Гидравлический амортизатор с электрическим генератором
HYDRAULIC DAMPER WITH ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к области транспортного машиностроения.
Известна конструкция гидравлического амортизатора с регулируемой характеристикой, состоящего из штока, рабочего цилиндра, пружины клапана отдачи, клапана отдачи, шайбы клапана отдачи, пружины клапана сжатия, клапана сжатия, шайбы клапана сжатия, трубопровода высокого давления, корпусы компенсационной камеры, разделительного поршня компенсационной камеры [1]. К недостаткам данной конструкции амортизатора можно отнести наличие большого числа дополнительных элементов (цилиндры с разгрузочными клапанами и компенсационная камера), что увеличивает сложность и габаритные размеры изделия. Кроме того, в этой конструкции сложно согласовать параметры разгрузочных клапанов по скорости поршня и вязкости амортизационной жидкости.
Известен амортизатор гидравлический с регулируемой характеристикой [2], являющийся наиболее близким к предлагаемому техническому решению, включающий в себя рабочий цилиндр с рабочей жидкостью и установленными внутри штоком с пружиной из термочувствительного материала и составным поршнем из двух пластин с кольцеобразными прорезями. Компенсационная камера соединена с рабочим цилиндром трубопроводом высокого давления и имеет внутри дополнительный поршень, отделяющий рабочую жидкость и инертный газ, и разделительный поршень с клапаном.
Недостатком этого гидравлического амортизатора, принято за прототип, является безвозвратная потеря энергии гашения колебаний, которая при дросселировании рабочей жидкости нагревает ее и окружающее пространство.
Целью изобретения является рекуперация энергии колебаний элементов амортизатора в электрическую энергию. Указанная цель достигается тем, что гидравлический амортизатор включает в себя рабочий цилиндр с рабочей жидкостью и с установленным внутри штоком с пружиной из термочувствительного материала и составным поршнем из двух пластин с кольцеобразными прорезями. Компенсационная камера связана с рабочим цилиндром трубопроводом высокого давления и имеет внутри дополнительный поршень, отделяющий рабочую жидкость и инертный газ, и разделительный поршень с клапаном.
Новым в гидравлическом амортизаторе с электрическим генератором является установка вокруг нижней части компенсационной камеры обмотки электрического генератора и размещение концентрично обмотке кольцевого постоянного магнита. Новым в гидравлическом амортизаторе является также установка в трубопроводе высокого давления уплотнительного поршня. При этом рабочей жидкостью в полостях от уплотнительного до дополнительного поршня является ферромагнитная жидкость, а концентрично уплотнительному и дополнительному поршням расположены кольцевые постоянные магниты.
На чертеже представлена схема гидравлического амортизатора с электрическим генератором. Гидравлический амортизатор содержит рабочий цилиндр 1 с рабочей жидкостью и установленным внутри штоком 2 с пружиной 3 из термочувствительного материала и составным поршнем 4, состоящим из двух пластин с кольцеобразными прорезями. В составном поршне 4 установлены клапан сжатия 5 и клапан отдачи 6. Компенсационная камера 7 соединена с рабочим цилиндром 1 трубопроводом высокого давления 8 и имеет внутри дополнительный поршень 9, отделяющий рабочую жидкость и инертный газ. Компенсационная камера 7 имеет также разделительный поршень 10 с клапаном 11. Вокруг нижней части компенсационной камеры 7 установлена обмотка 12 электрического генератора, концентрично которой размещен кольцевой постоянный магнит 13. В трубопроводе высокого давления 8 имеется уплотнительный поршень 14. Рабочей жидкостью в полостях от уплотнительного поршня 14 до дополнительного поршня 9 является ферромагнитная жидкость. Концентрично уплотнительному поршню 14 и дополнительному поршню 9 расположены кольцевые постоянные магниты 15. Трубопровод высокого давления 8 и компенсационная камера 7 выполнены из немагнитного материала, например из алюминиевого сплава или титана.
Гидравлический амортизатор с электрическим генератором работает следующим образом. При движении транспортного средства по реальной дороге, т.е. с колебаниями подрессоренных масс, поочередно открываются клапаны отдачи 6 и сжатия 5 и амортизационная жидкость перетекает то в подпоршневую, то в надпоршневую полости амортизатора. При снижении температуры окружающей среды пружина 3 из термочувствительного материала уменьшает свою длину и поворачивает верхнюю пластину поршня 4 относительно нижней, увеличивая проходное отверстие для жидкости и тем самым, стабилизирует амортизационные свойства подвески транспортного средства.
При наезде транспортного средства на единичное крупное препятствие для уменьшения ударных нагрузок предусмотрена компенсационная камера 7 с поршнями. Избытки рабочей жидкости из рабочего цилиндра 1 проходят через клапан 11 разделительного поршня 10 и через дополнительный поршень 9 сжимают газ, уменьшают ударные нагрузки на ходовую часть транспортного средства. В полостях от уплотнительного поршня 14 трубопровода высокого давления 8 до дополнительного поршня 9 компенсационной камеры 7 находится ферромагнитная жидкость. Кольцевой постоянный магнит 13 создает магнитное поле вокруг нижней части компенсационной камеры 7. Колебания столба ферромагнитной жидкости в магнитном поле создают ЭДС в обмотке 12 линейного электрического генератора, снимаемую с электрического разъема (не показан). Во избежание попадания ферромагнитной жидкости в рабочий цилиндр 1 и инертный газ концентрично вокруг уплотнительного поршня 14 и дополнительного поршня 9 расположены кольцевые постоянные магниты 15, обеспечивающие магнитное лабиринтное уплотнение.
В традиционной конструкции гидравлического амортизатора энергия колебания рабочей жидкости превращается в тепловую энергию и рассеивается в окружающем пространстве. В предлагаемой конструкции энергия колебания рабочей жидкости превращается в электрическую энергию и может быть использована для зарядки электрических аккумуляторов или для привода гибридных транспортных средств. Так как работа электрического генератора осуществляется за счет колебания столба жидкости и не сопровождается движением механических деталей, система амортизатор-генератор будет иметь простую конструкцию и минимальные износы, что повышает ресурс ее работы.
Использование предлагаемого технического решения позволяет рекуперировать энергию колебаний элементов амортизатора транспортных средств в электрическую энергию.
Источники информации
1. Амортизатор гидравлический с регулируемой характеристикой. Патент РФ №2402703 C1, опубл. 27.10.2010 г.
2. Амортизатор гидравлический с регулируемой характеристикой. Патент РФ №2547106 С2, опубл. 10.04.2015 г.