds the sprung mass is equal to part of the vehicle weight attributable to this strut.
  • the pressure regulating valve does not exert a braking effect, and the sprung mass keeps pressure from the accumulator, which becomes less than the pressure in the gas cavity (47) of the pressure regulating valve.
  • the check valve (45) closes and the pressure in the working cavity of the carrier hydraulic cylinder (41) increases.
  • the control valve starts to work, which limits the further increase in pressure by releasing the fluid through the groove in the spool (39) and the check valve (46) into the accumulator cavity (44).
  • the control valve acts as a pressure relief valve.
  • check valves 45; 46
  • a throttle channel 48
  • a throttle device that controls the gas flow rate 43
  • Check valves can be located between the pressure valve and the accumulator (figure 4), or between the pressure valve and the bearing hydraulic cylinder (figure 5).
  • a solenoid can control a pressure valve that works as a limiter, as well as a pressure regulating valve in a hydropneumatic suspension.
  • there can be one double that is, a three-line valve or two single valves.
  • the sensor measures the reaction force of the spring, and the electronic control unit determines the equilibrium point, which corresponds to the average value over a period of time less than one full period of the resonant oscillation, and supplies a current to the electromagnet, the magnitude of which is proportional to the deviation of the spring reaction force from the average value.
  • a double-acting valve requires a double-acting electromagnet, but better results can be achieved by using two separate pressure valves.
  • Electromagnetic control can be combined with mechanical control in any of the three dampers described above. In this case, the electromagnet can move the equilibrium point when the appearance of transverse or longitudinal acceleration.
  • the suspension can have elastic elements in the mechanical anti-roll bar, which also reflect the impulse of the unsprung mass and can cause free vibrations, so the elastic deformation of the stabilizer must also be damped.
  • the stabilizer option (Fig.6) with damping of lateral vibrations having a non-twist structure (50) with four points for hinge mounting located in the same plane at the corners of a rectangle or trapezoid, two of which (51.52) are connected with an unsprung mass, and the other two (53.54) with the main body of the vehicle.
  • at least one of the four bonds is elastic (55), in parallel with which a damper (56) is installed, the device of which is similar to the damper of bearing springs made of solid material (Fig. 1).
  • the coefficient of elasticity of the control spring in the stabilizer damper is selected relative to the coefficient of elasticity of the elastic element of the stabilizer (55).
  • the compensator (57) is installed in series with the elastic element of the stabilizer (59).
  • the compensator control system (58) includes an actuator (57) and it begins to move or move apart depending on the direction of the roll until the transverse stabilizer shaft (50) stands parallel to the transverse axis of the vehicle, i.e. the vehicle body stands parallel road surface.
  • the dampers of both the stabilizer and the bearing springs are not reconstructed to a new equilibrium point, which makes it possible to reduce the speed of reconfiguration of hydraulic compensators.
  • the reaction force of the elastic element of the stabilizer does not require damping, and only changes in this force caused by the vibration of unsprung masses need to be damped. Therefore, the lateral roll compensator acts on the transverse beam of the stabilizer (50) through the elastic element, while the elastic element (55) is deformed and, as a result, a force arises to compensate for the redistribution of the weight of the vehicle, while the damper equilibrium point remains unchanged. In the control system of the compensator, you can enter the dependence on the steering speed and vehicle speed.
  • the lateral acceleration sensor can also be controlled by the lateral acceleration sensor, since the distance by which the actuator must deform the elastic element of the stabilizer is proportional to the lateral acceleration.
  • the ratio of lateral acceleration to the size of the deformation of the elastic element of the stabilizer necessary to hold the vehicle body parallel to the road surface depends on the vehicle load and the height of the center of mass. These two quantities are variables, but their rate of change is small, which allows the control system to continuously determine the average value of this ratio over a period of time amounting to several periods of resonant oscillations. Such a control system does not require software and can be analog, and it works without delay.
  • an elastic design is used, working on twisting (60).
  • the suspension arms one on each side, have additional shoulders (61, 62) between the ends of which a damper (63) is mounted.
  • the ratio of the length of the working shoulder of the lever to the length of the additional shoulder should be the same on both sides.
  • the additional shoulders of the suspension arms must be parallel to each other and directed in opposite directions.
  • the lines of the additional shoulders must cross the damper axis at right angles. Additional shoulders can be both on the upper arms (Fig. 8) or both on the lower. They can also be on different levers (Fig.9).
  • the elastic element of the stabilization system can be installed between the extreme points of the additional shoulders of the suspension arms parallel to the damper.
  • a possible version of the stabilization system of lateral stability without additional elastic elements and, therefore, without additional dampers (figure 10, figure 11).
  • the hydromechanical or electromechanical actuator (57) of the side roll compensator by means of a lever (64) or a system of levers (65), strains the spring on one side and relaxes on the other, depending on the direction of lateral acceleration, holding the vehicle body parallel to the road surface. In this case, the dampers remain at the equilibrium point.
  • Such a system of stabilization of lateral stability is applicable only with springs made of solid material, because only in such springs the coefficient of elasticity does not change when the load changes.
  • Significantly reduce the power consumed by the lateral roll compensator actuator by using a discharge spring (66).
  • This spring is compressed as much as possible in the neutral position of the compensator, and when the lever is moved to either side with a compressive force, it helps the actuator to overcome the reaction force of the stabilization system.
  • the angle of rotation of the stabilizer lever, and therefore the size of the shoulder formed by this rotation, which is pressed by the unloading spring are proportional to lateral acceleration, so the lateral acceleration sensor can be controlled by the lateral acceleration sensor together with the vehicle body angle sensor relative to road surface.
  • the angle sensor is necessary to determine the ratio of the angle of rotation of the lever of the compensator of the lateral roll to the value of lateral acceleration.
  • the unloading spring can act directly on the lever compensator, as well as through a roller that rolls along the cam shaft. This makes it possible to achieve the most accurate match of the efforts of the unloading spring and the reaction force of the elastic element of the stabilizer. You can also achieve a match by using several springs that work together.
  • a suspension without additional structural elements is suitable.
  • This suspension is equipped with dampers with pressure solenoid valves, one damper per wheel. These dampers will dampen the momentum reflected by the elastic element of the stabilizer.
  • the damper control system (Fig. 13) regulates the current strength in the pressure electromagnetic valves (Y1-Y8), based on data received from sensors measuring the reaction force of the springs (P1-P4).
  • Springs and guides can be any. For air springs, a pressure sensor is used.
  • the damper control system measures the reaction force of the bearing springs with sensors and determines the average value over a period of time in several periods of resonant vibrations.
  • the average value of the reaction force of the spring corresponds exactly to the force of the vehicle weight attributable to this spring.
  • the control system continuously determines the difference between the weight force and the reaction force of the spring and supplies current to the corresponding electromagnetic valve, the force of which is proportional to this difference.
  • the reaction force is less than the force of weight, current is supplied to the valve, which operates during the approach movement.
  • Figure 1 shows the device of a hydraulic damper designed for damping elastic deformation of a spring with a linear characteristic of elasticity. This characteristic has springs made of solid material.
  • Figure 2 is an enlarged image of the hydraulic compensator used in the damper for springs made of solid material.
  • Fig. 3 shows a hydraulic damper device for suspension with air springs.
  • Figure 4 shows the device hydropneumatic suspension with a two-way valve-pressure regulator controlled by gas pressure from the accumulator.
  • FIG. 5 shows a hydropneumatic suspension device in which damping is carried out by two one-way pressure valves.
