Способ и система подрессоривания транспортного средства



Способ и система подрессоривания транспортного средства
Способ и система подрессоривания транспортного средства
Способ и система подрессоривания транспортного средства

 


Владельцы патента RU 2548823:

Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения" (RU)

Изобретение относится к способам и устройствам уменьшения колебаний кузовов транспортных средств при изменении дорожных условий. Система подрессоривания транспортного средства содержит упругие и демпфирующие элементы, которые установлены на кузове машины и кинематически связаны с балансирами подвесок. Демпфирующие элементы выполнены в виде двухрежимных моментных лопастных гидроцилиндров с возможностью управляемого и неуправляемого режимов работы. К разноименным рабочим полостям гидроцилиндров последовательно друг за другом через дроссель, обратный клапан и распределитель гидроусилителя подсоединены блоки переключения режимов. Для подрессоривания транспортного средства используют демпфирующие свойства подвесок для уменьшения угловых и вертикальных колебаний кузова. Во время движения транспортного средства измеряют текущие угловые отклонения и угловые скорости его кузова в продольной и поперечной плоскости и вертикальные скорости его центра масс. Рассчитывают текущую требуемую величину силового управляющего воздействия на колесо через подвеску, а затем управляющим воздействием системы управления демпфирующие элементы подвесок трансформируют в исполнительные механизмы и формируют с их помощью требуемое управляющее силовое воздействие на колесо. Достигается управление системой подрессоривания в зависимости от дорожных условий. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам уменьшения колебаний кузовов транспортных средств при изменении дорожных условий, управляющим воздействием на кузов через подвеску, снабженную устройствами регулирования ее характеристик.

Известна ходовая часть трактора [1], включающая остов, соединенный с гусеничным движителем, имеющим натяжные и ведущие колеса, соединенные с соответствующими механизмами и охваченные гусеницами, взаимодействующими с опорными катками, причем остов установлен с возможностью изменения своего положения относительно гусеничного движителя посредством гидроцилиндра, полости которого посредством гидравлического механизма регистрации отклонения остова от горизонтального положения сообщены с насосом. При этом в передней части остов посредством соответствующей оси, расположенной в плоскости симметрии ходовой части трактора, сообщен с балансиром и подрессорен с помощью торсионов относительно натяжных колес, а задняя часть остова сообщена с ведущим мостом посредством связанной с ним оси, также расположенной в упомянутой плоскости и установленной в вертикальном пазу проушины, жестко укрепленной на остове.

Недостаток устройства в низкой скорости срабатывания устройства изменения положения корпуса относительно гусеничного движителя, что неприемлемо для транспортных средств.

Известно автоматическое устройство регулирования сил сопротивления амортизаторов [2], включающее автоматический регулятор и управляемые амортизаторы, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено управляемыми амортизаторами на средних подвесках транспортного средства, автоматическим регулятором и датчиком скорости с возможностью изменения сопротивления амортизаторов в зависимости от скорости движения транспортного средства.

Недостаток устройства в том, что не прослеживается связь между скоростью движения транспортного средства и реальным профилем дороги, что снижает эффективность устройства.

Известна система управления активной подвеской транспортного средства [3].

Изобретение относится к активным подвескам транспортных средств, в частности к устройствам для управления активными подвесками. Сущность: устройство содержит датчики 1-5 углов продольного и поперечного кренов, изменения статистического веса подрессоренной части, скорости движения транспортного средства и сил, действующих от подвесок колес на подрессоренную часть, блоки 9, 10 определения продольной и поперечной устойчивости и блок 11 формирования сигналов равномерного распределения нагрузок между активными подвесками колес. По показаниям датчиков сил, действующих от подвесок на подрессоренную часть, датчиков скорости движения и продольного ускорения транспортного средства, формируются сигналы управления активными подвесками колес, которые корректируются в соответствии с сигналами датчиков углов продольного и поперечного крена и изменения статистического веса. Управление исполнительными механизмами осуществляется блоком формирования сигналов равномерного распределения между активными подвесками колес.

Недостаток устройства в том, что несмотря на схожесть подходов к решению задачи активного подрессоривания данная конструкция относится к колесным многоопорным транспортным средствам.

Известно изобретение [4], которое относится к транспортному машиностроению, в частности к многоопорным транспортным средствам с активной управляемой системой подрессоривания. Оно включает в себя способ демпфирования вертикальных колебаний корпуса многоопорного транспортного средства, который заключается в рекуперации энергии вертикальных колебаний корпуса в подвесках средних опор, преобразовании ее в энергию давления, аккумулировании ее, а затем передаче в гидросистему подвесок крайних опор, где создается дополнительный стабилизирующий момент, уменьшающий угловые колебания корпуса. Конструкция, реализующая предлагаемый способ, содержит управляемые с помощью гидросистемы подвески крайних колес и неуправляемые подвески средних опор, снабженные системой рекуперации энергии, направляемой в подвеску крайних опор. При этом повышается эффективность гашения колебаний и снижение энергозатрат. Недостатком конструкции является то, что дополнительный стабилизирующий момент создается только крайними подвесками. Измерение текущих составляющих движения - фактических углов наклона, угловых скоростей и вертикальных перемещений центра масс машины - не производится, а осуществляется только по факту их возникновения.

Несмотря на это последнее изобретение по своей технической сущности наиболее близко предлагаемому и принято в качестве прототипа.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение характеристик системы подрессоривания. Технический результат - управление системой подрессоривания в зависимости от дорожных условий при заданных допустимых параметрах колебаний в текущий момент времени.

