АМОРТИЗАТОР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE SHOCK-ABSORBER

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств.
Известна конструкция амортизатора (патент РФ №2247881, F16F 9/48), состоящая из резервуара, цилиндра с двумя клапанами и двумя радиальными отверстиями, поршня, штока, двух гидравлических каналов, трубки, дросселирующего элемента в виде вкладыша с калиброванным отверстием, тормозного устройства в виде цилиндрической капсулы с двумя плунжерами, которые делят ее полость на три части - верхнюю, среднюю и нижнюю, пружиной, установленной между плунжерами, и упором. К основным недостаткам данного изобретения можно отнести невозможность регулирования упругодемпфирующих характеристик амортизатора в широких пределах. Кроме того, надежность такого амортизатора находится в сильной зависимости от упругого элемента - пружины, при поломке которой возможен аварийный выход амортизатора из строя.
Известен также гидропневматический амортизатор транспортного средства (патент РФ №2361134, F16F 5/00, F16F 9/06, F16F 9/342, F16F 9/504). Амортизатор содержит гидроцилиндр, гидроаккумулятор, гибкий трубопровод, поршень, шток с дросселирующими отверстиями, регулирующий плунжер, пружину, компенсационный поршень, игольчатый регулятор сопротивления хода сжатия и обратный клапан. Конструкция данного изобретения частично устраняет недостатки, присущие аналогу. Исполнение данного амортизатора позволяет регулировать сопротивление амортизатора. К основным недостаткам такого амортизатора относятся сложная конструкция, невозможность регулировки жесткости амортизатора в достаточных пределах, невозможность регулировки упругодемпфирующих характеристик амортизатора в соответствии с пожеланием водителя транспортного средства. Кроме того, регулирующий плунжер реагирует на уже свершившееся действие (прохождение кочки, бугра), в то время как в реальных условиях зачастую необходимо начать регулирование характеристики заблаговременно и с различной интенсивностью, например, при начале воздействия водителем на органы управления транспортного средства (начало вращения рулевого колеса, нажатия на педаль тормоза и т.д.).
Технической задачей настоящего изобретения является повышение его надежности, обеспечение возможности регулирования жесткости и демпфирующей способности амортизатора в широких пределах, а также обеспечение как автоматической регулировки амортизатора, так и ручной настройки режимов работы амортизатора из кабины водителя транспортного средства.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что предлагаемый амортизатор содержит цилиндр, шток-поршень, поршень, три рабочие полости, в каждой из которых имеется внутренняя и внешняя пружины с противоположным направлением витков, причем диаметр внутренней пружины каждой полости меньше, чем диаметр внешней пружины той же полости, а пружины каждой полости отличаются жесткостью от пружин других полостей, на цилиндр с одной стороны накручивается крышка, а с другой стороны накручивается выполненная совместно с направляющей поршней проушина, цилиндр имеет в каждой полости по одному нагнетательному и сливному отверстию, причем нагнетательные отверстия соединены трубопроводами с электроуправляемыми клапанами, которые соединены с нагнетательной магистралью, сливные отверстия соединены трубопроводами с регулируемыми дросселями, выходы которых соединены в одну магистраль, которая через электроуправляемый клапан подключена к линии слива, электроуправляемые клапаны собраны в клапанный блок, установленный на цилиндре, регулируемые дроссели собраны в дроссельный блок, установленный на цилиндре, дроссели и клапаны управляются через шину данных и блок усилителей сигнала электронным блоком управления, получающим сигнал от устройства выбора режимов работы амортизатора, датчика скорости транспортного средства, датчика вертикальных ускорений подвески, датчика угла поворота рулевого колеса, датчика положения педали управления двигателем и датчика крена кузова транспортного средства. Применение двух пружин в каждой полости амортизатора позволяет повысить надежность его работы за счет использования внутренних пружин в качестве нагруженного резерва, распределения нагрузки на обе пружины, а также снижения опасности возникновения резонансных явлений в пружинах. Кроме того, использование двух пружин в каждой полости позволяет уменьшить размеры пружин. Внутренние и внешние пружины имеют разное направление витков для предотвращения попадания витков одной пружины между витками другой в случае поломки.
Общий вид предлагаемого амортизатора с подключением к гидравлической и электрической системам транспортного средства представлен на чертеже. Амортизатор состоит из цилиндра 1, шток-поршня 2, поршня 3, внешних пружин 4, 5, 6, внутренних пружин 7, 8, 9, выполненной совместно с направляющей поршней проушины 10, крышки цилиндра 11, нижней рабочей полости 12, средней рабочей полости 13, верхней рабочей полости 14, блока дросселей 15, регулируемых дросселей 16, 17, 18, клапанного блока 19, электроуправляемых клапанов 20, 21, 22, 23, блока усилителей сигнала 24, перепускного клапана 25, насоса 26, заливной горловины 27, гидроаккумулятора 28, электронного блока управления 29, устройства выбора режимов работы амортизатора 30, датчика скорости транспортного средства 31, датчика вертикальных ускорений подвески 32, датчика угла поворота рулевого колеса 33, датчика положения педали управления двигателем 34, датчика крена кузова транспортного средства 35, шины передачи данных 36.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Водитель транспортного средства устанавливает с помощью устройства выбора режимов работы 30 один из возможных вариантов: «жесткий режим», «мягкий режим», «автоматический режим», при этом режимы «жесткий» и «мягкий» имеют диапазоны, устанавливающие жесткость и демпфирующие характеристики амортизаторов в различных пределах. Устройство вырабатывает электрический сигнал, поступающий в электронный блок управления 29. В зависимости от выбранного режима, электронный блок управления 29 через шину передачи данных 36 подает сигналы на блок усилителей 24. Блок усилителей 24 подает сигналы на электроуправляемые клапаны 20, 21, 22, 23, расположенные в клапанном блоке 19, и на регулируемые дроссели 16, 17, 18, расположенные в дроссельном блоке 15. Одновременно, блок управления 29 получает информацию с датчика скорости транспортного средства 31, датчика вертикальных ускорений подвески 32, датчика угла поворота рулевого колеса 33, датчика положения педали управления двигателем 34, датчика крена кузова транспортного средства 35, на основании которой корректирует первоначальные сигналы управления для обеспечения безопасности и комфорта водителя и пассажиров транспортного средства. Обеспечение постоянного давления в гидравлической системе осуществляется насосом 26, соединенным с гидроаккумулятором 28 и перепускным клапаном 25.