  • Figure 6 shows the device of the anti-roll bar based on a non-twisting structure with damping of lateral vibrations by a separate damper.
  • Figure 7 shows the device of the anti-roll bar based on a non-twisting design with a lateral roll compensator.
  • Fig depicts a linkage with a classic torsion stabilizer, in which the damper is installed between the ends of the additional shoulders of the suspension arms.
  • Figure 9 shows the lever suspension, in which the elastic element of the stabilizer and the stabilizer damper are installed between the ends of the additional shoulders of the suspension arms.
  • Figure 10 shows the suspension of the vehicle in which the side roll compensation is carried out by moving the upper bearings of the bearing springs by means of a transverse two shoulders lever with a hydromechanical or electromechanical drive. This stabilization system is equipped with a discharge spring.
  • Figure 11 shows the suspension, in which the movement of the upper bearings of the bearing springs is carried out using a lever system on one of which acts unloading spring.
  • Figure 12 shows a variant of the Anti-shock suspension with a classic U-shaped elastic anti-roll bar and a side roll compensator with an unloading spring.
  • On Fig shows a block diagram of an electronic control system dampers anti-shock suspension.
  • anti-shock suspension is possible in vehicles with any type of suspension with any springs.
  • the damping system of the bearing springs has no design features. But the damping of the elastic element of the stabilizer bar, if any, may have some additional elements.
  • dampers with pressure solenoid valves are installed in parallel with the springs.
  • the electronic system controls the damper valves, which is depicted in the analog solution for a better understanding of the control algorithms (Fig. 13). A two-axle four-wheel car is assumed.
  • the control system receives initial data from force sensors (P1-P4), which measure the reaction force of bearing springs and longitudinal and lateral acceleration sensors (P5, Pb).
  • the scheme involves two polar power supply with a midpoint.
  • the diagram does not show the power supply circuits of operational amplifiers of force sensors and acceleration sensors, as well as corrective, matching, and shunt circuits.
  • the system operates as follows.
  • the control voltage the potential of which is proportional to the reaction force of the carrier spring, comes from the sensor of the reaction force of the spring, for example, the front left wheel (P1) to the positive input of the operational amplifier (A2), assembled according to the scheme voltage stabilizer. That is, with equal potentials at the positive and negative inputs, the output should create a zero potential corresponding to the midpoint of the supply.
  • the adjustment to the equilibrium point is carried out by a circuit (R3, ⁇ ), which receives a signal from the same force sensor, forming a potential on the capacitor ( ⁇ ) corresponding to the equilibrium point, which is fed through the resistor (R4) to the negative input of the amplifier (A2).
  • the reaction force sensors of all bearing springs are connected.
  • the signal from the left force sensor (P1) is fed to the negative input of the right amplifier (AZ) through the capacitor (C2) and resistor (R7), and the signal from the right force sensor (P2 ) is fed to the negative input of the left amplifier (A2) through a capacitor (C1) and a resistor (R2).
  • the ratio of the resistor values of the resistors (P1, R8) supplying the signal to the positive inputs and the resistor values of the resistors (P2, R4, R6, R7) supplying the signal to the negative inputs is selected so that, when the wheels of one axis are moving in parallel, the potentials at the outputs amplifiers (A2, AZ) corresponded to changes in the reaction forces of bearing springs. And with non-parallel movement, the signals coming through the resistors (R2, R7, R26, R29) to the negative inputs increased the output potential from the side where the load increases, and reduced the output potential from the other side, where the load decreases.
  • the control system determines the reaction force of the elastic element of the stabilizer by the difference in the reaction forces of the bearing springs of the axis on which this stabilizer is mounted.
  • stabilizers on two axes are assumed. If the stabilizer is installed on only one front axle, then the corresponding resistors (R26, R29) and capacitors (C7, C8) are excluded from the circuit. Capacitors (C1, C2, C7, C8) remove the constant component that occurs during lateral displacement of the center of mass, since dampers should only compensate for deviations from the equilibrium point.
  • the signals from the input amplifiers (A2, AZ, A9, A10) are fed to the positive inputs of the terminal amplifiers (A1, A4, A8, All).
  • the negative inputs of the terminal amplifiers are fed with signals received from the longitudinal and lateral acceleration sensors (P5, Pb), which can be located directly in the control unit.
  • the signal from the sensor (P5) is fed through the terminating resistors (R12, R18) to the right amplifiers (A4, AN) and through the amplifier (A5), which reverses the phase, and terminating resistors (Rll, R17) to the left amplifiers (Al, A8).
  • the equilibrium point moves up in the dampers on the side to which the lateral acceleration is directed and down in the dampers on the other side.
  • the scheme works with longitudinal acceleration. But the amount of roll, and hence the magnitude of the shift of the equilibrium point, depends on the load of the vehicle.
  • the readjustment to the new position of the center of mass is carried out manually by means of a potentiometer (R16), the handle of which can be calibrated by the weight of the cargo on the roof of the vehicle.
  • R16 potentiometer
  • the equilibrium point moves accordingly to acceleration, without any delay, but the actual roll will always lag and the dampers will hold the sprung mass, since they will create a force that compensates for the inertial forces arising from transverse or longitudinal acceleration.
  • the optocouplers will be controlled by the memory unit. Applying a mechanical compensator of the lateral roll (Fig.
  • the lateral acceleration sensor will control the roll compensator, and the readjustment of the equilibrium point in the transverse direction will be needed only during aggressive driving, when the roll compensator may not keep up with the changes in lateral acceleration.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Подвеска транспортных средств, отличающаяся тем, что тормозящее усилие демпферов не зависит от вертикальной скорости неподрессоренной массы. При движении сближения или удаления от точки равновесия демпферы не создают значительного сопротивления, а при движении к точке равновесия создается усилие, которое в каждый момент времени соответствует разнице между силой реакции рессоры и частью силы веса подрессоренной массы, приходящейся на эту рессору. Управляется демпферы клапанами давления, так как тормозящее усилие прямо пропорционально давлению в сжимаемой полости. Система управления автоматически настраивается на точку равновесия и своевременно перестраивается при появлении продольного или поперечного ускорения. Такой алгоритм демпфирования полностью исключает резонансные колебания, причем совсем не добавляет жёсткости.

Description

Антишоковая подвеска
Область техники
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно подвесным устройствам транспортных средств (в дальнейшем ТС), также может быть применено в качестве виброизоляции станков и сейсмической изоляции зданий и сооружений.
