Регулируемый магнитореологический пневматический амортизатор
ADJUSTABLE MAGNETORHEOLOGICAL PNEUMATIC SHOCK ABSORBER

Изобретение относится к машиностроению, а именно к амортизационным устройствам различных транспортных средств. Известен регулируемый магнитореологический амортизатор, содержащий заполненный магнитной жидкостью корпус с цилиндрической камерой, компенсационной камерой и разделительным поршнем, размещенные в цилиндрической камере соленоидную катушку и полый шток с поршнем, содержащим сердечник, соединенные с разными полюсами сердечника полюсные зубцы, встречно направленные, установленные с зазором и образующие систему чередующихся полюсов, магнитоизолирующие шайбы с пазами, установленные с торцов полюсных зубцов, пазы которых расположены против зазоров между полюсными зубцами, причем одна из магнитоизолирующих шайб связана с полым штоком, антифрикционную прокладку, размещенную между обращенными одна к другой поверхностями магнитоизолирующих шайб с охватом полюсных зубцов, а соленоидная катушка установлена на сердечнике (патент РФ 2068513 F16F 6/00, 27.10.1996 г. 5 с. (аналог)). Недостатком аналога является ограниченный динамический диапазон регулирования упругих и демпфирующих качеств амортизатора и, следовательно, недостаточная эффективность гашения колебаний объекта, что может вызывать его резонансные колебания.
Наиболее близким по совокупности признаков устройством того же назначения является регулируемый магнитореологический пневматический амортизатор, содержащий заполненный магнитореологической жидкостью корпус с цилиндрической камерой, компенсационной камерой и разделительным поршнем, размещенные в цилинридической камере соленоидную катушку и полый шток с поршнем, содержащим сердечник, систему чередующихся полюсов, магнитоизолирующие шайбы, антифрикционную прокладку, корпус снабжен пневматическим упругим элементом, размещенным в пуансоне, жестко связанным с полым штоком, полый шток содержит не менее двух магнитных сердечников, соленоидная катушка содержит не менее трех секций, одна из которых размещена в поршне, а другие размещены в полом штоке на сердечниках (патент РФ 2449188 F16F 9/08 и F16F 9/53, 27.04.2012. Бюл. №12. (прототип)).
Недостатком прототипа является недостаточный динамический диапазон регулирования упругих качеств пневмогидравлических упругих элементов и малый диапазон изменения жесткости. Верхний пневматический упругий элемент, размещенный в пуансоне, а также и нижней практически имеют постоянные жесткости. Они не имеют возможность регулировать оптимальные характеристики изменения жесткости в широком динамическом диапазоне по заданной команде с электронного блока управления. Кроме того, регулируемые дроссели пневмогидравлических упругих элементов, по команде с электронного блока управления, дополнительно регулируют демпфирующие свойства подвески во всем диапазоне ее работы.
Задача изобретения, заключается в расширении динамического диапазона путем обеспечения оптимального динамического регулирования упруго-демпфирующих свойств пневмогидравлических упругих элементов, в зависимости от интенсивности колебаний, передаваемых со стороны внешних воздействий. Это позволит практически устранить динамические и резонансные явления в транспортных средствах любой массы и, следовательно, повысить их эксплуатационные возможности.
Техническим результатом от использования предложенного устройства является повышение эксплуатационных возможностей за счет расширения динамического диапазона путем достижения оптимального динамического регулирования упруго-демпфирующих качеств амортизатора и, как следствие, повышение эффективности гашения колебаний транспортного средства любой массы при одновременном снижении динамических и устранении резонансных режимов со стороны внешних воздействий.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем заполненный магнитореологической жидкостью корпус с цилиндрической камерой и размещенные в ней соленоидную катушку, полый шток с поршнем, содержащим сердечник, систему чередующихся полюсов, магнитоизолирующие шайбы с пазами, антифрикционную прокладку, при этом соленоидная катушка установлена на сердечнике, а полый шток содержит не менее двух сердечников, соленоидная катушка содержит не менее трех секций, одна из которых размещена в поршне, а другие размещены в полом штоке на сердечниках, согласно изобретению штоковая полость корпуса цилиндрической камеры связана с двумя пневмогидравлическими упругими элементами различной жесткости, а поршневая полость с одним, при этом все они имеют регулируемые дроссели связанные с электронным блоком управления (ЭБУ), управляющий сигнал к которому подается от датчика вертикальных колебаний.
Выполнение амортизатора, в котором штоковая полость корпуса цилиндрической камеры связана с двумя пневмогидравлическими упругими элементами, а поршневая полость с одним и все они имеют регулируемые дроссели связанные с электронным блоком управления, управляющий сигнал к которому подается от датчика вертикальных ускорений. Это обеспечивает оптимальное регулирование упруго-демпфирующих свойств пневмогидравлических элементов, соединенными со штоковой полостью в зависимости от амплитуды и частоты колебаний при штатном режиме работы. В зависимости от команды с датчика вертикальных колебаний электронный блок управления, по заданной программе регулирует положения вышеуказанных дроссельных заслонок двух пневмогидравлических элементов.