Статический режим работы амортизатора определяется закрытым состоянием клапанов 19, 20, 22, 23 и открытым состоянием дросселей 16, 17, 18. При этом насос 26 сливает гидравлическую жидкость в аккумулятор через клапан 25. Амортизатор работает в статическом режиме до начала движения транспортного средства и после его остановки.
«Жесткий» режим работы амортизатора достигается следующим образом.
В полость 13 нагнетается гидравлическая жидкость, при этом клапаны 20 и 23 закрыты, а клапаны 21 и 22 открыты. Дроссель 17 закрыт, дроссели 16 и 18 открыты. Давление гидравлической жидкости в полости 13 вынуждает шток-поршень 2 и поршень 3 сжимать пружины 6, 9 и 4, 7 соответственно, что увеличивает их жесткость. Затем закрывается дроссель 17 и клапаны 19, 22, а в дросселях 16 и 18 выбирается минимальное сечение. Таким образом, гидравлическая жидкость перетекает между полостями 12 и 14. Упругодемпфирующие характеристики амортизатора при этом обеспечивают условия его «жесткой» работы за счет минимального сечения в дросселях и максимальной жесткости амортизатора, обеспечиваемой сжатием пружин 4, 6, 7, 9. При этом электронный блок управления 29 может снижать жесткость работы амортизатора в указанном режиме, подавая сигналы для изменения площади проходного сечения дросселей 16, 17 и 18, либо открытия и закрытия клапанов 20, 21, 22 и 23, в случае если программа управления амортизатором на основе сигналов с датчиков определит превышение допустимых уровней виброускорений (на основе сигнала скорости транспортного средства 31 и сигнала датчика вертикальных ускорений подвески 32). После прохождения участка пути, на котором требуется уменьшать жесткость амортизатора, происходит возвращение амортизатора в «жесткий» режим работы.
«Мягкий» режим работы амортизатора достигается следующим образом.
Блок управления закрывает клапаны 20, 22, 23. Дроссели 16, 17, 18 открываются для достижения максимального сечения. Излишек гидравлической жидкости из полостей амортизатора сливается через клапан 21 в гидроаккумулятор 28. При этом пружины 4, 5, 6, 7, 8, 9 разжимаются, уменьшая, таким образом, жесткость амортизатора. Затем закрывается клапан 21. Гидравлическая жидкость свободно перетекает между полостями 12, 13 и 14 во время работы амортизатора. Таким образом, за счет максимального растяжения пружин 4, 5, 6, 7, 8, 9 и выбора максимального сечения в управляемых дросселях достигается «мягкий» режим работы амортизатора. При этом электронный блок управления 29 может увеличивать жесткость работы амортизатора в указанном режиме, подавая сигналы для изменения площади проходного сечения дросселей 16, 17 и 18, либо открытия и закрытия клапанов 20, 21, 22 и 23, в случае если программа управления амортизатором на основе сигналов с датчиков определит подготовку водителя к торможению (на основе сигнала датчика положения педали управления двигателем 34), повороту (на основе датчика сигнала угла поворота рулевого колеса 33), движению в крутом повороте (на основе сигнала датчика крена кузова транспортного средства 35). После прохождения участка пути, на котором требуется увеличивать жесткость амортизатора, происходит возвращение амортизатора в «мягкий» режим работы.
«Автоматический» режим работы амортизатора достигается следующим образом.
Электронный блок управления 29 непрерывно опрашивает датчики 31, 32, 33, 34, 35 и формирует сигнал управления для передачи через шину данных 36 на блок усилителей сигнала 24 и далее на дроссельный и клапанный блоки 19 и 18. При превышении допустимого уровня виброускорений происходит снижение жесткости работы амортизатора путем увеличения площади проходного сечения дросселей 16, 17, 18, включения и выключения клапанов 20, 21, 22 и 23 и разжатия пружин 4, 5, 6, 7, 8, 9. При ухудшении управляемости, вызванной чрезмерной раскачкой кузова, боковыми кренами, торможением транспортного средства, происходит повышение жесткости работы амортизатора путем уменьшения площади проходного сечения дросселей 16, 17, 18, включения и выключения клапанов 20, 21, 22 и 23, а также сжатия пружин 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Техническое обслуживание амортизатора и гидравлической системы заключается в поддержании уровня гидравлической жидкости в гидроаккумуляторе путем его заправки через заливную горловину 27.
Таким образом, упругодемпфирующие характеристики амортизатора регулируются в широких пределах, при этом обеспечивается учет требований водителя транспортного средства к жесткости амортизатора, а также обеспечивается автоматическая регулировка амортизатора для достижения оптимальных характеристик по безопасности (управляемости) и комфорту.