Активный привод ведущего колеса транспортного средства

Область применения.
Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к конструкции колес.
Известна конструкция привода ведущего колеса транспортного средства, включающая полую ступицу с лопастью, закрепленной на ведущей оси колеса, и упоры с каналами, соединяющими гидромагистралями полости ступицы с полостями газогидравлического аккумулятора, при этом он снабжен управляющим датчиком колебаний крутящего момента, размещенном на валу ведущей оси колеса, электронный сигнал с которого поступает на электронный блок управления и далее на электромагнитные катушки, вмонтированные в упор, посредством которых изменяется вязкость магнитно-реологической жидкости в полости ступицы (патент на полезную модель RU №203460, B60G 11/18, 06.04.2021, Бюл. №10).
Недостатком известной конструкции является ограниченный динамический диапазон регулирования упругих и демпфирующих свойств одним газогидравлическим аккумулятором в широком амплитудно-частотном диапазоне работы транспортного средства, что приводит к снижению его эксплуатационных возможностей. Кроме того, данный привод не позволяет активно изменять поток рабочей жидкости в зависимости от колебаний ведущих колес со стороны почвы, т.е. гидромагистраль обладает постоянным сечением, что влечет за собой возможность возникновения динамических и резонансных нагрузок, при этом, затрачивается большое количество энергии для намагничивания всей полости ступицы, что приводит к невозможности мгновенного регулирования упруго-демпфирующих свойств привода, а время срабатывания регулируемых дросселей значительно, что ведет к пропуску колебаний со стороны почвы на кресло оператора.
Известен также, активный привод ведущего колеса транспортного средства, выбранный в качестве прототипа, включающий полую ступицу с лопастью, закрепленной на ведущей оси колеса, и образующую две полости, прямого и обратного хода, и упоры с каналами, соединяющими полости ступицы с полостями газогидравлического аккумулятора, управляющий датчик колебаний крутящего момента, размещенный на валу ведущей оси колеса, электронный сигнал с которого поступает на электронный блок управления и далее на электромагнитные катушки, вмонтированные в упор, посредством которых изменяется вязкость магнитно-реологической жидкости в полости ступицы, при этом полости ступицы через управляемые регулируемые дроссели, соединены с газогидравлическими аккумуляторами, полость ступицы прямого хода соединена с двумя газогидравлическими аккумуляторами, а обратного хода - с одним, имеющими различную жесткость и выполненные с возможностью взаимодействия с электронным блоком управления (патент на изобретение RU №2767642, B60G 11/18, 18.03.2022 Бюл. №8).
Недостатком прототипа является то, что невозможно мгновенное регулирование вязкости магнитно-реологической жидкости в зависимости от возмущающего воздействия со стороны почвенного фона, так как необходимо время для намагничивания всей полости ступицы, что ведет к большим затратам энергии, при этом, время срабатывания регулируемых дросселей значительно, что приводит к пропуску колебаний со стороны почвы. Это ухудшает условия работы оператора при движении по неровному почвенному фону.
Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик привода ведущих колес, за счет мгновенного регулирования вязкости магнитно-реологической жидкости. Так как при резком изменении профиля дороги необходимо мгновенное изменение жесткости и демпфирования в приводе, сохраняя при этом уровни вибрации в пределах нормы на всех режимах работы.
Технический результат - повышение эффективности гашения вертикальный колебаний за счет их мгновенного демпфирования, при резком изменении профиля дороги, для выполнения всего спектра работ.
Технический результат достигается тем, что в активном приводе колеса транспортного средства, включающего в себя полую ступицу с лопастью, закрепленной на ведущей оси колеса и образующей две полости, прямого и обратного хода, заполненные магнитно-реологической жидкостью, и упоры с каналами, соединяющими полости ступицы гидромагистралями с полостями газогидравлических аккумуляторов, управляющий датчик колебаний крутящего момента, размещенный на валу ведущий оси колеса, электронный сигнал с которого поступает на электронный блок управления, при этом, в гидромагистралях, соединяющих полости ступицы с газогидравлическими аккумуляторами, размещены электромагнитные катушки, посредством которых изменяется вязкость магнитно-реологической жидкости в гидравлических полостях газогидравлических аккумуляторов, за счет подачи сигнала с вышеупомянутого блока управления.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид активного привода ведущего колеса транспортного средства.
Привод колеса транспортного средства состоит из диска колеса 1, который жестко соединен со ступицей 2 гидравлического демпфера, установленного при помощи подшипников на ведущей оси 3 колеса и имеющий полость, разделенную лопастью на две части 4 и 5 (прямого и обратного хода). При этом лопасть 6, упирается в упор 7. Электронный блок управления (ЭБУ) 8, получает сигнал от датчика колебаний крутящего момента 9, установленного на ведущей оси 6 или коленчатом валу двигателя. При этом полости 4 и 5 гидравлического демпфера соединены гидромагистралями 10 и 11, в которых установлены электромагнитные катушки 12, 13 и 14, управляемые ЭБУ 8, которые соответственно соединены с полостями 15, 16 и 17 газогидравлических аккумуляторов 18, 19 и 20. Газогидравлические аккумуляторы 18, 19 и 20 имеют также газовые полости 21, 22 и 23, заполненные сжатым газом под разным давлением.