При возникновении повышенных вертикальных колебаний (переезд препятствий, неровности дороги и т.д.), особенно у машин большой массы или при возникновении резонансных режимов, датчик вертикальных ускорений дает команду на ЭБУ, где происходит его обработка, и по заданной программе он дает команду на закрытие (или частичное прикрытие) одного из регулируемых дросселей пневмогидравлического элемента. Выведение из работы одного пневмогидравлического упругого элемента и включение в работу только одного элемента с большей жесткостью, позволяет увеличить жесткость и мгновенно изменить характеристику подвески. Это в конечном итоге устраняет пробои в подвеске и резонансные режимы. Регулирование упруго-демпфирующих свойств поршневой полости происходит также в зависимости от команды датчика вертикальных колебаний, электрический сигнал которого поступает на ЭБУ, который по заданной программе воздействует на регулируемый дроссель, за счет чего происходит изменение упругих и демпфирующих качеств амортизатора, что также позволяет устранить резонансные режимы при их возникновении. Все это позволяет решить поставленную задачу.
Сущность изобретения поясняется чертежом общего вида представленном на фиг. 1, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Регулируемый магнитореологический пневматический амортизатор содержит корпус 1 с установленным узлом 2, в котором размещена цилиндрическая камера 3, заполненная магнитореологической жидкостью. В цилиндрической камере 3 с магнитореологической жидкостью размещен поршень 4, соединенный с полым штоком 5, а вторым концом он соединен с установочным узлом 6. В полом штоке 5 расположены электрические провода для подвода к соленоидной катушке 7 электрического сигнала от электронного блока управления (ЭБУ) 8, связанного также с датчиком вертикальных колебаний 9. Это позволяет регулировать силу тока соленоидной катушки 7, которая изменяет вязкость рабочей жидкости. Поршень 4, также содержит систему чередующихся полюсов 10 и 11, зубцы которых установлены с зазором А, магнитоизолирующие шайбы 12 и 13, антифрикционную магнитоизолирующую прокладку 14. Полый шток 5 содержит два сердечника 15 и 16. Соленоидная катушка 7 выполнена из трех секций 17, 18 и 19, расположенных соответственно в поршне 4 между полюсами 10 и 11 и на сердечниках 15 и 16 полого штока 5. Поршневая полость цилиндрической камеры 3 соединена с одним пневмогидравлическим упругим элементом 20, а штоковая полость соединена с двумя пневмогидравлическими упругими элементами 21 и 22, имеющими различную жесткость, все они имеют регулируемые дроссели 23, 24, 25.
Устройство работает следующим образом. Регулируемый магнитореологический амортизатор с помощью установочных узлов 2 и 6 размещен между двумя массами. В работе амортизатор подвергается воздействию вибрации, передаваемой от неровности рельефа почвы и нагрузки на крюке.
Поршень 4 находится в среднем положении в цилиндрической камере 3 корпуса 1. При силовом воздействии на шток 5 и поршень 4, он перемещается вниз и давление рабочей жидкости в нижней части камеры 3 становится больше, чем в ее верхней части. При этом, сначала включается секции 17 соленоидной катушки 7 посредством подачи управляющего сигнала от датчика 9 к ЭБУ - 8, что приводит к изменению вязкости рабочей жидкости. При перемещении корпуса 1 относительно поршня 4 в зазорах А (фиг. 2) происходит дросселирование магнитореологической жидкости, что приводит к демпфированию колебаний за счет диссипации механической энергии движения. По мере дальнейшего движения в зависимости от колебаний на датчике 9 электрический сигнал поступает на ЭБУ - 8, где происходит его обработка и по заданной программе он воздействует на регулируемый дроссель - 23, сжимая при этом газ в пневмогидравлическом упругом элементе - 20. При этом происходит изменение упругих и демпфирующих качеств амортизатора 20, что позволяет значительно снизить колебания и полностью устранить резонансные режимы. ЭБУ 8 подает также сигнал на регулируемые дроссели 24 и 25, которые также согласно заданной программе подают рабочую жидкость из полости 21 и 22 в верхнюю штоковую полость цилиндрической камеры 3.
Ход отбоя происходит благодаря энергии, запасенной в пневмогидравлическом упругом элементе - 20. После начала сжатия рабочей жидкости в верхней штоковой полости цилиндрической камеры 3, в зависимости от интенсивности колебательного процесса, датчик 9 подает электрический сигнал на ЭБУ -8, где происходит его обработка и по заданной программе он воздействует на регулируемые дроссели 24 и 25, которые демпфируют колебания, а газ сжимается в полостях упругих элементов - 21 и 22, что позволяет расширить динамический диапазон работы амортизатора. При дальнейшем движении изменяется вязкость рабочей жидкости благодаря включению последовательно секций 17, 18 и 19 соленоидной катушки 7. Таким образом, благодаря изменению вязкости рабочей жидкости и работе регулируемых дросселей 24 и 25, в штоковой полости цилиндрической камеры 3, а также за счет дросселирования магнитореологической жидкости через пазы поршня 4 происходит замедление хода штока 5. Это обеспечивает широкий динамический диапазон оптимального регулирования упругодемпфирующих свойств пневмогидравлических упругих элементов, соединенных со штоковой полостью в зависимости от амплитуды и частоты вертикальных колебаний при штатном режиме работы.
При переезде препятствий и возникновении резонансных режимов от внешних воздействий, при движении транспортного средства, датчик 9 подает электрический сигнал на ЭБУ - 8, где происходит его обработка и по заданной программе он воздействует на регулируемый дроссель 24, закрывая канал прохода жидкости в пневмогидравлический элемент 21. При этом, остается в работе только один пневмогидравлический упругий элемент 22, имеющий повышенную жесткость пневмоэлемента, а дроссель 25 регулирует поступление в него рабочей жидкости. Это позволяет резко увеличить жесткость и изменить характеристику подвески, а следовательно, устранить резонансные режимы. Выделяющееся в процессе движения тепло уносится магнитореологической жидкостью и рассеивается через корпус 1 амортизатора в окружающую среду.