Предшествующий уровень техники
Система подвески ТС главным образом предусмотрена для изолирования основной конструкции, то есть корпуса ТС от неровности дороги. При движении неподрессоренная масса (в автомобиле это колесо) повторяя рельеф дороги, совершает беспорядочные колебания по вертикальной оси, в то время как подрессоренная масса должна, в идеальном случае, находится в состоянии покоя. Равномерное движение вперед можно не учитывать. Основным изолирующим элементом является рессора. Благодаря своей упругости она сглаживает колебания неподрессоренной массы, поглощая энергию вертикального импульса при движении неподрессоренной массы вверх и возмещая энергию при движении неподрессоренной массы вниз. Использование упругих элементов для смягчения неизбежно приводит к ухудшению устойчивости ТС и самое нежелательное - это ухудшение поперечной устойчивости, так как при движении на повороте, возникает значительное боковое ускорение и, для того чтобы ТС не заваливалось на бок, применяют различные системы стабилизации поперечной устойчивости. Механические стабилизаторы поперечной устойчивости представляют собой упругую конструкцию с четырьмя точками для шарнирного крепления, расположенными в одной плоскости по углам прямоугольника или трапеции, две из которых шарнирно связанны с основным корпусом ТС, а две другие с неподрессоренной массой с двух боковых сторон. Стабилизатор делают упругим для сглаживания боковых толчков. Чем мягче стабилизатор, тем больше боковой крен при одинаковом боковом ускорении. Это противоречие устраняют применением компенсатора бокового крена, который представляет собой гидравлический или электрический исполнительный механизм, заменяющий, по меньшей мере, одну из четырех шарнирных связей. Существуют стабилизаторы с изменяемой крутильной жесткостью. Они уменьшают свою жесткость при движении без бокового ускорения. Однако, при появлении бокового ускорения подвеска становиться жесткой. Так как упругая подвеска образует колебательную систему, необходимо оборудовать ее демпфирующими элементами. Демпферы бывают одностороннего и двухстороннего действия. В более сложных адаптивных подвесках применяются управляемые демпферы, которые по сигналу системы управления изменяют демпфирующий режим от жесткого до мягкого плавно или ступенчато. Известны демпферы управляемые сжатым газом из соответствующей пневморессоры (патент US7320387 В2). Известны демпферы, которые изменяют жесткость в зависимости от того, на какое расстояние выдвинут или задвинут шток в корпус демпфера (патент JP 2012-206571, WO 2014/0459645). Тормозящее усилие всех известных гидравлических демпферов находятся в прямой, причём прогрессивной, зависимости от скорости перемещения их подвижных частей. Демпферы, оказывая успокаивающее действие, придают подвеске определенную жесткость. Существуют подвески, оборудованные электромеханическими устройствами, управляемые электронной системой которые создают в подвеске усилия, компенсирующие возмущения, получаемые при движении. Вариант устройства подвески, описанной в патенте RU 2395407 (JP 2006-078116), не оборудуется гидродемпферами, а демпфирование осуществляют электромагнитные исполнительные механизмы, управляемые электронной системой, они же компенсируют крен при появлении поперечного или продольного ускорения. Изолирующие свойства такой подвески достаточно высоки, но её червячный редуктор и электродвигатель, работают при каждом даже небольшом перемещении неподрессоренной массы относительно основного корпуса ТС, то есть практически постоянно. Добиться длительной и безотказной работы таких механизмов задача не простая, поэтому широкого применения эта система пока не получила.
Раскрытие изобретения
Направляющее устройство Антишоковой подвески, как и во всех современных подвесках, не позволяет подрессоренной массе перемещаться относительно неподрессоренной массы в поперечном и продольном направлении и позволяет перемещаться в вертикальном направлении, а рессоры удерживают подрессоренную массу в положении равновесия. Изолирующие свойства основаны на том, что гидравлические демпферы создают только те усилия, которые необходимы и достаточны для удержания подрессоренной массы в состоянии покоя, то есть демпферы предотвращают возникновение любых колебаний, причем управляющий демпфером механизм автоматический и может размещаться внутри корпуса демпфера.
Свободные колебания в системе, где масса подвешена на рессоре, включает в себя два процесса. Первый - это переход кинетической энергии в потенциальную, то есть процесс поглощения импульса рессорой. Второй - это переход потенциальной энергии в кинетическую, то есть процесс возвращения энергии в импульс. Можно сказать, происходит отражение импульса в упругом элементе. Именно этот процесс демпферу необходимо предотвратить. Ошибочным является мнение, что гидравлические демпферы в подвеске ТС поглощают энергию импульса подрессоренной массы, преобразуя её в тепловую энергию. Они, конечно, нагреваются, но энергия, которую они поглощают, это энергия импульса неподрессоренной массы. В подвеске ТС гидравлический демпфер исполняет роль редуктора. Он распределяет энергию импульса неподрессоренной массы. Часть этой энергии он пропускает, и она поглощается рессорой, а часть он передаёт подрессоренной массе. Лишь незначительная часть теряется в демпфере на нагрев. Величина этих потерь соответствует работе, которую демпфер совершает при передаче импульса. Энергию, накопленную в системе подвески, демпфер выпускает дозировано, не позволяя подрессоренной массе получить при этом ускорение. То есть энергия, накопленная в рессоре, уходит в основном на подъём подрессоренной массы на более высокое положение по вертикальной оси. При движении неподрессоренной массы вниз по вертикальной оси энергия, затраченная рессорой на удержание подрессоренной массы в состоянии покоя, но на более высоком положении от точки равновесия, возвращается в рессору при опускании подрессоренной массы на более низкое положение. Если полный период резонансного колебания условно разделить на четыре фазы и за начало периода принять точку равновесия, то процесс поглощения импульса происходит в первой и третьей фазе, а возвращение энергии происходит во второй и четвертой фазе. Любое тормозящее усилие демпфера в фазе поглощения энергии рессорой препятствует процессу поглощения, а значит, делает подвеску жестче, то есть часть импульса неподрессоренной массы не поглощается рессорой, а передается демпфером подрессоренной массе. А вот в фазе возвращения энергии, чтобы не состоялся процесс перехода потенциальной энергии в кинетическую, демпферу необходимо создать усилие, компенсирующее только ту силу, которую создает накопленная в предыдущей фазе потенциальная энергия. Эта сила в любой момент времени равна разности силы реакции рессоры и силы веса ТС приходящейся на эту рессору. Таким образом, демпфер, способный пропускать наименьшее количество возмущений к подрессоренной массе, должен иметь свободное взаимное перемещение своих подвижных частей от точки равновесия, как в сторону увеличения нагрузки, так и в сторону уменьшения нагрузки. А при движении подвижных частей к точке равновесия демпфер должен создавать усилие, которое в каждый момент времени будет соответствовать разности силы реакции рессоры и силы веса ТС приходящуюся на эту рессору. Это могут обеспечить управляемые клапаны давления, так как тормозящее усилие гидравлических демпферов прямо пропорционально давлению текучей среды в сжимаемой полости. Такие клапаны так же называют предохранительными. Система управления клапанами давления должна настраивается на точку равновесия автоматически и своевременно перестраиваться при изменении её положения. Надо отметить, что точка равновесия изменяет свое положение по двум причинам. Первая - это изменение загрузки ТС и вторая - это перераспределение веса подрессоренной массы при появлении поперечного или продольного ускорения. Изменение загрузки ТС не требует быстрой перенастройки, а вот смещение точки равновесия при появлении бокового ускорения происходит достаточно быстро. При деликатном вождении эта скорость не превышает 0,02 м/с, а при агрессивном вождении скорость смещения может достигать 0,05 м/с. Скорость перенастройки системы демпфирования следует выбирать от 0,01 до 0,02 м/с. Чтобы эта скорость не зависела от амплитуды колебаний, система должна иметь стабилизацию скорости перенастройки. Отражение импульса происходит не только в рессорах, но и в упругом элементе стабилизатора поперечной устойчивости, если таковой имеется, и демпфировать упругую деформацию стабилизатора можно отдельным демпфером или же демпферами несущих рессор, если они управляются электромагнитными клапанами давления. Алгоритмом действия отдельного демпфера для стабилизатора должен быть такой же, как и у демпфера рессоры. Клапаны давления могут перепускать текучую среду из одной сжимаемой полости в другую, или же выпускать текучую среду в третью полость, которая играет роль резервуара. Возможны несколько вариантов демпферов с вышеуказанным алгоритмом действия, в зависимости типа применяемых рессор.
