Амортизатор гидравлический
HYDRAULIC SHOCK ABSORBER

Настоящее изобретение относится к транспортному машиностроению и касается устройства подвески легкового автомобиля.
Целью предлагаемого устройства является повышение безопасности и комфорта движения автомобиля по дороге при наличии ям на скоростях более 22 км/ч. за счет блокировки у автомобильной подвески хода движения вниз при наезде автомобиля на яму в асфальте и возможность регулировки жесткости и демпфирования подвески.
Известны различные конструкции подвесок легковых автомобилей, трансмиссионная; многорычажная; активная; пневматическая, и пр. Основной недостаток таких подвесок, что они все заставляют колесо копировать дорожное полотно вне зависимости от его качества. В момент наезда колеса автомобиля в яму на дорожном полотне, происходят сильные ударные нагрузки на части подвески, что приводит к быстрому износу или поломке. Если размер ямы (диаметр и глубина) будет сравним с размером колеса, то при больших скоростях может произойти авария.
Есть аналогичный способ повышения безопасности движения, связанные с блокировкой автомобильной подвески. Это способ блокировки подвески автомобиля (Черепенин А.В. (UA), Черепенин C.B. (UA), Черепенин Ф.В. (RU) Патент RU 2570014 С2 от 14/04/2014) с помощью инерционной катушки жестко закрепленную на раме и троса соединяющую катушку и рычаг подвески.
Недостатком приведенного технического решения является то, что при наезде на яму, движение подвески вниз блокируется не полностью, из за этого размеры ямы при которых данная система станет работать, будут меньше т.к. колесо будет «проваливаться» в яму. Также необходимо изменять конструкцию подвески автомобиля.
Задача блокирующего амортизатора, заблокировать ход подвески «вниз» и не дать колесу «провалиться» в яму при внезапном наезде колеса автомобиля на эту яму. Технический результат достигается за счет установки на автомобиль 4-х блокирующих амортизаторов и подключенных к ним 2-х ультразвуковых датчиков состояния поверхности дорожного полотна ДСПД (установленных перед передними колесами автомобиля. Фиг. 1 Задача ДСПД зафиксировать начало (край) ямы в дорожном полотне, а задача блокирующего амортизатора не дать колесу «провалиться» в яму.
При фиксации края ямы, ДСПД подает сигнал на амортизатор. Происходит блокировка штока амортизатора на розжим. Амортизатор остается заблокированным на время движения колеса автомобиля по яме находящийся в дорожном полотне. Заблокированный амортизатор не позволяет колесу «провалиться» в яму.
В качестве прототипа блокирующего амортизатора взят «Амортизатор с плавающим поршнем» (Харченко А.О. (RU), Остренко А.Г. (RU), Харченко A.A. (RU) Патент RU 172928U1 от 26/05/2016) амортизатор содержит рабочий цилиндр и внешний резервуар для рабочей жидкости, рабочий поршень со штоком, перепускным клапаном и клапаном отдачи. В штоковой полости с возможностью осевого перемещения относительно штока размещен плавающий поршень.
Главный недостаток подвесок с такими амортизаторами это то, что они заставляют колесо копировать дорожное полотно вне зависимости от его качества.
Представленное техническое решение отличается от приведенного выше тем, что в моем амортизаторе скомбинированы: цилиндр, шток, рабочий поршень с перепускными каналами и разгрузочными клапанами, плавающий поршень с обратным клапаном, пружина, наружная система с запорным клапаном и регулировочный краном.
Такая комбинация дает амортизатору принципиально новую функцию, которой нет у других амортизаторов, появляется возможность блокировки хода подвески «вниз», что обеспечивает уменьшение аварий при внезапном наезде автомобиля на ямы встречающиеся на дорогах. Также появляется возможность контролируемого перетекания рабочей жидкости через наружную систему с помощью регулировочного крана что позволяет изменять жесткость амортизатора.
Также нет необходимости менять конструкцию автомобиля, достаточно поменять амортизатор, поставить датчик состояния поверхности дорожного полотна (ДСПД) и автомобиль будет обладать новой функцией.
Амортизатор (Фиг. 2) содержит цилиндр (1), заполненный рабочей жидкостью, шток (2), рабочий поршень (3) с перепускными каналами и разгрузочными клапанами, плавающий поршень (4) с обратным клапаном, пружину (5) прижимающую плавающий поршень (4) к рабочему поршню (3), разделительный поршень (8) для компенсации изменения объема рабочей жидкости, наружную систему (6) с запорным (7) и регулировочным (9) кранами для регулировки перетекания рабочей жидкости из верхнего объема цилиндра в нижний и наоборот.
