Амортизатор

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Билык Вячеслав Алексеевич Коробко Евгения Викторовна Кузьмин Владимир Алексеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Амортизатор для регулирования величины дорожного просвета транспортного средства, содержащий цилиндр, поршень со штоком, разделяющий цилиндр на верхнюю и нижнюю камеры, заполненные жидкостью, с отверстием в поршне, отличающийся тем, что цилиндр в нижней части снабжен обоймой, выполненной из немагнитного материала, с размещенными в ней плоскими соленоидными катушками, обращенными одна к другой одноименными магнитными полюсами, с возможностью их передвижения вдоль штока, и подключенными к источнику электрического тока, в верхней части цилиндра установлен разделительный поршень с уплотнительным кольцом с образованием пневматической компенсационной камеры, оснащенной ниппелем, причем источник электрического тока соединен с дополнительно введенным блоком управления, к которому присоединены датчики положения и скорости, а обойма снабжена защитной гофрой с диском, жестко связанным со штоком, при этом шток и поршень снабжены уплотнительными кольцами. Полезная модель относится к средствам гашения колебаний, в частности к жидкостномагнитным амортизаторам, и может быть использована в автомобилестроении. Транспортное средство (например, грузовой автомобиль) имеет шасси, которое включает двигатель, трансмиссию, мосты, механизмы управления, подвеску и раму, опирающуюся посредством пружин на мосты. Подвеска представляет собой совокупность деталей, узлов и механизмов, выполняющих роль соединительного звена между рамой транспортного средства и дорогой. Упругие элементы, в частности пружины, позволяют снизить негативное влияние вибрационных колебаний подвески при движении транспортного средства по неровной дороге. Для обеспечения более комфортных условий работы водителя большинство подвесок дополнительно оснащены амортизаторами, которые гасят вынужденные колебания при движении транспортного средства. Любое транспортное средство характеризуется величиной дорожного просвета (клиренса), т.е. расстоянием между опорной поверхностью колес и самой нижней точкой элемента узлов, неподвижно закрепленных на раме. Это расстояние определяет максимальную высоту препятствия, которое транспортное средство способно преодолеть при определенной массе перевозимого груза, что, соответственно, влияет на проходимость. Однако при движении по неровной, например ухабистой, дороге возникают ситуации, когда высота неровности превышает величину допускаемого дорожного просвета. В этом случае для преодоления препятствия необходимо приподнять раму подвески, опирающуюся на пружины, на некоторую высоту, т.е. увеличить расстояние между рамой и мостом, и вернуть ее в первоначальное положение после преодоления препятствия. Обычно дорожный просвет грузовых автомобилей составляет 130-220 мм. Известна гидравлическая система регулирования высоты подвески транспортного средства 1, включающая гидравлические ресиверы, цилиндры и насос, буферные элементы и соединительные трубопроводы. При необходимости увеличения клиренса водитель включает гидронасос и с помощью гидроцилиндров приподнимает раму. После преодоления препятствия водитель возвращает гидросистему в исходное положение. Данному устройству свойственны низкое быстродействие в связи с инерционностью работы гидравлической системы и сложность конструкции. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принятым за прототип является амортизатор подвески транспортного средства, чувствительный к ускорению 2,включающий цилиндр, разделенный поршнем на две части (верхнюю и нижнюю камеры),заполненные жидкостью, которая имеет возможность перетекать из верхней части в нижнюю через отверстия в поршне, при этом цилиндр связан с рамой транспортного средства,а поршень соединен с мостом. Положение колеса транспортного средства относительно земли фиксируется промежуточными элементами, которые регулируют давление жидкости, необходимое для подъема рамы перед преодолением препятствия. Недостатком этого амортизатора является запаздывание подъема рамы при набегании колеса на препятствие, высота которого больше величины дорожного просвета, что может вызвать повреждение узлов транспортного средства при движении по дорогам со сложным профилем, а также отсутствие регулирования величины дорожного просвета. Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей амортизатора и повышение быстродействия управляемого регулирования дорожным просветом. Задача решается следующим образом. 2 81632012.04.30 Известный амортизатор содержит цилиндр, поршень со штоком, разделяющий цилиндр на верхнюю и нижнюю камеры, заполненные жидкостью, которая может перетекать из верхней камеры в нижнюю и обратно через отверстия в поршне. Согласно предлагаемому техническому решению, цилиндр в нижней своей части снабжен обоймой с размещенными в ней плоскими соленоидными катушками, обращенными одна к другой одноименными магнитными полюсами, с возможностью их передвижения вдоль штока и подключенными к источнику электрического тока. Это позволяет регулировать величину дорожного просвета. Обойма герметично соединена защитной гофрой с диском, жестко связанным со штоком. Это обеспечивает защиту от попадания грязи в солениодные катушки и их механического повреждения. В верхней части цилиндра установлен разделительный поршень с уплотнительным кольцом с образованием пневматической компенсационной камеры, оснащенной ниппелем и которая обеспечивает компенсацию объема жидкости, выдавливаемого движущимся штоком, а шток и поршень снабжены уплотнительными кольцами, которые предотвращают протекание жидкости. Причем источник электрического тока соединен с дополнительно введенным блоком управления, к которому присоединены датчики положения и скорости. На фигуре показана схема предлагаемого амортизатора. Предлагаемый амортизатор для регулирования величины дорожного просвета транспортного средства содержит цилиндр 1 с присоединенной к нему в нижней части, например резьбовым соединением, обоймой 2, выполненной из немагнитного материала. Внутри обоймы, соосно ей, расположены плоские соленоидные катушки 3 с возможностью передвижения по штоку 4. Соленоидные