1. Для Антишоковой подвески с рессорами из твердого материала предлагается демпфер (фиг.1) в котором тормозящее усилие регулирует пружина (12). В нем имеются три гидравлические полости. Одна полость низкого давления (1) и две рабочие полости (5;7), разделенные поршнем (2), который расположен в цилиндре (3). Поршень перемещается по цилиндру посредством штока (4), один конец которого прикреплён к поршню (2), а другой конец выходит из корпуса демпфера и шарнирно соединен с неподрессоренной массой. Корпус демпфера шарнирно соединен с подрессоренной массой. При движении поршня по цилиндру в направлении сближения, текучая среда вытесняется из первой рабочей полости (5) через клапан давления (6) в полость низкого давления (1), а во вторую рабочую полость (7) текучая среда всасывается из полости низкого давления через обратный клапан (8). При движении поршня в направлении удаления текучая среда вытесняется из второй рабочей полости (7) через клапан давления (6) в полость низкого давления (1), а в первую рабочую полость (5) текучая среда всасывается из полости низкого давления (1) через обратный клапан (9). Золотниковый клапан давления сдвоенный, то есть имеет две входные линии и одну выходную. Работает каждая секция как клапан-ограничитель давления. При движении золотника (6) в одну сторону открывается окно, выпускающее текучею среду из первой рабочей полости. При движении золотника в другую сторону открывается окно, выпускающее текучею среду из второй рабочей полости. Площадь, на которую действует управляющее давление текучей среды, открывающее соответствующее окно при движении сближения образует узкая часть золотника (10), выходящая через цилиндрический проход в верхнюю рабочую полость (5). Площадь, на которую действует управляющее давление, открывающее соответствующее окно при движении удаления, образует сужение верхней части золотника (11). Ограничение давления в рабочих полостях обеспечивает регулирующая пружина (12), одним концом прикреплённая к поршню демпфера, а другим концом к золотнику клапана давления через гидрокомпенсатор (13), который позволяет демпферу автоматически настраиваться на точку равновесия. Гидрокомпенсатор представляет собой гидравлический демпфер, в котором дозирование текучей среды осуществляют клапаны-стабилизаторы скорости потока (15;16). С таким гидрокомпенсатором скорость настройки на точку равновесия не зависит от силы, с которой управляющая пружина действует на золотник, а значит, не зависит от амплитуды колебаний неподрессоренной массы. Скорость передвижения штока гидрокомпенсатора относительно золотника клапана давления выбирается от 0,01 до 0,02 м/с. При такой скорости на частоте резонанса для данной колебательной системы и на более высоких частотах шток гидрокомпенсатора не успевает значительно сместиться от точки равновесия. Важно, чтобы скорость настройки была одинаковой в обоих направлениях, поэтому конструкцию гидрокомпенсатора лучше сделать симметричной (фиг.2). Основной деталью клапана-стабилизатора скорости является золотник в форме стакана (17). Калиброванное отверстие, в котором образуется перепад давления текучей среды, находится в дне стакана (18). Через это же отверстие проходит центральный шток компенсатора (19), который соединяется с регулирующей пружиной (12) и на котором закреплен поршень компенсатора (20). Клапан-стабилизатор ограничивают скорость потока текучей среды, которую поршень компенсатора (20) вытесняет из полости компенсатора в полость низкого давления (1). В полость с другой стороны поршня компенсатора текучая среда всасывается из полости низкого давления (1) через второй клапан-стабилизатор. При всасывании текучей среды клапаны-стабилизаторы не ограничивают скорость потока, а остаются в максимально открытом состоянии. Таким образом, регулирующая пружина (12) в точке равновесия полностью расслабленна, но сжимается при движении сближения и растягивается при движении удаления. Если же демпфер установлен в подвеске таким образом, что при движении сближения он растягивается, то регулирующая пружина при сближении будет растягиваться, а при удалении сжиматься. Рессора и регулирующая пружина должны иметь линейные характеристики упругости. Это необходимо потому, что только при линейной характеристике возможно пропорциональное изменение силы реакции рессоры и силы, с которой регулирующая пружина (12) действует на золотник (6). Отношение площади, на которую текучая среда оказывает давление, двигающее золотник к площади поршня демпфера должно соответствовать отношению коэффициента упругости регулирующей пружины к коэффициенту упругости соответствующей рессоры. Такая зависимость позволяет делать жесткость регулирующей пружины сравнительно небольшой, по меньшей мере, в десять раз меньше чем жесткость рессоры. Площадь, которой поршень демпфера (2) оказывает давление на текучею среду при движении сближения, больше площади, которой поршень оказывает давление на текучею среду при движении удаления на величину площади поперечного сечения штока демпфера (4). Эта разница компенсируется, если отношение площади поперечного сечения нижней узкой части золотника (10) к площади, образуемой разностью диаметров в месте сужения верхней части золотника (11) соответствует отношению полной площади поршня демпфера (2) к площади поршня демпфера за вычетом площади поперечного сечения штока (4). Для обеспечения режима демпфирования без сопротивления, клапан давления в открытом состоянии не должен создавать значительного гидравлического сопротивления, это возможно только когда площадь проходного сечения каждой линии клапана давления составляет не менее тридцати процентов от рабочей площади поршня демпфера (2). Причём ход золотника клапана-ограничителя от закрытого до полностью открытого положения должен быть небольшой, так как это определяет чувствительность системы управления демпфированием. Для обеспечения таких параметров диаметр золотника должен быть, по меньшей мере, больше диаметра поршня демпфера (2). Такой же проходное сечение должны иметь обратные клапаны (8;9) и все каналы, по которым проходит поток текучей среды. Между рабочими полостями имеется дроссельное отверстие (14), которое обеспечивает возврат подвески в положение равновесия и смягчение скачка давления в начале рабочего хода демпфера, то есть хода возврата подвески в положение равновесия. В данной схеме это отверстие находится в поршне (2). Клапан-ограничитель давления находится в той части демпфера, которая прикрепляется к основному корпусу ТС. Это необходимо потому, что золотник, обладая значительной массой, может реагировать на толчки, нарушая заданный алгоритм демпфирования. Клапанами давления можно оборудовать не только поршневой, но и рычажный демпфер, в котором рабочим органом является перегородка, прикреплённая к валу. При работе подвески поворот вала демпфера осуществляется посредством рычага.
2. Для Антишоковой подвески, где в качестве несущих рессор использованы пневморессоры, необходимы гидравлические демпферы, в которых управление клапаном давления осуществляется давлением газа из пневморессоры. Всегда прогрессивная характеристика пневморессоры на сжатие не согласуется с линейной характеристикой пружины из твердого материала. Вариант демпфера с регулирующей пружиной (фиг.1) для пневморессоры не подойдет, поэтому предлагается осуществлять управление клапаном давления специальным регулирующим пневмоцилиндром (фиг.З). Давление газа из соответствующей пневморессоры подается по каналу (26) непосредственно в регулирующий пневмоцилиндр, в полость (27) с одной стороны поршня (28). В полость (29) с другой стороны поршня (28) давление газа поступает из той же пневморессоры, но через дроссельное устройство, состоящее из двух клапанов- стабилизаторов скорости потока газа (33;34) установленных последовательно. Это необходимо для того чтобы скорость настройки на точку равновесия не зависела от амплитуды колебаний неподрессоренной массы, причем скорость потока необходимо стабилизировать и в прямом и в обратном направлении, поэтому имеются два последовательно установленных клапана, работающих в противоположных направлениях. Таким образом, при работе подвески давление в пространстве (27), с одной стороны поршня, пропорционально силе реакции пневморессоры, а в пространстве (29), с другой стороны поршня, давление соответствует среднему значению, а значит пропорционально силе веса ТС приходящейся на эту рессору. Поршень (28) регулирующего пневмоцилиндра механически связан с золотником клапана давления (6) посредством тяг и поворотных рычагов (31). Из пневматической полости в полость с текучей средой управляющее усилие передается поворотом вала (32). Поворачивающийся вал дает возможность уменьшить трение в системе управления при соблюдении герметичности прохода из одной полости в другую. В данной схеме площадь, на которую оказывает давление текучая среда передвигающее золотник клапана давления (6), чтобы открыть соответствующее окно образуют узкие части золотника (35,36), выходящие через цилиндрические отверстия в соответствующие рабочие полости (5,7).
