Магнитореологический амортизатор

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств. Магнитореологический амортизатор содержит корпус с гидравлической полостью, заполненной магнитореологической жидкостью и разделенной поршнем на две части канал, соединяющий обе части этой полости, шток с размещенными в нем проводами, магнит, состоящий из обмотки и сердечника и создающий в проходящем через сердечник указанном канале магнитное поле с силовыми линиями, направленными по оси канала. Магнитореологический амортизатор снабжен управляющим устройством, изменяющим ток в обмотке магнита в зависимости от скорости перемещения поршня и подающим в управляющее устройство электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня, датчиком давления двустороннего действия, размещенным в поршне и состоящим из двух пьезоэлектрических пластин и металлического диска, расположенного между ними. Датчик вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня. Сигнал передается в управляющее устройство, которое варьирует ток в обмотке магнита, обеспечивая изменение сил сопротивления амортизатора по оптимальным рабочей диаграмме и характеристике сопротивления. Технический результат - обеспечение оптимизации рабочей диаграммы и характеристики сопротивления магнитореологического амортизатора. 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств.

Аналогом заявляемого изобретения является амортизатор [I], содержащий корпус, подвижно установленный поршень, шток, гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью и разделенную поршнем на две части, канал в поршне, соединяющий обе части этой полости, и клапан с упругим элементом. Значения сил сопротивления амортизатора с клапанами, основанными на упругих элементах, имеют определенное поле допуска, в связи с чем фактические силы сопротивления могут отличаться от их номинальных значений. Наряду с этим в процессе эксплуатации уменьшаются со временем вследствие снижения жесткости клапанов.

Прототипом заявляемого изобретения служит магнитореологический амортизатор [2], содержащий корпус, подвижно установленный поршень, шток с размещенными в нем проводами, гидравлическую полость, заполненную магнитореологической жидкостью и разделенную поршнем на две части, канал в поршне, соединяющий обе части этой полости, а также магнит, состоящий из обмотки и сердечника и создающий в проходящем через сердечник канале магнитное поле с силовыми линиями, направленными по оси канала. В конструкции прототипа частично устранены недостатки, свойственные аналогу [1], за счет применения магнитореологической жидкости и использования магнита с размещенным в его сердечнике каналом. Путем установки определенного значения тока, проходящего через обмотку магнита, точно регламентируется необходимое сопротивление амортизатора. Величина этого сопротивления не изменяется во времени. Однако конструкция прототипа [2] позволяет оптимизировать только одно значение силы сопротивления при любом ходе поршня, и вверх и вниз, на одной конкретной скорости, что недостаточно для эффективной работы амортизатора. Это обусловлено двумя обстоятельствами. Во-первых, рабочая диаграмма (зависимость сил сопротивления от хода поршня) прототипа симметрична, то есть при движении поршня и вверх, и вниз с одинаковой скоростью сопротивления амортизатора равны, хотя в общем случае, например, в автомобильных амортизаторах, силы сопротивления сжатия и отбоя могут отличаться друг от друга в несколько раз. Во-вторых, характеристика сопротивления (зависимость сил сопротивления от скорости поршня) у прототипа при постоянном токе в обмотке магнита имеет прогрессивный вид, в то время как оптимальный вид характеристики может быть и другим. У автомобильного амортизатора, например, он дегрессивный.

Технической задачей заявляемого изобретения является оптимизация рабочей диаграммы и характеристики сопротивления магнитореологического амортизатора.

Техническая задача решается тем, что магнитореологический амортизатор снабжен управляющим устройством, изменяющим ток в обмотке магнита в зависимости от скорости перемещения поршня и подающим в управляющее устройство электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня, датчиком давления двустороннего действия, размещенным в поршне и состоящим из двух пьезоэлектрических пластин и металлического диска, расположенного между ними.

На чертеже показан общий вид магнитреологического амотртизатора.

