ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к автомобильному транспорту и может быть использована в карьерных автосамосвалах при перевозке крупных кусков скальных пород (негабаритов).
Известна пневмогидравлическая подвеска автомобиля, которая включает цилиндры, наполненные сжатым газом и жидкостью, между которыми имеется разделитель - [1, с.212]. Давление от подрессоренной части автомобиля передается через корпус каждого цилиндра последовательно на газ, разделитель, жидкость и поршень, который штоком соединен с неподрессоренной частью.
Недостатком этой подвески является отсутствие у нее возможности выравнивания нагрузок на левые и правые (по ходу движения) цилиндры и соответствующие колеса в процессе размещения груза в кузове и последующей его транспортировки.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков является гидравлическое устройство для повышения устойчивости транспортных средств (патент РФ №2249521, кл. B61F 5/02, 2003) - [2]. Это устройство позволяет предотвращать поперечный крен грузовой платформы при движении транспортного средства на криволинейных участках и неровностях дороги, а также откосах.
Грузовая платформа крепится к ходовой части на опорно-шарнирных соединениях, расположенных на продольной оси и торцах ходовой части. Устройство устанавливается между грузовой платформой и ходовой частью и включает реверсивные гидроцилиндры, камеру золотникового плунжера, распределительную камеру. Корпуса реверсивных гидроцилиндров закрепляются на ходовой части шарнирно и симметрично оси под углом к горизонтальной плоскости, а штоки - симметрично краям основания грузовой платформы, верхняя полость первого (т.е. левого от оси по ходу движения транспортного средства) гидроцилиндра трубопроводами связана с нижней полостью второго (т.е. правого от оси), а нижняя полость первого - с верхней полостью второго. Управляющий сигнал вырабатывается при появлении разности давлений в верхних и нижних полостях гидроцилиндров и в соответствующих трубопроводах, связывающих полости и дополнительно подключенных к распределительной камере, где расположен уравновешенный калиброванными пружинами двусторонний клапан, обеспечивающий перераспределение потоков жидкости, поступающих в камеру золотникового плунжера. Плунжер перемещается на расстояние, пропорциональное указанной разности давлений и перекрывает или открывает отверстия магистралей: подающей жидкость под давлением, создаваемым насосом, и отводящей жидкость в бак.
Недостатками прототипа являются сложность его конструкции (необходимость дополнительного опорно-шарнирного соединения грузовой платформы и ходовой части, наличие дополнительных гидроцилиндров) и возможная неравномерность нагрузок на левые и правые (по ходу движения транспортного средства) цилиндры подвески и соответствующие колеса, т.к. при горизонтальном положении грузовой платформы нагрузки на борта не всегда выравниваются.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции устройства, обеспечивающего надежное выравнивание нагрузок на левые и правые (по ходу движения) цилиндры подвески и соответствующие колеса при размещении груза в кузове автомобиля.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в следующем. Пневмогидравлическая подвеска автомобиля включает левый и правый цилиндры (например, задние), каждый из которых содержит сжатый газ и рабочую жидкость, между которыми размещен разделитель. Рабочая жидкость в цилиндре расположена над поршнем, закрепленным на штоке, который шарнирно установлен на неподрессоренной части автомобиля. В поршне и штоке выполнен канал для отвода рабочей жидкости из цилиндра, корпус последнего шарнирно закреплен на подрессоренной части автомобиля. Таким образом, давление в рабочей жидкости создается силой тяжести подрессоренной части, действующей последовательно на корпус цилиндра, сжатый газ, разделитель. От рабочей жидкости сила давления передается на поршень, шток и неподрессоренную часть автомобиля.
Канал в поршне и штоке каждого цилиндра трубопроводами соединен с гидрораспределителем, баком и насосом с возможностью вытеснения рабочей жидкости из цилиндра в бак и нагнетания насосом из бака обратно. Гидрораспределитель включает уравновешенный калиброванными пружинами золотниковый плунжер, который имеет возможность перемещаться при возникновении разности давлений рабочей жидкости, подводимой соответственно из левого и правого цилиндра, на его торцевые поверхности и перекрывать или открывать отверстия для соединения трубопроводов и соответствующих цилиндров с баком. Трубопроводы, соединяющие каждый цилиндр напрямую с насосом, содержат обратные клапаны, позволяющие нагнетать рабочую жидкость в цилиндр и, соответственно, предотвращать ее вытеснение из цилиндра в насос, а в трубопроводе между гидрораспределителем и баком установлен дроссель.
Выравнивание нагрузок на левый и правый цилиндры происходит следующим образом. До начала загрузки кузова золотниковый плунжер в гидрораспределителе занимает среднее положение и перекрывает отверстия для соединения цилиндров с баком. После размещения груза в кузове автомобиля давление рабочей жидкости, например, в правом цилиндре может превысить соответствующее давление в левом цилиндре (в случае смещения груза к правому борту).