3. В гидропневматической Антишоковой подвеске (фиг.4) демпфирование осуществляет золотниковый клапан-регулятор давления. Он включается между несущим гидроцилиндром (41) и соответствующим гидроаккумулятором (44). Золотник клапана- регулятора давления (37) цилиндрической формы имеет кольцевые проточки (38,39), которые переключают каналы, по которым движется текучая среда. С одной стороны на торцевую часть (40) клапана-регулятора действует давление из рабочей полости несущего гидроцилиндра (41), а с другой, торцевой стороны (42), действует давление газа из гидроаккумулятора, но выровненное дроссельным устройством (43), состоящим из двух клапанов-стабилизаторов скорости потока газа установленных последовательно в противоположных направлениях. Дроссельное устройство сглаживает колебания давления поступающего из гидроаккумулятора. Частота среза соответствует резонансной частоте для данной колебательной системы. Колебания давления с частотой резонанса и выше, это возмущения от неровностей на дороге, дроссельное устройство не пропускает. Колебания с частотой ниже резонанса, это возмущения от бокового ускорения, дроссельное устройство пропускает. Таким образом, сила, с которой газ действует на торцевую часть золотника (42), пропорциональна силе веса ТС приходящейся на эту амортизаторную стойку, а сила, с которой текучая среда действует на золотник с другой торцевой стороны (40), пропорциональна силе реакции этой амортизационной стойки. Работает такая система демпфирования следующим образом. Когда подрессоренная масса начинает движение от точки равновесия в сторону увеличения нагрузки, давление текучей среды в рабочей полости (41) несущего гидроцилиндра возрастает. Сила, действующая на торцевую часть золотника (40) со стороны гидроцилиндра становится больше силы, действующей на противоположную торцевую часть (42). Золотник клапана регулятора передвигается в сторону газовой полости (47). При этом кольцевая проточка (39) открывает канал, соединяющий рабочую полость несущего гидроцилиндра (41) с гидравлической полостью гидроаккумулятора (44). В этой фазе клапан-регулятор давления не оказывает заметного демпфирующего действия. В вышеуказанном канале имеется обратный клапан (46), который перекрывает его, когда подрессоренная масса возвращается в точку равновесия, двигаясь в сторону уменьшения нагрузки. В этой фазе клапан-регулятор давления выпускает текучую среду из гидроаккумулятора через обратный капан (45) и кольцевую проточку в золотнике (38) в рабочую полость несущего гидроцилиндра, поддерживая давление в ней, равное давлению в газовой полости (47) клапана-регулятора давления. То есть клапан-регулятор работает как редукционный клапан. Таким образом, в этой фазе сила, с которой данная гидропневматическая стойка удерживает подрессоренную массу, равна части веса ТС, приходящегося на эту стойку. После того как поршень несущего гидроцилиндра пройдет точку равновесия, это когда давление в полости несущего гидроцилиндра (41) станет меньше чем в газовой полости клапана-регулятора давления (47), канал, идущий через обратный клапан (45) и проточку в золотнике (38) открывается полностью. В этой фазе клапан-регулятор давления тормозящего действия не оказывает, а подрессоренную массу удерживает давление из гидроаккумулятора, которое становится меньше чем давление в газовой полости (47) клапана-регулятора. Когда поршень несущего гидроцилиндра начинает движение в сторону увеличения нагрузки, обратный клапан (45) закрывается и давление в рабочей полости несущего гидроцилиндра (41) возрастает. Как только это давление сравняется с давлением в газовой полости (47), начинает работать клапан-регулятор, который ограничивает дальнейший рост давления, выпуская текучую среду через проточку в золотнике (39) и обратный клапан (46) в полость гидроаккумулятора (44). В этой фазе клапан-регулятор работает как клапан-ограничитель давления. Таким образом, в этой фазе сила, с которой данная стойка удерживает подрессоренную массу, равна силе веса ТС, приходящегося на эту стойку. Так же как и в гидравлических демпферах с клапаном давления, в предлагаемом варианте необходимо иметь дроссельный канал (48) между рабочей полостью несущего гидроцилиндра и гидравлической полостью гидроаккумулятора, который обеспечивает возврат подвески в положение равновесия и сглаживает скачек давления в начале хода возврата подвески в положение равновесия. Аналогичный алгоритм демпфирования будет иметь гидропневматическая подвеска с двумя клапанами-регуляторами давления. Один работает при движении сближения другой при движении удаления (фиг.5), то есть один работает как ограничитель, второй как редуктор. Все остальные элементы - как то обратные клапана (45;46), дроссельный канал (48), дроссельное устройство регулирующее скорость потока газа (43), в этом варианте так же необходимы. Обратные клапаны могут располагаться между клапаном давления и гидроаккумулятором (фиг.4), или же между клапаном давления и несущим гидроцилиндром (фиг.5).
4. В любом из предложенных вариантов демпферов клапаном давления, работающим как ограничитель, а так же клапаном-регулятором давления в гидропневматической подвеске может управлять электромагнит. В этом случае может быть один сдвоенный, то есть трёхлинейный клапан или два одинарных клапана. Датчик измеряет силу реакции рессоры, а электронный блок управления определяет точку равновесия, которая соответствует среднему значению за промежуток времени не менее одного полного периода резонансного колебания, и подаёт ток на электромагнит, величина которого пропорциональна отклонению силы реакции рессоры от среднего значения. Для сдвоенного клапана необходим электромагнит двухстороннего действия, но лучших результатов можно добиться при использовании двух отдельных клапанов давления. Один клапан работает при движении сближения, другой при движении удаления. Преимущество электромагнитного управления в том, что такой демпфер универсальный и пригоден для любого типа рессор с любым коэффициентом жесткости с любой характеристикой упругости и имеет большой диапазон по весовой нагрузке. Также электромагнитное управление клапанами даёт возможность оперативного выбора любой характеристики подвески по жесткости. Электромагнитное управление может быть совмещено с механическим в любом из трёх описанных выше варианте демпферов. В этом случае электромагнит может перемещать точку равновесия при появлении поперечного или продольного ускорения.
Кроме рессор в подвеске могут иметься упругие элементы в механическом стабилизаторе поперечной устойчивости, которые тоже отражают импульс неподрессоренной массы и могут вызывать свободные колебания, поэтому упругую деформацию стабилизатора тоже необходимо демпфировать. Возможны несколько вариантов системы стабилизации поперечной устойчивости с демпфированием.
1. Вариант стабилизатора (фиг.6) с демпфированием поперечных колебаний имеющий нескручиваемую конструкцию (50) с четырьмя точками для шарнирного крепления, расположенными в одной плоскости по углам прямоугольника или трапеции, две из которых (51,52) связанны с неподрессоренной массой, а две другие (53,54) с основным корпусом ТС. Причём, по меньшей мере, одна из четырёх связей упругая (55), параллельно которой устанавливается демпфер (56), устройство которого аналогично устройству демпфера несущих рессор из твёрдого материала (фиг.1). Коэффициент упругости регулирующей пружины в демпфере стабилизатора, выбирается относительно коэффициента упругости упругого элемента стабилизатора (55).