катушки 3 установлены так, что две соседние катушки обращены одна к другой одноименными магнитными полюсами (полюсодной катушки к полюсусоседней катушки, полюсодной катушки к полюсусоседней катушки). Соленоидные катушки 3 подключены к источнику электрического тока 5 и взаимодействуют между собой при подаче на них электрического тока от источника электрического тока 5, отталкиваясь одна от другой. Шток 4 с поршнем 6 разделяет внутреннее пространство цилиндра 1 на две камеры - нижнюю 7 и верхнюю 8, заполненные жидкостью 9, которая может перетекать из одной камеры в другую и обратно через дросселирующие отверстия 10 в поршне 6. Между обоймой 2 и штоком 4 установлено уплотнительное кольцо 11 для предупреждения перетекания жидкости 9 из нижней камеры 7 внутрь обоймы 2, а между внутренней поверхностью цилиндра 1 и поршнем 6 установлено уплотнительное кольцо 12. Обойма 2 герметично снабжена защитной гофрой 13 и диском 14, жестко связанным со штоком 4. Датчики 15 положения и скорости предназначены для контроля положения рамы относительно моста, а также контроля направления и величины скорости перемещения рамы и моста. Датчики 15 положения и скорости соединены с блоком управления 16, который подключен к источнику электрического тока 5. В верхней части цилиндра 1 установлен разделительный поршень 17, оснащенный уплотнительным кольцом 18, с образованием пневматической полости 19, заполненной воздухом, для компенсации объема части штока 4, погружаемого в цилиндр 1. Ниппель 20, установленный в стенке цилиндра 1, служит для заполнения пневматической полости 19 сжатым воздухом перед установкой амортизатора на транспортное средство. Работа амортизатора осуществляется следующим образом. Цилиндр 1 присоединяют к раме транспортного средства, а шток 4 - к мосту этого же средства. К раме и мосту крепят датчики 15 положения и скорости. Количество и место установки датчиков определяется конструкцией транспортного средства и алгоритмом управления, осуществляемого блоком управления 16. В исходном положении дорожный просвет (клиренс) между рамой и дорожным профилем определяется массой подрессоренной части транспортного средства (рама с установленными на ней узлами) и жесткостью пружин. В том случае, когда на пути движения транспортного средства встречается препятствие, высота которого больше величины до 3 81632012.04.30 рожного просвета, датчики 15 положения и скорости выдают электрический сигнал блоку управления 16, который регулирует величину электрического тока, подаваемого от источника электрического тока 5 на соленоидные катушки 3, расположенные в обойме 2 и обращенные одна к другой одноименными магнитными полюсами. В результате соленоидные катушки 3 отталкиваются одна от другой и перемещаются вверх вдоль штока 4, приподнимая обойму 2 и связанный с ней цилиндр 1, поскольку шток 4 жестко скреплен с мостом и диском 14. При этом защитная гофра 13 растягивается. В качестве защитной гофры 13 может быть использована, например, эластичная резина. Цилиндр 1 приподнимает раму относительно моста транспортного средства. Это позволяет в заданных пределах изменять величину дорожного просвета. После преодоления препятствия, по сигналу датчиков,подвеска возвращается в исходное положение. Обойма 2 выполнена из немагнитного материала, например силумина, для обеспечения стабильного взаимодействия соленоидных катушек 3 при подаче на них электрического тока. В транспортном средстве должны быть установлены не менее 4 амортизаторов, управление работой которых возможно от одного блока управления 16. Амортизаторы должны быть расположены в плоскости, параллельной вертикальной оси пружин транспортного средства. Демпфирование колебаний подвески и установленных на ней неподвижных элементов (например, кабины) происходит за счет того, что при движении поршня 6 с уплотнительным кольцом 12 вниз жидкость 9 (например, минеральное масло) вынуждена проходить в верхнюю камеру 8 из нижней камеры 7 цилиндра 1 через дросселирующие отверстия 10, выполненные в поршне 6. Возникающее при этом гидравлическое сопротивление движению поршня 6, связанному со штоком 4, создает усилие демпфирования, которое способствует затуханию вынужденных колебаний подвески. Пневматическая полость 19 отделяется от верхней камеры 8 разделительным поршнем 17 с уплотнительным кольцом 18 и заполняется через ниппель 20 инертным газом, например воздухом, обеспечивая компенсацию объема жидкости, вытесняемого штоком 4. Уплотнительное кольцо 11 между цилиндром 1 и штоком 4 предупреждает протекание жидкости 9 из нижней камеры 7. Предлагаемый амортизатор обеспечивает более комфортные условия работы водителю транспортного средства при езде на неровной дороге, так как набор плоских соленоидных катушек, при подаче на них тока определенной величины, за счет отталкивания одной катушки от другой, увеличивает дорожный просвет и создает воздушную подушку, дополнительно смягчающую вынужденные колебания подвески. Перемещение соленоидных катушек после подачи на них электрического потенциала,происходит практически мгновенно, что обеспечивает быстродействие в работе амортизатора. Обратная связь между датчиками положения и скорости и блоком управления позволяет регулировать величину дорожного просвета в заданных пределах, определяемых конструкцией транспортного средства. Управление величиной дорожного просвета может происходить вручную или автоматически, без участия водителя. Кроме того, система соленоидных катушек обеспечивает защиту от механического удара узлов транспортного средства о препятствие, так как между соленоидными катушками действуют силы отталкивания, которые практически невозможно преодолеть даже при самых значительных нагрузках. Амортизатор прост в изготовлении, так как не имеет вращающихся деталей. Таким образом, в предлагаемой конструкции амортизатора не только реализована возможность регулируемого преодоления препятствий, высота которых в заданных пределах,определяемых конструкцией транспортного средства, больше минимального дорожного просвета, но и обеспечено быстродействие его работы, а также повышение эффективности виброзащиты водителя при движении транспортного средства по неровной дороге. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4