Магнитореологический амортизатор состоит из корпуса 1, штока 2 с размещенными в нем проводами 3, направляющей втулки 4, подвижно установленного поршня 5, гидравлической полости 6, заполненной магнитореологической жидкостью и разделенной поршнем 5 на две части, газовой полости 7, разделителя 8 и канала 9, соединяющего обе части гидравлической полости 6. Канал 9 проходит через сердечник 10 магнита. Силовые линии магнитного поля внутри канала 9 параллельны его оси. В поршне 5 размещен датчик давления двухстороннего действия, состоящий из двух пьезоэлектрических пластик 11 и металлического диска 12. Этот диск повышает прочность пластин 11 и является для них общим проводом. Пьезоэлектрические пластины 11 предназначены для преобразования скорости перемещения поршня 5 (она пропорциональна давлению магнитореологической жидкости) в электрический сигнал. Пьезоэлектрические пластины 11 включены в электрическую цепь управления током в обмотке 13 магнита. Схема управления током в обмотке 13 магнита представлена на фиг.2. В схему входит управляющее устройство 14 (не показано), предназначенное для изменения тока в обмотке 13 магнита.

Амортизатор работает следующим образом.

При сжатии поршень 5 начинает перемещаться вниз и давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости 6 становится больше, чем в ее верхней части. Датчик давления вырабатывает электрический сигнал, при котором положительный потенциал образуется на нижней пьезоэлектрической пластине 11 датчика. Величина сигнала пропорциональна давлению рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости 6 и, следовательно, скорости перемещения поршня 5. Электрический сигнал подается в управляющее устройство 14. Положительный потенциал нижней пластины 11 служит командой управляющему устройству 14 по изменению тока в обмотке 13 магнита в соответствии с программой ветви сжатия на оптимальной характеристике сопротивления. Управляющее устройство 14 устанавливает заложенную в программке величину тока, посредством чего создаётся строго определенная сила сопротивления сжатия.

При отбое поршень 5 начинает перемещаться вверх и давление рабочей жидкости в верхней части гидравлической полости 6 становится больше, чем в ее нижней части. Датчик давления вырабатывает электрический сигнал, при котором положительный потенциал образуется на верхней пьезоэлектрической пластине 11 датчика. Величина сигнала пропорциональна давлению рабочей жидкости в верхней части гидравлической полости 6 и, следовательно, скорости перемещения поршня 5. Электрический сигнал подается в управляющее устройство 14. Положительный потенциал верхней пластины 11 служит командой управляющему устройству 14 по изменению тока в обмотке 13 магнита в соответствии с программой ветви отбоя на оптимальной характеристике сопротивления. Управляющее устройство 14 устанавливает заложенную в программке величину тока, посредством чего создаётся строго определенная сила сопротивления отбоя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что в основу его конструкции и работы положено наличие управляющего устройства, изменяющего ток в обмотке магнита в зависимости от скорости перемещения поршня и подающего в управляющее устройство электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня, датчика давления двустороннего действия, размещенного в поршне и состоящего из двух пьезоэлектрических пластин и металлического диска, расположенного между ними.

Вышеперечисленные признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию “новизна”.

Существующие технологии машиностроения и применяемые в нем материалы позволяют организовать промышленное изготовление магнитореологических амортизаторов и оснащение ими транспортных средств.

Источники информации

1. И.Раймпель. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины и колеса. - М.: Машиностроение, 1986, с. 33, рис. 1.30 (аналог).

2. US 5170866, F 16 F 15/03, 15.12.1992 г., 7 с.

Формула изобретения

Магнитореологический амортизатор, содержащий корпус с гидравлической полостью, заполненной магнитореологической жидкостью и разделенной поршнем на две части, канал, соединяющий обе части этой полости, шток с размещенными в нем проводами, магнит, состоящий из обмотки и сердечника и создающий в проходящем через сердечник указанном канале магнитное поле с силовыми линиями, направленными по оси канала, отличающийся тем, что он снабжен управляющим устройством, изменяющим ток в обмотке магнита в зависимости от скорости перемещения поршня и подающим в управляющее устройство электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня, датчиком давления двустороннего действия, размещенным в поршне и состоящим из двух пьезоэлектрических пластин и металлического диска, расположенного между ними.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2