2. Лучший результат показывает подвеска с компенсацией бокового крена (фиг.7). Гидромеханический или электромеханический исполнительный механизм компенсатора (57) устанавливается последовательно с упругим элементом стабилизатора (59). При появлении бокового крена система управления компенсатором (58) включает исполнительный механизм (57) и тот начинает сдвигаться или раздвигаться в зависимости от направления крена до тех пор, пока поперечный вал стабилизатора (50) встанет параллельно поперечной оси ТС, то есть корпус ТС встанет параллельно поверхности дороги. При этом демпферы и стабилизатора и несущих рессор не перестраивается на новую точку равновесия, что позволяет уменьшить скорость перенастройки гидрокомпенсаторов. Сила реакции упругого элемента стабилизатора, компенсирующая боковое ускорение, не требует демпфирования, а демпфировать необходимо только изменения этой силы, вызванные колебанием неподрессоренных масс. Поэтому компенсатор бокового крена действует на поперечную балку стабилизатора (50) через упругий элемент, при этом упругий элемент (55) деформируется и в результате возникает сила, компенсирующая перераспределение силы веса ТС, при этом точка равновесия демпфера остается неизменной. В систему управления компенсатором можно ввести зависимость от скорости поворота рулевого колеса и скорости движения ТС. Также компенсатором бокового крена может управлять датчик бокового ускорения, так как расстояние, на которое исполнительный механизм должен деформировать упругий элемент стабилизатора, пропорционально боковому ускорению. Однако отношение величины бокового ускорения к размеру деформации упругого элемента стабилизатора, необходимой для удержания корпуса ТС параллельно поверхности дороги, зависит от загрузки ТС и высоты центра масс. Эти две величины переменные, но скорость их изменения небольшая, что позволяет системе управления непрерывно определять среднее значение этого отношения за промежуток времени, составляющий несколько периодов резонансных колебаний. Такая система управления не требует программного обеспечения и может быть аналоговой, причем срабатывает без задержки.
3. В варианте стабилизатора (фиг.8) применена упругая конструкция, работающая на скручивание (60). Рычаги подвески по одному с каждой стороны имеют дополнительные плечи (61, 62) между концов которых устанавливается демпфер (63). Отношение длины рабочего плеча рычага к длине дополнительного плеча должно быть одинаковым с двух сторон. Дополнительные плечи рычагов подвески должны быть параллельны между собой и направлены в противоположные стороны. Кроме того, в положении равновесия подвески линии дополнительных плеч должны пересекать ось демпфера под прямым углом. Дополнительные плечи могут быть оба на верхних рычагах (фиг.8) или оба на нижних. Так же они могут быть на разных рычагах (фиг.9). Упругий элемент системы стабилизации можно установить между крайними точками дополнительных плеч рычагов подвески параллельно демпферу.
4. Возможен вариант системы стабилизации поперечной устойчивости без дополнительных упругих элементов и, следовательно, без дополнительных демпферов (фиг.10, фиг.11). Гидромеханический или электромеханический исполнительный механизм (57) компенсатора бокового крена, посредством рычага (64) или системы рычагов (65), напрягает рессору с одной боковой стороны и расслабляет с другой в зависимости от направления бокового ускорения, удерживая корпус ТС параллельно поверхности дороги. При этом демпферы остаются в точке равновесия. Такая система стабилизации поперечной устойчивости применима только с рессорами из твердого материала, потому что только у таких рессор коэффициент упругости не меняется при изменении нагрузки. Значительно уменьшить мощность, потребляемую исполнительным механизмом компенсатора бокового крена, можно за счет применения разгружающей пружины (66). Эта пружина максимально сжата в нейтральном положении компенсатора, а при перемещении рычага в какую либо сторону разжимающим усилием, помогает исполнительному механизму преодолеть силу реакции системы стабилизации. Надо отметить, что при использовании рессор с линейной характеристикой угол поворота рычага стабилизатора, а значит и размер образующегося при этом повороте плеча, на которое давит разгружающая пружина, пропорциональны боковому ускорению, поэтому управлять компенсатором может датчик бокового ускорения совместно с датчиком угла наклона корпуса ТС относительно поверхности дороги. Датчик угла наклона необходим для определения отношения величины угла поворота рычага компенсатора бокового крена к величине бокового ускорения. Разгружающую пружину возможно и целесообразно применять во всех случаях использования механического компенсатора бокового крена даже при использовании упругого П-образного стабилизатора работающего на скручивание (фиг.12). Разгружающая пружина может действовать непосредственно на рычаг компенсатора, а так же через ролик, который катится по кулачковому валу. Это даёт возможность добиться наиболее точного совпадения усилия разгружающей пружины и силы реакции упругого элемента стабилизатора. Так же можно добиться совпадения за счёт использования нескольких пружин, работающих совместно.
5. Для автомобилей с низким центром масс, например с кузовом седан, подойдет подвеска без дополнительных элементов в конструкции. В этой подвеске устанавливаются демпферы с электромагнитными клапанами давления по одному демпферу на каждое колесо. Эти же демпферы будут гасить импульс, отраженный упругим элементом стабилизатора. Подойдет любой упругий стабилизатор поперечной устойчивости с линейной характеристикой упругости, например работающий на скручивание. Система управления демпферами (фиг.13) регулирует силу тока в электромагнитных клапанах давления (Y1-Y8), опираясь на данные, полученные от датчиков измеряющих силу реакции рессор (Р1-Р4). Рессоры и направляющие устройства могут быть любыми. Для пневматических рессор используется датчик давления. Для рессор с линейной характеристикой упругости можно применить датчики, измеряющие расстояние между подрессоренной и неподрессоренной массой, так как это расстояние обратно пропорционально силе реакции рессоры. При движении без бокового ускорения система управления демпферами измеряет посредством датчиков силу реакции несущих рессор и определяет среднее значение за период времени в несколько периодов резонансных колебаний. Среднее значение силы реакции рессоры в точности соответствует силе веса ТС приходящейся на эту рессору. Опираясь на среднее значение, система управления непрерывно определяет разницу между силой веса и силой реакции рессоры и подает ток в соответствующий электромагнитный клапан, сила которого пропорциональна этой разнице. Когда сила реакции меньше силы веса, ток подается на клапан, работающий при движении сближения. Когда сила реакции больше силы веса, ток подается на клапан, работающий при движении удаления. При появлении продольного или поперечного ускорения система, опираясь на данные, полученные с датчиков (Р5, Р6), перемещает точки равновесия в демпферах в соответствующее положение. Так же в управлении могут принимать участие датчики давления воздуха, установленные с боковых сторон ТС, сигнал которых будет соответственно перемещать точку равновесия при порывах ветра. Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображено устройство гидравлического демпфера, предназначенного для демпфирования упругой деформации рессоры с линейной характеристикой упругости. Такой характеристикой обладают рессоры, выполненные из твёрдого материала.
На фиг.2 увеличенное изображение гидрокомпенсатора, применённого в демпфере для рессор из твёрдого материала.
На фиг.З изображено устройство гидравлического демпфера для подвески с пневморессорами. На фиг.4 изображено устройство гидропневматической подвески с двусторонним клапаном-регулятором давления управляемым давлением газа из гидроаккумулятора.
На фиг.5 изображено устройство гидропневматической подвески, в которой демпфирование осуществляют два односторонних клапана давления.
