Подвеска сиденья транспортного средства

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам сидений автомобилей и тракторов сельскохозяйственного назначения.
Известна конструкция активной подвески сиденья транспортного средства, содержащая цилиндрическую пружину, установленную между основанием и верхней парой планок подвески сиденья, гидравлический демпфер, датчик амортизатора (электронный преобразователь), установленный между основанием и каркасом сиденья, а также датчик ускорений (виброакселерометр), электронный блок управления и датчик положения (реохордный резистор), установленный между основанием и каркасом подвески сиденья (аналог, описание к RU 139995 U1, B60N 2/50 27.04.2014 Бюл. №12).
Недостатком известной конструкции является то, что цилиндрическая пружина, установленная между основанием и верхней парой планок, имеет линейную характеристику и это вызывает резонансные колебания на отдельных режимах работы даже при наличии демпфера, снабженного магнитореологической жидкостью, что приводит к утомляемости оператора.
Известна конструкция подвески сиденья транспортного средства выбранная в качестве прототипа, включающая гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, сообщенным с гидропневматическим аккумулятором, ресивер, регулируемый дроссель, датчик перемещения сиденья, датчик вибрации сиденья, датчик виброускорений моста, установленный на мосту под кабиной транспортного средства, при этом пневматическая полость гидропневматического аккумулятора имеет клапан сброса давления, нагнетательный клапан и ресивер, а регулируемый дроссель связан с электронным блоком управления, который взаимодействует с датчиком виброускорений сиденья, датчиком перемещения сиденья, датчиком вибрации моста, нагнетательным клапаном и клапаном сброса давления (описание к RU 186837 U1, B60N 2/52, опубл. 05.02.2019 Бюл. №4).
Недостатком данной конструкции подвески является ограниченный динамический диапазон регулирования упругих свойств одним гидропневматическим аккумулятором. Это приводит к снижению эксплуатационных возможностей транспортного средства при переезде препятствий, сложных рельефах и при возникновении резонансных колебаний.
Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик, за счет расширения динамического диапазона, путем обеспечения оптимального динамического регулирования упругодемпфирующих свойств подвески на всех скоростных диапазонах работы транспортной машины. Так как, при изменении профиля дороги необходимо изменение жесткости и демпфирования в подвеске, сохраняя при этом уровни вибрации в пределах нормы.
Технический результат - повышение эффективности гашения вертикальных колебаний оператора на подвеске сиденья при выполнении всего спектра работ (транспортные, посев, переезд препятствий и целый ряд других работ).
Технический результат достигается тем, что подвеска сиденья транспортного средства, включающая в себя гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, поршневая полость которого сообщается с гидравлической полостью гидропневматического аккумулятора, а его пневматическая полостью связана с клапаном сброса давления, нагнетательным клапаном и через него с ресивером, регулируемый дроссель связан с электронным блоком управления, который взаимодействует с датчиками виброускорений и перемещения сиденья, вибрации моста, нагнетательным клапаном и клапаном сброса давления, при этом подвеска дополнительно снабжена двумя гидропневматическими аккумуляторами, первый гидравлической полостью связан со штоковой полостью гидроцилиндра, посредством регулируемого дросселя, второй гидравлической полостью через блокировочный клапан связан с поршневой полостью гидроцилиндра, а его пневматическая полость, также через блокировочный клапан соединена с клапаном нагнетания и сброса давления воздуха, блокировочные клапаны выполнены с возможностью взаимодействия с электронным блоком управления.
На фиг. 1 схематично представлена подвеска сиденья.
На фиг. 2 - зависимость величины нагружающего усилия от хода подвески.
Подвеска сиденья транспортного средства состоит из сиденья 1, гидроцилиндра 2 с установленным в нем поршнем 3, со штоком 4. Основание подвески сиденья 5 связано с гидроцилиндром 2, который посредством штока 4 жестко связан с каркасом сиденья 1. Гидроцилиндр имеет две полости - поршневую 6 и штоковую 7, расположенные по обе стороны поршня.
При этом штоковая полость 7, посредством магистрали 8, соединена через регулируемый дроссель 9, с одним гидропневматическим аккумулятором 10, который имеет гидравлическую 11 и пневматическую 12 полости. Поршневая полость гидроцилиндра 6, через магистраль 13, соединена с двумя гидропневматическими аккумуляторами 14 и 15, гидравлическая полость 16, первого из них 14, соединена напрямую с полостью 6 гидроцилиндра 2, при этом его пневматическая полость 17 сообщается с клапаном сброса давления 18, а через клапан нагнетания 19 с ресивером 20. Второй гидропневматический аккумулятор 15, гидравлической полостью 21, связан с поршневой полостью 6 гидроцилиндра 2, через блокировочный клапан 22, а его пневматическая полость 23 соединена также через блокировочный клапан 24, с клапанами нагнетания 19 и сброса давления воздуха 18, а также с пневматической полостью 17 гидропневмоаккумулятора 14. Клапаны сброса давления 18, нагнетания 19 и блокировочные 22 и 24 выполнены электропневматическими. Регулируемый дроссель 9, а также клапаны 18, 19, 22 и 24 сообщаются с электронным блоком управления (ЭБУ) 25. Датчики перемещения сиденья 26, виброускорений моста 27 и виброускорений сиденья 28, также соединены с ЭБУ 25. Пневматическая полость 12 аккумулятора 10 заполнена азотом под давлением, а пневматические полости 17 и 22 аккумуляторов 14 и 15 заполнены воздухом, также под давлением из ресивера 20.
