Подвеска сиденья транспортного средства с активным демпфированием

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 невозможно мгновенное регулирование вязкости магнитно-реологической жидкости в зависимости от силы возмущающего воздействия, так как необходимо время для намагничивания всей полости гидроцилиндра. Кроме того, цилиндрическая пружина имеет линейную характеристику, что приводит к возникновению резонансных колебаний.
Известна конструкция подвески сиденья транспортного средства выбранная в качестве прототипа, включающая в себя гидроцилиндр, с установленным в нем поршнем со штоком, поршневая полость которого сообщается с гидравлической полостью гидропневматического аккумулятора, а его пневматическая полость 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, также 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 (описание к RU 211255 U1, B60N 2/52, опубл. 26.05.2022, Бюл. №15).
Недостатком данной конструкции подвески сиденья является то, что невозможно мгновенное регулирование потока рабочей жидкости в зависимости от силы возмущающего воздействия, так как время срабатывания регулируемых дросселей значительно, что приводит к пропуску колебаний на сиденье оператора. Это ухудшает условия труда при работе транспортного средства, особенно при движении по неравномерным почвенным фонам.
Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик подвески сиденья за счет мгновенного регулирования вязкости магнитно-реологической жидкости. Так как, при резком изменении профиля дороги необходимо мгновенное изменение демпфирования и жесткости подвески, сохраняя при этом уровни вибрации в пределах нормы на всех режимах работы.
Технический результат - повышение эффективности гашения вертикальных колебаний за счет мгновенного демпфирования вертикальных колебаний при резком изменении профиля дороги для выполнения всего спектра работ (переезд препятствий, культивация, посев, транспортные работы и целый ряд других работ).
Технический результат достигается тем, что в подвеске сиденья транспортного средства с активным демпфером, включающей в себя гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, штоковая полость которого сообщается магистралью с гидравлической полостью гидропневмоаккумулятора, а его поршневая полость сообщается гидромагистралью с гидравлическими полостями двух гидропневмоаккумуляторов, пневматическая полость первого связана с клапаном сброса давления, нагнетательным клапаном и через него с ресивером, второй гидравлической полостью посредством гидромагистрали связан с блокировочным клапаном и через него с поршневой полостью гидроцилиндра, а его пневматическая полость также через блокировочный клапан соединена с вышеуказанными клапанами нагнетания и сброса давления, электронный блок управления взаимодействует с датчиком виброускорений и перемещения сиденья, вибрации моста, нагнетательным клапаном и клапаном сброса давления, а также взаимодействует с блокировочными клапанами, при этом полости гидроцилиндра заполнены магнитно-реологической жидкостью, а в магистрали, связывающей штоковую полость гидроцилиндра и гидравлическую полость гидропневматического аккумулятора, установлена индукционная катушка, связанная с вышеуказанным электронным блоком управления, при этом в магистрали, связывающей поршневую полость гидроцилиндра и гидравлические полости гидропневматических аккумуляторов, также установлена индукционная катушка, взаимодействующая с электронным блоком управления.
На фиг. 1 схематично представлена подвеска сиденья.
Подвеска 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 и заполненные магнитно-реологической жидкостью.
При этом штоковая полость 7 посредством магистрали 8 соединена через индукционную катушку 9, с одним гидропневматическим аккумулятором 11, который имеет гидравлическую 12 и пневматическую 13 полости. Поршневая полость гидроцилиндра 6 через магистраль 14, в которой также установлена индукционная катушка 10, соединена с двумя гидропневматическими аккумуляторами 15 и 16. Гидравлическая полость 17, первого из них 15, соединена магистралью 14, проходящей через индукционную катушку 10, с полостью 6 гидроцилиндра 2, при этом его пневматическая полость 18, сообщается с клапаном сброса давления 19, а через клапан нагнетания 20 с ресивером 21. Второй гидропневматический аккумулятор 16 гидравлической полостью 22 связан с поршневой полостью 6 гидроцилиндра 2 через блокировочный клапан 23 и магистраль 14, в которой установлена индукционная катушка 10, а его пневматическая полость 24 соединена, также через блокировочный клапан 25, с клапанами нагнетания 20 и сброса давления воздуха 19, а также пневматической полостью 18 гидропневмоаккумулятора 15. Клапаны сброса давления 19, нагнетания 20 и блокировочные 23 и 25 выполнены электропневматическими. Индукционные катушки 9 и 10, а также клапаны 19, 20, 23, 25 сообщаются с электронным блоком управления (ЭБУ) 26. Датчики перемещения сиденья 27, виброускорений моста 28 и виброускорения сиденья 29, также соединены с ЭБУ 26. Пневматическая полость 13 аккумулятора 11 заполнена азотом под давлением, а пневматические полости 18 и 24 аккумуляторов 15 и 16 заполнены воздухом, под давлением из ресивера 21.
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 27 и, в зависимости от отклонения положения подрессоренной части сиденья от центрального положения, происходит подача сигнала на индукционную катушку 9 и клапаны 19, 20, 23 и 25. Сам вес водителя будет компенсироваться гидропневмоаккумуляторами 15 и 16, а при необходимости ЭБУ подает сигнал на клапан сброса давления 19 при движении вниз. При необходимости движения вверх, открывается клапан нагнетания 20, и воздух поступает из ресивера 21 в пневматические полости гидропневмоаккумуляторов 15 и 16. Корректировка положения оператора прекращается при установлении подрессоренной части подвески сиденья в центральном положении.
В процессе движения транспортного средства подвеска сиденья подвергается воздействиям 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 28, сигнал с которого поступает в ЭБУ 26. 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 26 получает сигнал с датчика перемещение сиденья 27, 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 клапанов 19, 20, 23 и 25, а также задать силу тока, поступающую на индукционные катушки 9 и 10 при штатном режиме работы.
Индукционные катушки 9 и 10 управляются через ЭБУ, по заданному алгоритму. Это позволяет мгновенно изменять демпфирующие свойства подвески в зависимости от амплитуды и частоты колебаний, за счет изменения вязкости магнитно-реологической жидкости, посредством корректировки силы тока поступающего на индукционные катушки 9 и 10 (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 27 и виброускорений 28 поступает на ЭБУ 26, по команде которого открываются клапаны сброса давления 19 или нагнетания воздуха 20 под давлением из ресивера 21 в пневматические полости 18 и 24 гидропневмоаккумуляторов 15 и 16.
При работе с малыми и средними значениями колебаний, сигнал от датчиков виброускорений сиденья 29 поступает на ЭБУ 26, где происходит его обработка и по заданной программе он воздействует на клапаны 19, 20, 23 и 25, тем самым поддерживая оптимальную жесткость гидропневматических аккумуляторов, а также контролирует силу тока, поступающую на индукционные катушки 9 и 10, которые намагничивают магнитно-реологическую жидкость в магистралях 8 и 14, изменяя ее вязкостные свойства, и, соответственно, скорость истечения, что позволяет мгновенно регулировать демпфирование и устранять возможные пробои подвески.
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 29 подается электрический сигнал на ЭБУ 26. Этот сигнал, а также полученная информация от передаточной системы «мост-подвеска-кабина», позволяет ЭБУ, согласно заложенному алгоритму, закрывать блокировочные клапаны 23 и 25 гидропневмоаккумулятора 16. Таким образом, в работе остается один гидропневматический аккумулятор 15, это также позволяет увеличить жесткость подвески и изменить ее характеристику, и, следовательно, устранить пробои подвески и резонансные режимы.