На фиг.6 изображено устройство стабилизатора поперечной устойчивости на основе нескручиваемой конструкции с демпфированием поперечных колебаний отдельным демпфером.
На фиг.7 изображено устройство стабилизатора поперечной устойчивости на основе нескручиваемой конструкции с компенсатором бокового крена.
На фиг.8 изображена рычажная подвеска с классическим стабилизатором поперечной устойчивости, работающим на скручивание, в которой демпфер стабилизатора установлен между концов дополнительных плеч рычагов подвески.
На фиг.9 изображена рычажная подвеска, в которой упругий элемент стабилизатора и демпфер стабилизатора установлены между концов дополнительных плеч рычагов подвески. На фиг.10 изображена подвеска ТС в которой компенсация бокового крена осуществляется за счёт перемещения верхних опор несущих рессор посредством поперечного двуплечего рычага с гидромеханическим или электромеханическим приводом. Данная система стабилизации оборудована разгружающей пружиной. На фиг.11 изображена подвеска, в которой перемещение верхних опор несущих рессор происходит при помощи системы рычагов на один из которых действует разгружающая пружина.
На фиг.12 изображен вариант Антишоковой подвески с классическим П- образным упругим стабилизатором поперечной устойчивости и компенсатором бокового крена с разгружающей пружиной.
На фиг.13 изображена блок-схема электронной системы управления демпферами анти-шоковой подвески.
Лучший вариант осуществления изобретения
Применение Антишоковой подвески возможно в ТС с любым типом подвески с любыми рессорами. Система демпфирования несущих рессор не имеет никаких конструктивных особенностей. А вот демпфирование упругого элемента стабилизатора поперечной устойчивости, если таковой имеется, может иметь некоторые дополнительные элементы. В варианте Анти-шоковой подвески, которая не требует изменений в классической схеме и которая может быть применена в подвеске любой конструкции с любыми рессорами и любым упругим стабилизатором, параллельно рессорам устанавливаются демпферы с электромагнитными клапанами давления. Управляет клапанами демпферов электронная система, которая для лучшего понимания алгоритмов управления изображена в аналоговом решении (фиг.13). Предполагается двухосный четырёхколёсный автомобиль. Система управления получает исходные данные от датчиков силы (Р1-Р4), измеряющих силу реакции несущих рессор и датчиков продольного и поперечного ускорения (Р5, Рб). Схема предполагает двух полярное питание со средней точкой. На схеме не указаны цепи питания операционных усилителей датчиков силы и датчиков ускорения, а так же корректирующие, согласующие и шунтирующие цепи. Система работает следующим образом. Управляющее напряжение, потенциал которого пропорционален силе реакции несущей рессоры, поступает от датчика силы реакции рессоры, например, переднего левого колеса (Р1) на положительный вход операционного усилителя (А2), собранного по схеме стабилизатора напряжения. То есть, при равных потенциалах на положительном и отрицательном входах, на выходе должен создаваться нулевой потенциал, соответствующий средней точке питания. Настройку на точку равновесия осуществляет цепь (R3, СЗ), которая получает сигнал с того же датчика силы, формируя на конденсаторе (СЗ) потенциал соответствующий точке равновесия, который через резистор (R4) подается на отрицательный вход усилителя (А2). Аналогично подключены датчики силы реакции всех несущих рессор. Для того, чтобы демпферы учитывали силу реакции упругого элемента стабилизатора поперечной устойчивости, сигнал с левого датчика силы (Р1) подается на отрицательный вход правого усилителя (АЗ) через конденсатор (С2) и резистор (R7), а сигнал с правого датчика силы (Р2) подается на отрицательный вход левого усилителя (А2) через конденсатор (С1) и резистор (R2). Соотношения величин сопротивлений резисторов(Р1, R8), подающих сигнал на положительные входы, и величин сопротивлений резисторов(Р2, R4, R6, R7), подающих сигнал на отрицательные входы, выбирается таким образом, чтобы при параллельном движении колес одной оси потенциалы на выходах усилителей (А2, АЗ) соответствовали изменениям сил реакции несущих рессор. А при не параллельном движении сигналы, поступающие через резисторы (R2, R7, R26, R29) на отрицательные входы, увеличивали потенциал на выходе с той стороны, где нагрузка увеличивается, и уменьшали потенциал на выходе с другой стороны, где нагрузка уменьшается. То есть система управления определяет силу реакции упругого элемента стабилизатора по разнице сил реакции несущих рессор оси, на которой установлен этот стабилизатор. В данном варианте предполагается стабилизаторы на двух осях. Если же стабилизатор установлен только на одной передней оси, то из схемы исключаются соответствующие резисторы (R26, R29) и конденсаторы (С7, С8). Конденсаторы (С1, С2, С7, С8) снимают постоянную составляющую, которая возникает при боковом смещении центра масс, так как демпферы должны компенсировать только отклонения от точки равновесия. Сигналы от входных усилителей (А2, АЗ, А9, А10) поступают на положительные входы оконечных усилителей (А1, А4, А8, All). На отрицательные входы оконечных усилителей подаются сигналы, полученные от датчиков продольного и поперечного ускорения (Р5, Рб), которые могут располагаться непосредственно в блоке управления. При поперечном ускорении сигнал от датчика (Р5) подаётся через согласующие резисторы (R12, R18) на правые усилители (А4, АН) и через усилитель (А5), переворачивающий фазу, и согласующие резисторы (Rll, R17) на левые усилители (Al, А8). В этом случае точка равновесия перемещается вверх в демпферах с той стороны, в которую направлено поперечное ускорение и вниз в демпферах с другой боковой стороны. Аналогично работает схема при продольном ускорении. Но величина крена, а значит и величина смещения точки равновесия зависит от загрузки ТС. То есть при большей загрузке чувствительность системы должна становиться больше. Самый простой способ это включение в цепь управления оптронов с фоторезисторами, управляет которыми потенциал, полученный с конденсаторов (СЗ, С4, С5, С6) через резисторы (R13, R14, R21, R22). Этот сигнал поступает на усилитель (А6), который подаёт ток на фотодиоды оптронов (Ul, U2). Величина этого тока пропорциональна фактическому весу ТС. Применительно к легковому автомобилю, вес пассажиров хотя и может изменить положение центра масс, но эти изменения предсказуемы, так как расположение пассажиров заранее известно. Однако при размещении груза в багажнике на крыше автомобиля, центр масс становится заметно выше. В данной схеме перенастройка на новое положение центра масс осуществляется вручную посредством потенциометра (R16), рукоятка которого может иметь градуировку по весу груза на крыше ТС. В такой системе управления точка равновесия перемещается соответственно ускорению, без какой либо задержки, а вот фактический крен всегда будет отставать и демпферы будут удерживать подрессоренную массу, так как они будут создавать усилие, компенсирующее действие инерционных сил, возникающих при поперечном или продольном ускорении. Добавив в схему логические элементы можно сделать настройку автоматической. В этом случае оптронами будет управлять блок памяти. Применив механический компенсатор бокового крена (фиг.12), можно сделать подвеску значительно мягче за счёт уменьшения жёсткости упругого элемента стабилизатора. В этом случае датчик бокового ускорения будет управлять компенсатором крена, а перенастройка точки равновесия в поперечном направлении понадобится только при агрессивном вождении, когда компенсатор крена может не успевать за изменениями бокового ускорения. Во всех случаях применения механического компенсатора бокового крена возможно и целесообразно добавлять в его устройство разгружающую пружину.

