АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к автомобильной отрасли, преимущественно к автомобилям и может быть использована в конструкции подвески колес.
Известна конструкция подвески [1], включающая пружину с амортизатором и колесо.
Такая конструкция, «пассивная» с точки зрения автоматического управления, не может автоматически подстраиваться под внешние воздействия (в данном случае обеспечивать копирование колесом микропрофиля поверхности дорожного полотна полностью без передачи нагрузок на кузов) и не выполняет функции автоматически адаптивной. В результате динамические воздействия передаются на подрессоренные массы (кузов автомобиля) и конструкция обладает следующими недостатками:
- снижаются все ходовые качества автомобиля (скорость, устойчивость, управляемость, комфортность);
- снижается безопасность движения за счет ухудшения управляемость при отрывах колес транспортного средства;
- снижается надежность конструкции.
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является автоматическая пневмогидравлическая подвеска транспортного средства [2].
Данная конструкция обладает следующими недостатками:
- управление, предусмотренное в конструкции, обеспечивает автоматическое регулирование жесткости подвески в зависимости от скорости движения, что позволяет снизить вероятность пробоя и колебания до определенного уровня, а процесса автоматической стабилизация положения подрессоренных масс (кузова автомобиля) не выполняется;
- в конструкции применяется гидроцилиндр, но использование гидропривода, как показано во многих исследованиях [3] и в практике, при высокочастотных динамических воздействиях не обеспечивает быстродействие конструкции, поэтому в подвеске, управляя гидроцилиндром, невозможна полная адаптация ее работы под микропрофиль дороги;
В результате такая конструкция обладает практически теми же недостатками, только в меньшей степени, как и «пассивная» подвеска. Кроме того, эта конструкция является сложной по исполнению, что увеличивает массу, снижает надежность и технико-экономические показатели транспортного средства.
Техническая задача полезной модели - обеспечение плавности хода путем автоматической стабилизации положения подрессоренных масс (кузова) при копировании колесом микропрофиля поверхности дорожного полотна, а также упрощение конструкции, повышение безопасности движения, управляемости, надежности и комфортности при движении.
Техническая задача достигается тем, что в автоматическая пневмогидравлическая подвеска транспортного средства, включает гидроцилиндр с приводом от насоса, колесо, соединенное с горизонтальным промежуточным рычагом, причем колесо соединено с горизонтальным промежуточным рычагом через пневмоцилиндр, а противоположный конец горизонтального промежуточного рычага соединен со штоком гидроцилиндра, при этом ось вращения горизонтального промежуточного рычага и корпус гидроцилиндра закреплены на кузове транспортного средства, а гидроцилиндр связан посредством электрогидравлического усилителя с системой автоматического управления, снабженной датчиком положения пневмоцилиндра и датчиком положения горизонтального промежуточного рычага.
Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- колесо соединено с горизонтальным промежуточным рычагом через пневмоцилиндр;
- противоположный конец горизонтального промежуточного рычага соединен со штоком гидроцилиндра;
- ось вращения горизонтального промежуточного рычага и корпус гидроцилиндра закреплены на кузове транспортного средства;
- гидроцилиндр связан посредством электрогидравлического усилителя с системой автоматического управления;
- система автоматического управления, снабжена датчиком положения пневмоцилиндра и датчиком положения горизонтального промежуточного рычага.
Таким образом, можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На рисунке схематично изображена заявляемая полезная модель: 1 - колесо; 2 - пневмоцилиндр; 3 - горизонтальный промежуточный рычаг; 4 - гидроцилиндр; 5 - датчик положения поршня пневмоцилиндра; 6 - датчик положения горизонтального промежуточного рычага (штока гидроцилиндра); «Обратная связь» - соединение обратной связи; ЭГУ - электрогидравлический усилитель; САУ - система автоматического управления, которая реализована, например, через контроллер на цифровом ПИД-регуляторе; Н - насос.
Устройство работает следующим образом.
Под воздействием неровностей микропрофиля дорожного полотна колесо 1 перемещается в вертикальном направлении и одновременно вызывает перемещение поршня пневмоцилиндра 2. Чтобы вернуть поршень пневмоцилиндра 2 в заданное положение, необходимо переместить гидроцилиндром 4 корпус пневмоцилиндра 2 через промежуточный горизонтальный рычаг 3 на соответствующую величину. Для этого линейное перемещение штока пневмоцилиндра 2 преобразуется в сигнал рассогласования датчика 5 положения поршня пневмоцилиндра 2 и передается в САУ гидравлического привода. Сигнал управления САУ поступает в ЭГУ и посредством, например золотникового распределителя, выполняется перемещение штока гидроцилиндра 4 и поворот шарнирно связанного с ним промежуточного горизонтального рычага 3. Промежуточный горизонтальный рычаг 3 противоположным плечом перемещает корпус пневмоцилиндра 2 относительно его поршня до исходного (заданного) положения, тем самым обеспечивая стабилизацию положения кузова. Точность регулирования обеспечивается через датчик 6 положения промежуточного горизонтального рычага 2, выполняющего функцию обратной связи. Таким образом, процесс автоматического регулирования подвеской выполняется по сигналам от двух датчиков: датчика 5 положения поршня пневмоцилиндра 2 и датчика 6 положения промежуточного горизонтального рычага 3.
Горизонтальный промежуточный рычаг 3 обеспечивает значительное повышение быстродействия гидроцилиндра 4, что достигается подбором плеч рычага. Если плечо с пневмоцилиндром 2 больше плеча, соединенного с гидроцилиндром 4, например, в 5 раз, то во столько же раз возрастает его быстродействие и в данном случае это обеспечивает необходимое быстродействие подвески. Увеличение быстродействия достигается за счет проигрыша в усилии, но эта задача решается в автомобиле достаточно просто, за счет увеличения площади поршня гидроцилиндра или увеличения давления в гидросистеме.
Гидроцилиндр приводится в действие от гидравлического насоса Н через электрогидравлический усилитель ЭГУ, управляемый от системы автоматического управления САУ. Пневмоцилиндр 3, в процессе автоматического копирования микропрофиля выполняет в пневмогидроприводе автоматической подвески следующие функции:
1) обеспечивает заданную жесткость подвески колеса;
2) сглаживает высокочастотную составляющую динамических воздействий со стороны микропрофиля дороги недоступную по быстродействию для гидропривода;
3) обеспечивает заданную величину клиренса;
4) одновременно является задающим органом (датчиком) для САУ пневмогидропривода.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает плавность хода путем автоматической стабилизации положения подрессоренных масс (кузова) при копировании колесом микропрофиля поверхности дорожного полотна, а также упрощение конструкции, повышение безопасности движения, управляемости, надежности и комфортности при движении.
Библиографический список
1) Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А. Автомобили. Теория и конструкция автомобиля и двигателя: учебное пособие. - М: «Академия», 2003. - 811 с.
7
2) Патент на полезную модель РФ №42199, МПК B60G 17/04. Автоматическая пневмогидравлическая подвеска транспортного средства / М.А. Невдах, Ю.И. Камышенцев, В.С. Гоняев, В.Ф. Васильченков, В.В. Елистратов, А.Н. Жирнов. Заявка. 2004105243/20, 24.02.2004; Опубл. 27.11.2004.
3) Побединский В.В., Берстенев А.В. Коросниматель с пневмогидроприводом/ В сб. Вестник КрасГАУ. Техника, №7 (70) - Красноярск: КрасГАУ, 2012. - С. 126-130.