В этом случае золотниковый плунжер в гидрораспределителе сместится влево, при этом откроются отверстия для вытеснения по соответствующим трубопроводам рабочей жидкости из левого цилиндра в бак. В результате левый борт автомобиля опустится ниже правого борта, и груз в кузове переместится к левому борту. Таким образом, произойдет выравнивание нагрузок на левый и правый цилиндры, что обеспечит равенство давлений рабочей жидкости на торцевые поверхности золотникового плунжера, который под действием пружин займет среднее положение, и вытеснение жидкости из левого цилиндра в бак прекратится. Время опускания левого борта и выравнивания нагрузок определяется площадью сечения трубопроводов и дросселем, установленным на входе в бак.
После окончания транспортировки и разгрузки кузова рабочая жидкость при помощи насоса нагнетается в левый цилиндр, в результате подрессоренная часть автомобиля принимает первоначальное положение.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:
- включения в подвеску гидрораспределителя с уравновешенным калиброванными пружинами золотниковым плунжером, который имеет возможность перемещаться при возникновении разности давлений рабочей жидкости в левом и правом цилиндре подвески, и выполнения штока и поршня в каждом цилиндре с каналом для отвода рабочей жидкости через трубопроводы, гидрораспределитель и дроссель в бак обеспечить возможность вытеснения рабочей жидкости, например, из левого цилиндра в бак в том случае, если давление в правом цилиндре превысит давление в левом цилиндре, что позволит опустить левый борт автомобиля ниже его правого борта, сместить груз в кузове к левому борту и выровнять нагрузки на левый и правый цилиндры;
- включения в подвеску насоса, соединенного трубопроводами, снабженными обратными клапанами, с цилиндрами, обеспечить после разгрузки кузова автомобиля нагнетание рабочей жидкости в цилиндры и возвращение подрессоренной части автомобиля в первоначальное положение.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемой подвески, на фиг. 2 показан гидрораспределитель. Подвеска автомобиля (например, задняя) содержит левый цилиндр 1 и правый цилиндр 2, бак 3 и насосы 4 (фиг. 1). В каждом из цилиндров 1 и 2 размещены разделитель 5, выше которого находится, полость 6 со сжатым газом, а ниже - полость 7 с рабочей жидкостью, и шток с поршнем 8, выполненные с каналом 9, по которому рабочая жидкость из полости 7 может вытесняться через трубопровод 10 в гидрораспределитель 11 и далее по трубопроводу 12 через дроссель 13 в бак 3. Каждый из насосов 4 имеет возможность откачивать рабочую жидкость из бака 3 по трубопроводу 14, снабженному обратным клапаном 15, и по каналу 9 в полость 7 цилиндров 1 и 2. Гидрораспределитель 11 содержит золотниковый плунжер 16, уравновешенный калиброванными пружинами 17 в среднем положении, показанном на фиг. 2, при котором давление рабочей жидкости на его левую и правую торцевые поверхности должно быть одинаково.
Упоры 18 ограничивают перемещение золотникового плунжера 16 таким образом, что при максимальном его смещении, например, в левую сторону, левый трубопровод 10 соединяется с трубопроводом 12, а правый трубопровод 10 - не соединяется.
Работа предлагаемой подвески осуществляется следующим образом. При смещении груза в кузове автомобиля, например, к правому борту давление рабочей жидкости в полости 7 правого цилиндра 2 превысит давление в полости 7 левого цилиндра 1. По каналу 9 правого цилиндра 2 и трубопроводу 10 определенное количество рабочей жидкости поступит в правую часть гидрораспределителя 11, золотниковый плунжер 16 при этом сместится влево до контакта с левым упором 18, и левый трубопровод 10 соединится с трубопроводом 2, что соответственно обеспечит вытеснение рабочей жидкости из левого цилиндра 1 в бак 3. Т.к. трубопровод 12 снабжен дросселем 13, то указанное вытеснение рабочей жидкости происходит замедленно, и левый борт автомобиля плавно опустится ниже правого борта, при этом груз в кузове переместится к левому борту. Таким образом, произойдет выравнивание нагрузок на левый цилиндр 1 и правый цилиндр 2, что обеспечит равенство давлений рабочей жидкости на соответствующие торцевые поверхности золотникового плунжера 16, который под действием калиброванных пружин 17 вновь займет среднее положение, и вытеснение жидкости из левого цилиндра 1 в бак 3 прекратится.
После разгрузки кузова рабочая жидкость при помощи левого насоса 4 по трубопроводу 14 и через обратный клапан 15 нагнетается в левый цилиндр 1, в результате подрессоренная часть автомобиля принимает первоначальное положение.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Нарбут, А.Н. Автомобили: Рабочие процессы и расчет механизмов и систем: учебник для студ. высш. учеб. заведений / А.Н. Нарбут. - М: Издательский центр «Академия», 2007. - 256 с.
2 Патент - 2249521 РФ, МПК B61F 5/02. Гидравлическое устройство для повышения устойчивости транспортных средств / В.В. Сенкус, В.В. Шерстюк, П.В. Шерстюк и др. - №2003126975/11; Заявл. 04.09.2003; Опубл. 10.04.2005, Бюл. №10. - 8 с: ил.