Активный привод ведущего колеса транспортного средства работает следующим образом.
При движении транспортного средства по неровностям почвы, крутящий момент на ее ведущей оси 3 постоянно колеблется с различной амплитудой и частотой. С учетом этого демпфер привода ведущих колес транспортного средства мгновенно изменяет демпфирующее свойство магнитно-реологической жидкости в зависимости от колебаний крутящего момента на ведущей оси 3, или колебаний коленчатого вала двигателя, который жестко, через трансмиссию, связан с осью ведущего колеса.
Перед началом трогания транспортной машины к ведущей оси 3 прикладывается крутящий момент и лопасть 6, воздействует на магнитно-реологическую жидкость в части 4 полости (при прямом ходе), направляет ее по гидромагистрали 10, в которую встроены управляемые ЭБУ 8 электромагнитные катушки 12 и 13, соединенные с полостями 15 и 16 газогидравлических аккумуляторов 18 и 19, сжимая при этом газ в полостях 21 и 22. Это позволяет транспортному агрегату плавно трогаться с места без значительного буксования движителей. После окончания трогания и начала разгона, происходит отдача запасенной энергии газогидравлических аккумуляторов 18 и 19, что приводит к увеличению разгонных свойств транспортного агрегата. При дальнейшем движении, возникающие колебания, передаваемые от движителей, гасятся за счет мгновенного изменения вязкости магнитно-реологической жидкости путем работы управляемых ЭБУ 8 электромагнитных катушек 12 и 13 совместно с газогидравлическими аккумуляторами 18 и 19.
Сила тока, подаваемая на электромагнитные катушки, изменяется по заданной программе, в зависимости от момента сопротивления движения транспортной машины. При изменении момента сопротивления в прямом и обратном движении, за счет управляемых электромагнитных катушек 12, 13, 14, которые воздействуют на магнитно-реологическую жидкость в гидромагистралях 10, 11 и изменяют ее вязкость, посредством корректировки силы тока, согласно заложенному алгоритму ЭБУ 8, устраняются динамические и резонансные колебания в приводе ведущих колес, трансмиссии и коленчатом валу двигателя.
При работе с малыми и средними значениями колебаний момента сопротивления на приводе ведущих колес, уровень сигнала с датчика колебаний крутящего момента 9, поступает на ЭБУ 8, где происходит обработка этого сигнала и по заданной программе он воздействует на электромагнитные катушки 12 и 13, которые мгновенно изменяют вязкость магнитно-реологической жидкости в гидромагистрали 10 и тем самым управляют ее потоком, что поддерживает оптимально заданную жесткость газогидравлических аккумуляторов 18 и 19. При этом происходит гашение колебаний.
При возникновении повышенных колебаний в приводе колеса (переезд препятствий, значительные динамические нагрузки или попадание в зону резонанса) с датчика колебаний крутящего момента 9 подается сигнал на ЭБУ 8. Далее этот сигнал с ЭБУ, мгновенно, изменяет силу тока в электромагнитных катушках 12, 13 и 14, а, следовательно, вязкость магнитно-реологической жидкости. При этом сигнал с ЭБУ 8, по заданной программе, воздействует на электромагнитную катушку 12, изменяя вязкость магнитно-реологической жидкости, в зависимости от действия датчика колебаний крутящего момента, настолько, что скорость истечения жидкости в газогидравлический аккумулятор 18 может практически прекратится. Таким образом, в работе остается только один газогидравлический аккумулятор 19 с повышенной жесткостью пневмоэлемента 22, а его электромагнитная катушка 13, за счет мгновенного изменения вязкости магнитно-реологической жидкости, регулирует поступление в него рабочей жидкости. Это позволяет резко изменить характеристику привода, устраняя при этом резонансные явления и пробои (т.е. жесткую посадку лопасти 3 на упор 7).
Таким образом, работа управляемых электромагнитных катушек, которые за счет подачи на них тока, изменяют вязкость магнитно-реологической жидкости в гидромагистралях, совместно с двумя газогидравлическими аккумуляторами различной жесткости позволяет приводу ведущих колес активно реагировать на любые изменения колебаний момента сопротивления движению транспортного средства. Это приводит к повышению плавности хода, а, следовательно, дополнительно расширяются эксплуатационные возможности транспортной машины.
При приложении к ведущей оси 3 тормозного момента (или при трогании задним ходом) лопасть 6 воздействует на рабочую жидкость части 5 полости, и рабочая жидкость поступает по гидромагистрали 11, на которой установлена управляемая ЭБУ электромагнитная катушка 14 в полость 17 газогидравлического аккумулятора 20. Синхронно, в зависимости от интенсивности приложенного тормозного момента или темпа включения сцепления при заднем ходе, срабатывает датчик колебаний крутящего момента 9, сигнал с которого поступает на ЭБУ 8 и далее на электромагнитную катушку 14, при этом сжимается газ в камере 23. Это приводит к изменению упругодемпфирующих свойств привода, а, следовательно, устраняет динамические и резонансные колебания. Одновременно магнитно-реологическая жидкость перетекает в часть 4 полости ступицы демпфера за счет давления пневмоэлементов 21 и 22 на полости 15 и 16 заполненные жидкостью.