ПОДВЕСКА
SUSPENSION

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к подвескам транспортных средств.
Известны применяемые в настоящее время регулируемые пневматические и гидропневматические подвески (патент РФ №2441771, B60G 17/00, B60G 15/12, 10.02.2012; патент РФ №2280565, B60G 11/26, 27.07.2006), содержащие упругий элемент, направляющие устройства, гаситель колебаний - амортизатор.
Они имеют сложное устройство, низкую надежность в работе, недостаточное быстродействие при регулировке колебаний и положения кузова из-за применения в работе клапанов, поршней, жидкостей и воздуха, находящихся под давлением.
Имеется простая по устройству пружинная подвеска, взятая за прототип, содержащая упругий элемент, направляющее устройство, применяемая с гасителем колебаний - амортизатором (учебное пособие Автомобиль, Архангельский и др., 1972 г., стр. 223, рис. 111 а и б).
Подвеска также имеет ряд недостатков и не является регулируемой.
Цель изобретения - создание простой по устройству, но регулируемой подвески с высоким быстродействием при регулировке колебаний и положения кузова при работе без клапанов, поршней, жидкостей и воздуха, находящихся под давлением.
Поставленная цель выполняется тем, что в известной подвеске, содержащей упругий элемент в виде пружины, направляющее устройство, гаситель колебаний - амортизатор, гаситель колебаний и упругий элемент выполнены в виде штока, снабженного площадками с размещенными на них тонкими металлическими пластинками, изолированными от деталей подвески, соединенными с источником высокого напряжения, при этом шток с площадками размещен в корпусе, снабженном также площадками с размещенными на них тонкими металлическими пластинами, соединенными с источником высокого напряжения, изолированными от деталей подвески, при этом шток контактирует с пружиной, соединенной жестко с корпусом своим нижним концом, через свою нижнюю площадку, выполненную с выступом под пружину; часть металлических пластин выполнена электретами; в направляющих штока в корпусе наружная поверхность штока и соответствующая сторона в направляющих корпуса снабжены металлическими поверхностями, изолированными от деталей и соединенными с источником высокого напряжения.
На фиг. 1 - подвеска в разрезе.
На фиг. 2 - структурная электр. схема.
Подвеска состоит из штока 1, снабженного площадками 2 с размещенными на них тонкими металлическими пластинами 3, изолированными от штока 1 и корпуса 4, соединенными с источником высокого напряжения 5. Корпус 4 размещен на раме транспортного средства 6, снабжен площадками 7 с металлическими тонкими пластинами 8, соединенными с источником высокого напряжения 5, изолированными от деталей устройства. Площадки 2 и 7 выполнены с утолщениями по направлению к месту крепления. При этом нижняя площадка 2 штока 1 выполнена с выступом 9, контактирующим с пружиной 10, размещенной в нижней части корпуса 4. Шток 1 снизу соединен с колесом транспортного средства, с его осью, а сверху закрыт кожухом 11. В корпусе 4 размещен источник высокого напряжения 5. На приборной панели водителя размещен пульт управления и контроля 12, содержащий также основной и резервный источники питания мощностью несколько Вт, соединенный с датчиками скорости 13 и ускорений 14 колебаний кузова, датчиком скорости транспортного средства 15, датчиком высоты кузова 16, датчиком крена 17. Могут быть и другие датчики.
Часть пластин 3, 8 выполнена электретами с высоким "вмороженным" в них зарядом одноименного знака и не соединена с источником высокого напряжения 5.
Верхняя часть штока 1 по его наружной стороне и соответствующая ей сторона кожуха 11 снабжены металлическими поверхностями 18, изолированными от корпуса 4 и штока 1 и соединенными с источником высокого напряжения 5. На нижней части штока 1 и соответствующей ей стороне поверхности корпуса 4 также выполнены аналогичные металлические поверхности 19, соединенные с источником высокого напряжения 5 и изолированные от корпуса 4 и штока 1.
Работает подвеска следующим образом. В исходном положении подвеска кузова осуществляется электретными пластинами 3, 8, одноименно заряженными и отталкивающимися друг от друга, а также пружиной 10, которая находится в частично сжатом состоянии.
Перед включением транспортного средства в работу с пульта управления и контроля 12 подается высокое напряжение, определенное в соответствии с состоянием дороги, весом кузова и выбранным режимом движения от мягкого до жесткого. При задании жесткого режима движения на пластины 3, 8 с пульта управления 12 задается исходно меньшее напряжение, что соответствует меньшему расстоянию между площадками 2, 7 вследствие уменьшения силы отталкивания между пластинами 3, 8. При этом диапазон демпфирования уменьшается, жесткость пружины 10 увеличивается.
Для задания более мягкого режима движения напряжение на пластинах 3, 8 увеличивают, вследствие чего силы отталкивания между пластинами 3, 8 увеличиваются, увеличивается диапазон демпфирования и плавность движения.
Для создания оптимального, улучшенного движения задействуют автоматический режим с включением в работу датчиков скорости 13 и ускорений 14 колебаний подвески, датчика скорости 15 транспортного средства, датчика 16 высоты кузова, датчика крена 17 через задание режима движения на пульте управления и контроля 12. При этом при крене кузова, например при повороте транспортного средства, напряжение на пластинах 3, 8 подвесок борта, противоположного повороту, увеличивается по сигналу датчика и увеличиваются силы, препятствующие крену кузова. При наезде колеса (колес) на препятствие или выбоину соответственно уменьшаются или увеличиваются силы, препятствующие подъему или опусканию кузова путем уменьшения или увеличения напряжений на пластинах одной или нескольких подвесок. Соответственно регулируется высота кузова в зависимости от скорости по сигналу с датчика скорости.
При движении штока 1 вниз воздух из нижней части корпуса выжимается в верхнюю часть корпуса 4 между площадками 2 штока 1 и корпуса 4 и между площадками 7 корпуса 4 и штоком 1, осуществляя дополнительное демпфирование. При движении штока 1 вверх воздух перемещается из верхней части корпуса 4 в нижнюю часть.
Перед началом работы транспортного средства постоянное высокое напряжение подается на поверхности 19 и 18. Огромные силы кулоновского отталкивания между поверхностями штока 1 и корпуса 4, расстояние между которыми составляет доли мм, позволяют избежать ударных продольных нагрузок, ударов между штоком и корпусом. При этом обеспечивается вертикальное перемещение штока 1 в направляющих корпуса 4 без трения и износа.
Кулоновские силы отталкивания приближенно можно определить по закону Кулона
где
9
K - коэффициент в системе СИ=9·10
1
2
g и g - заряды на пластинах
r - расстояние между поверхностями
1
2
при g=g=1 кулону и r=1 м
(Книга "Электричество и магнетизм", Зильберман, стр. 66-67).
При существующих способах изоляции и защиты от пробоя высокого напряжения на детали устройства можно надежно обеспечить электробезопасность.
Использование изобретения позволяет увеличить надежность работы, долговечность и комфортность за счет уменьшения колебаний кузова, мгновенного воздействия на состояние кузова, которые на порядок выше, чем у других подвесок, за счет отсутствия клапанов, поршней, жидкости, проводить корректировку пружины при ее усадке изменением подачи величины высокого напряжения на пластины.