Подвеска работает следующим образом. При посадке водителя на сиденье производится оценка передаточной функции системы «мост-подвеска-кабина». Цифровая оценка данной передаточной функции сохраняется в весовых коэффициентах блока управления. После проведения калибровки можно начинать непосредственную эксплуатацию транспортного средства.
При включении зажигания и в зависимости от веса оператора включается режим автоматической подстройки высоты положения подвески сиденья. При этом ЭБУ считывает сигнал с датчика перемещения 26 и, в зависимости от отклонения положения подрессоренной части сиденья от центрального положения, происходит подача сигнала на регулируемый дроссель 9 и клапаны 18, 19, 22 и 24. Сам вес водителя будет компенсироваться гидропневмоаккумуляторами 14 и 15, а при необходимости ЭБУ подает сигнал на клапан сброса давления 18 при движении вниз. При необходимости движения вверх, открывается клапан нагнетания 19 и воздух поступает из ресивера 20 в пневматические полости гидропневмоаккумуляторов 14 и 15. Корректировка положения оператора прекращается при установлении подрессоренной части подвески сиденья в центральном положении.
В процессе движения транспортного средства подвеска сиденья подвергается воздействием вибрации, возникающей при преодолении неровностей дорожного покрытия. Это воздействие от пневматических шин передается, через мост, на основание 5 и само сиденье 1. Колебания моста фиксируются датчиком виброускорений 27, сигнал с которого поступает в ЭБУ 25. Этот сигнал, а также предварительно полученная передаточная функция системы «мост-подвеска-кабина», позволяет блоку управления рассчитать предполагаемое направление и уровень ускорений, которые передаются на основание подвески сиденья 5, а также оценить время передачи данных ускорений. Также блок управления 25, получает сигнал с датчика перемещения сиденья 26, который говорит о текущем положении водителя. Основываясь на величине ожидаемых виброускорений, передаваемых от пола кабины к сиденью и текущем положении сиденья ЭБУ, согласно заложенному алгоритму, подбирает наиболее оптимальную величину упругодемпфирующих свойств подвески сиденья и формирует управляющий сигнал, который позволит соответствующим образом изменить проходное сечение регулируемого дросселя 9, и клапанов 18, 19, 22 и 24 при штатном режиме работы.
Регулируемый дроссель 9, управляется через ЭБУ по заданному алгоритму, это позволяет изменять демпфирующие свойства подвески в зависимости от амплитуды и частоты колебаний, за счет изменения проходного сечения его канала (как при ходе сжатия, так и при ходе отбоя).
При колебаниях подвески в зависимости от отклонения положения подрессоренной части сиденья от центрального положения, сигнал с датчика положения 25 и виброускорений 27 поступает на ЭБУ-25, по команде которого открываются клапаны сброса давления 18 или нагнетания воздуха 19 под давлением из ресивера 20 в пневматические полости 17 и 23 гидропневмоаккумуляторов 14 и 15.
При работе с малыми и средними значениями колебаний, уровень сигналов от датчиков виброускорений сиденья 27 поступает на ЭБУ 25, где происходит его обработка и по заданной программе он воздействует на регулируемый дроссель 9 и клапаны 18, 19, 22 и 24, тем самым поддерживая оптимальную жесткость гидропневмоаккумуляторов 14 и 15 и демпфирование за счет регулируемого дросселя 9 установленного перед гидропневматическим аккумулятором 10. Следовательно, за счет увеличения объема газовых полостей 17 и 23 двух гидропневматических аккумуляторов 14 и 15, подвеска становится более мягкой (фиг. 2 кривая 0-в).
При возникновении повышенных колебаний сиденья 1 (переезд препятствий или вследствие совпадения собственной частоты колебаний подвески сиденья с частотой внешних воздействий, т.е. попадания в зону резонанса) с датчика виброускорений сиденья 28 подается электрический сигнал на ЭБУ 25. Этот сигнал, а также полученная информация от передаточной функции системы «мост-подвеска-кабина», позволяет ЭБУ, согласно заложенному алгоритму закрывать блокировочные клапаны 22 и 24 гидропневмоаккумулятора 15. Таким образом, в работе остается один гидропневматический аккумулятор 14, это позволяет мгновенно увеличить жесткость подвески и резко изменить ее характеристику и, следовательно, устранить пробои подвески и резонансные режимы (фиг. 2 кривая 6-в). Это дополнительно расширяет динамический диапазон регулирования ее упругодемпфирующих свойств, и приводит к повышению эксплуатационных возможностей транспортного средства.
На фиг. 2 показаны зависимости величины нагружающего усилия от динамического хода подвески.
Жесткость подвески «с» можно представить в следующем виде
где F - величина нагружающего усилия на подвеску;
х - ход подвески;
0-б - работа с двумя гидропневмоаккумуляторами, расширяет динамический диапазон подвески, она становится боле мягкой (приближается к оптимальной), за счет увеличения объема газовых полостей двух аккумуляторов 14 и 15;
б-в - при закрытии блокировочных клапанов 22 и 24 в работе остается только один аккумулятор 14, который дополнительно расширяет динамический диапазон подвески и устраняет резонансные режимы ее работы. Это достигается за счет увеличения жесткости и изменении характеристики подвески сиденья.