Внутреннее пространство амортизатора делится на 3 объема: блокировочный - А, рабочий - В, газовый - С
Работа амортизатора осуществляется следующим образом:
При движении штока с рабочим поршнем вверх, плавающий поршень также начинает двигаться вверх за счет пружины, часть рабочей жидкости начинает перетекать через обратный клапан плавающего поршня из верхнего объема цилиндра в нижний, еще одна часть рабочей жидкости перетекает через наружную систему из верхнего объема цилиндра в нижний. Для аварийного сжатия предназначен разгрузочный клапан находящийся в рабочем поршне. При резком сжатии, часть рабочей жидкости проходит через него из рабочей области (В) в блокировочную (А).
При розжиме амортизатора
рабочий поршень толкает плавающий поршень вниз и рабочая жидкость перетекает из нижней части цилиндра в верхнюю только через наружную систему, обратный клапан на плавающем поршне в этот момент закрыт.
При подаче сигнала с датчика дорожного полотна, запорный клапан находящейся на наружной системе переходит в положение закрыто. В этом случае движение плавающего поршня вниз будет заблокировано, т.к. рабочая жидкость не может перетечь из нижнего объема цилиндра в верхний через наружную систему. Движение штока с рабочим поршнем вниз также будет заблокировано.
На сжатие амортизатор останется в рабочем состоянии, т.к. движение штока с рабочим поршнем вверх при закрытом клапане остается свободным, это обязательное условие чтобы происходила амортизация до момента выключения наружного клапана.
Для регулировки жесткости амортизатора предназначен регулировочный кран, он изменяет поток рабочей жидкости через наружную систему.
Расчет параметров: (Фиг. 1)
V - скорость автомобиля, при которой будет срабатывать система блокировки амортизатора.
X - расстояние от датчика дорожного полотна (ДДП) до передней оси автомобиля.
Y - расстояние от датчика дорожного полотна (ДДП) до задней оси автомобиля.
А - размер дорожной ямы для возможного проезда.
Т - время блокировки амортизатора.
max
Максимальный размер дорожной ямы A через которую сможет проехать автомобиль, определяется из максимального размера крышки канализационного люка А=700 мм.
(люки тяжелые, <25 тонн)
2
1/2
1/2
min
Минимальная скорость автомобиля, при которой будет срабатывать система блокировки амортизатора, будет определяться из соотношения h/A<10%, где h - это расстояние (свободного падения) за которое колесо опустится в яму за время t=A/V (время проезда через яму) Величина свободного падения определяется по формуле h=gt/2, где g = ускорение свободного падения, отсюда находим минимальную скорость автомобиля: V=(g*A/2*0.1)=(10*0,8/2*0.1)>6m/c=22km/h
min
Исходя из скорости V, находим время блокировки:
min
max
min
T=A/V=0,8/6=0,14с т.е. Т=0,14с это время на которое блокируется амортизатор автомобиля для проезда через яму с максимальным размером A=700 мм при езде на минимально возможной скорости V=22 км/ч.
t1 и t2 это время, через которое будет срабатывать передний и задний амортизатор после обнаружения края ямы, зависит от скорости движения автомобили: t1=X/V t2=Y/V
Конструкция датчика состояния поверхности дорожного полотна (ДСПД) могут быть разными - ультразвуковой, лазерный, оптический сенсор или их комбинации.
Схема работы амортизатора: (Фиг3)
1-2 При наезде колеса автомобиля на препятствие, шток толкает рабочий поршень вверх, вслед за ним за счет пружины идет вверх и плавающий поршень. Рабочая жидкость переходит их рабочего объема в блокировочный через обратный клапан и наружную систему.
3 При достижении колеса верхней точки, плавающий поршень полностьк прижимается к рабочему.
4 При съезде колеса, рабочий поршень толкает плавающий клапан вниз, рабочая жидкость переходит из блокировочного объема в рабочий.
5 После определения края ямы датчик посылает сигнал на закрытие блокировочного клапана.
6 При наезде на яму с закрытым блокировочным клапаном, шток с рабочим поршнем упираются в плавающий поршень, движение штока вниз блокируется т.к. рабочая жидкость не может перейти из блокировочного объема в рабочий.
7 По прошествии время Т=0,14с подается сигнал на открытие запорного клапана.
Частота ям на дороге, при которых может происходить блокировка колеса с помощью такого амортизатора, будет определяется характеристиками датчика ДСПД и запорного клапана.
Описание чертежей:
Фиг. 1 - Общая схема работы
Фиг. 2 - Конструкция блокирующего амортизатора
Фиг. 3 - Схема работы блокирующего амортизатора