Claims

Формула изобретения
Пункт 1. Подвеска транспортного средства, содержащая направляющее устройство, не позволяющее подрессоренной массе перемещаться относительно неподрессоренной массы в поперечном и продольном направлении и позволяющее перемещаться в вертикальном направлении; систему стабилизации поперечной устойчивости; рессоры, удерживающие силой реакции подрессоренную массу в положении равновесия; управляемые гидравлические демпферы; систему управления демпфированием; отличающаяся тем, что тормозящее усилие демпферов управляется клапанами давления и не зависит от скорости движения рабочего органа демпфера, а алгоритм управления таков, что при движении неподрессоренной массы относительно подрессоренной массы от точки равновесия, как в сторону увеличения нагрузки, так и в сторону уменьшения нагрузки, система демпфирования не создаёт значительного сопротивления, а при движении неподрессоренной массы относительно подрессоренной массы к точке равновесия, как со стороны увеличенной нагрузки, так и со стороны уменьшенной нагрузки, система демпфирования создаёт усилие, компенсирующее разницу между силой реакции рессоры и частью силы веса подрессоренной массы, приходящейся на эту рессору.
Пункт 2. Подвеска транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что демпферы имеет три гидравлические полости: одна полость низкого давления и две рабочие полости, разделенные поршнем или движущийся перегородкой, и при работе демпфера, поршень или перегородка, двигаясь в одном направлении, вытесняет текучую среду из первой рабочей полости через клапан давления в полость низкого давления, а во вторую рабочую полость текучая среда всасывается через обратный клапан из полости низкого давления, а при движении поршня или перегородки в другом направлении текучая среда вытесняется из второй рабочей полости через клапан давления в полость низкого давления, а в первую рабочую полость текучая среда всасывается из полости низкого давления через обратный клапан.
Пункт 3. Подвеска транспортного средства по любому из п. 1, 2, отличающаяся тем, что клапаном давления управляет пружина из твердого материала, работающая параллельно демпферу, причем, когда подрессоренная масса находится в положении равновесия пружина управляющая клапаном не напряжена, что обеспечивает гидрокомпенсатор, но сжимается при увеличении нагрузки на соответствующую рессору и растягивается при уменьшении нагрузки или сжимается при уменьшении нагрузки и растягивается при увеличении нагрузки.
Пункт 4. Подвеска транспортного средства по любому из п. 1, 2, отличающаяся тем, что клапаны давления управляются давлением газа из пневморессоры.
Пункт 5. Подвеска транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, несущие рессоры гидропневматические, а демпфирование осуществляют два, включённых между несущим гидроцилиндром и гидроаккумулятором и параллельно между собой, клапана давления, один из которых является клапаном-ограничителем давления, а другой является редукционным клапаном, или один имеющий, как минимум, три линии потока текучей среды.
Пункт 6. Подвеска транспортного средства по любому из п. 1-5, отличающаяся тем, что в управлении клапанами давления участвуют электромагниты.
Пункт 7. Подвеска транспортного средства по любому из п. 1-6, отличающаяся тем, система управления демпфированием имеет датчики давления воздуха снаружи транспортного средства.
Пункт 8. Подвеска транспортного средства по любому из п. 1-7, отличающаяся тем, что каждый демпфер, управляемый, по меньшей мере, одним клапаном давления, содержит, по меньшей мере, два обратных клапана.
Пункт 9. Подвеска транспортного средства по любому из п. 1-8, отличающаяся тем, что система стабилизации поперечной устойчивости, создающая усилие в подвеске, компенсирующее перераспределение силы веса ТС при боковом ускорении, содержит механический компенсатор бокового крена.
Пункт 10. Подвеска транспортного средства по п. 1 или 9, отличающаяся тем, что механический компенсатор бокового крена имеет, по меньшей мере, одну разгружающую пружину, которая максимально сжата в нейтральном положении механизма компенсатора и разжимается при рабочем движении механизма, как в одну, так и в другую сторону.
PCT/RU2019/000013 2018-03-12 2019-01-15 Антишоковая подвеска WO2019177486A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108568A RU2676843C1 (ru) 2018-03-12 2018-03-12 Антишоковая подвеска
RU2018108568 2018-03-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019177486A1 true WO2019177486A1 (ru) 2019-09-19

Family

ID=65025249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/000013 WO2019177486A1 (ru) 2018-03-12 2019-01-15 Антишоковая подвеска

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2676843C1 (ru)
WO (1) WO2019177486A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112141348A (zh) * 2020-10-13 2020-12-29 赵懿嘉 一种无人机增程器的连接装置
CN115111302A (zh) * 2022-07-28 2022-09-27 安徽工程大学 一种用于电驱动桥控制器的减震装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022211661A1 (ru) * 2021-04-01 2022-10-06 Владимир Викторович РОМАНОВ Подвеска с демпфированием с помощью эквилибраторов

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1678650A1 (ru) * 1989-10-04 1991-09-23 Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева Подвеска транспортного средства

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499687C1 (ru) * 2012-04-11 2013-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина" Адаптивная независимая подвеска
PL226678B1 (pl) * 2015-07-16 2017-08-31 Przemysłowy Inst Motoryzacji Zawieszenie o regulowanej sztywności kątowej szczególnie do pojazdów terenowych

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1678650A1 (ru) * 1989-10-04 1991-09-23 Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева Подвеска транспортного средства

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112141348A (zh) * 2020-10-13 2020-12-29 赵懿嘉 一种无人机增程器的连接装置
CN115111302A (zh) * 2022-07-28 2022-09-27 安徽工程大学 一种用于电驱动桥控制器的减震装置
CN115111302B (zh) * 2022-07-28 2024-03-01 安徽工程大学 一种用于电驱动桥控制器的减震装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2676843C1 (ru) 2019-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2676843C1 (ru) Антишоковая подвеска
US5222759A (en) Apparatus for active control of body motions in motor vehicles
US4743000A (en) Method and apparatus for controlling spring stiffness, in particular in vehicles
US6161844A (en) Suspension device comprising a spring corrector
US7751959B2 (en) Semi-active suspension system with anti-roll for a vehicle
US8960697B2 (en) Suspension device for vehicle
JP7012121B2 (ja) デュアルレート車両サスペンションシステム
US20050242532A1 (en) Suspension system with independent control of ride-height, stiffness and damping
EP1659007B1 (en) Air suspension and electronically controlled suspension system
JPH0662052B2 (ja) 車輪懸架装置のためのばね機構
JPH02175313A (ja) 車両用懸架装置
DE4136262A1 (de) Fahrwerk eines kraftfahrzeuges
US20180029433A1 (en) Vehicle suspension system
KR20080045702A (ko) 안티-롤 바를 구비한 차량
CN110869224A (zh) 具有可变弹簧刚度的弹簧减振器系统
TW504473B (en) Oleopneumatic anti-roll or anti-hunting suspension apparatus
CN117279826A (zh) 用于可移动的作业机械的驾驶室的阻尼系统
JP7452999B2 (ja) サスペンション装置
CN115871398A (zh) 一种车辆半主动悬架减振控制方法及车辆半主动悬架
CN113490800B (zh) 具有借助于液压惯性的频率相依性负载的减震器
Lauwerys et al. Model free control design for a semi-active suspension of a passenger car
US7229079B2 (en) Center seeking suspension system
Novikov et al. Analysis of the current state of research in the field of improving the smooth ride of vehicles equipped with suspension
Pohit Vibration Control of a Car Suspension System Using a Magnetorheological Damper with a Fuzzy Logic Controller
Barak Design and evaluation of an adjustable automobile suspension

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19766919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19766919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1