Поставленная задача решается тем, что предложен новый способ подрессоривания транспортного средства, заключающийся в использовании демпфирующих свойств подвесок для уменьшения угловых и вертикальных колебаний кузова. При этом во время движения транспортного средства измеряют текущие угловые отклонения и угловые скорости его кузова в продольной и поперечной плоскостях, а также вертикальные скорости его центра масс, выбирают режимы подрессоривания - неуправляемый при колебаниях кузова, меньших допустимых для данных условий движения, и управляемый при колебаниях кузова выше допустимых, в последнем случае рассчитывают текущую требуемую величину силового управляющего воздействия на колесо через подвеску по выражению

P у п р = k 1 ϕ + k 2 ϕ ˙ + k 3 γ + k 4 γ ˙ + k 5 z ˙ ,

где φ, γ - углы колебаний кузова в продольной и поперечной плоскостях соответственно, радиан,

ϕ ˙ , γ ˙ - угловые скорости колебаний кузова в продольной и поперечной плоскостях соответственно, радиан/с,

z ˙ - вертикальная скорость центра масс кузова, м/с,

k 1   к Н р а д и а н , k 2   к Н с р а д и а н , k 3   к Н р а д и а н , k 4   к Н с р а д и а н , k 5   к Н с м - коэффициенты усиления по соответствующим параметрам и размерности.

затем воздействием системы управления демпфирующие элементы подвесок трансформируют в исполнительные механизмы и формируют с их помощью требуемое управляющее силовое воздействие на колесо.

Переключение режимов работы, а именно переход с неуправляемого режима на управляемый момент происходит автоматически или вручную.

Для реализации способа заявителем предложена система подрессоривания транспортного средства, содержащая упругие и демпфирующие элементы, установленные на кузове машины и кинематически связанные с балансирами подвесок. Ее демпфирующие элементы выполнены в виде двухрежимных моментных лопастных гидроцилиндров с возможностью управляемого и неуправляемого режимов работы, каждый из которых соединен гидравлической связью с гидронасосом и с системой управления подвесок, снабжен компенсационной камерой, всасывающим и обратным клапанами, предохранительными клапанами, при этом к разноименным рабочим полостям гидроцилиндров последовательно друг за другом через дроссель и обратный клапан, а также распределитель гидроусилителя подсоединены блоки переключения режимов.

На фиг.1 представлена конструкция системы подрессоривания, а на фиг.2 - ее принципиальная электрогидравлическая схема управления гидравлическими лопастными цилиндрами. На фиг.3 изображен общий вид гидравлического лопастного цилиндра.

Система подрессоривания состоит из упругих элементов - торсионных валов 1, установленных в кузове 2 транспортного средства и кинематически связанных через балансиры 3 подвесок опорных колес 4 и тягу 5 с гидравлическим лопастным гидроцилиндром 6.

Последний выполнен в виде двухрежимного моментного гидравлического цилиндра, состоящего из корпуса 7, внутри которого установлен ротор 8 с лопастями 9 и 10, которые совместно с перегородками 11 и 12 образуют рабочие камеры 13 и 14. Ротор 8 снабжен рычагом 15, соединенным тягой 5 с балансиром 3 опорного колеса 4.

В рабочих камерах 13 и 14 установлены датчики давления 16 и 17. Расположенная на кузове 7 компенсационная камера 18 напрямую связана через всасывающие тарельчатые клапаны 19 и 20 с нижними полостями рабочих камер 13 и 14, а с верхними полостями - через всасывающие клапаны 21 и 22, расположенные в верхней перегородке 11 и соединенные с каналом 23 слива жидкости. В перегородках 11 и 12 установлены дисковые напорные клапаны 24 и 25 соответственно обратного и прямого хода, которые гидравлически связаны с блоками 26 и 27 переключения режимов работы гидравлического лопастного гидроцилиндра 6.

Блоки 26 и 27 переключения режимов последовательно соединены друг с другом через дроссель 28 и обратный клапан 29. Каждый блок своим отсечным подпружиненным клапаном 30 гидравлически связан с насосной станцией 31 и электрогидроусилителем 32, управляемыми системой управления 33.

Система управления 33 обеспечивает возможность гидравлическому лопастному гидроцилиндру 6 работать как в управляемом, так и в неуправляемом режимах. Неуправляемый режим осуществляется отключением системы управления 33 гидропривода - насосной станцией 31. При этом происходит падение давления в магистрали питания 34 и отсечные клапаны 30 под действием своих пружин, занимая крайнее левое положение, перекрывают гидравлическую связь электрогидроусилителя 32 с блоками переключения режимов работы 26 и 27 и гидравлическим лопастным гидроцилиндром 6.

Последний начинает работать как лопастной гидравлический амортизатор, скоростные характеристики которого формируются за счет потоков рабочей жидкости: на прямом ходе - из рабочей камеры 14 прямого хода через дроссель 28 в рабочую камеру 13 обратного хода, а на обратном ходе - из рабочей камеры 13 через дроссель 28 и клапан 29 в камеру 14 прямого хода.

При увеличении в рабочих камерах 13 и 14 объема жидкости из-за разогрева при длительной работе гидравлического лопастного гидроцилиндра 6 происходит сброс жидкости в компенсационную камеру 18 через клапаны 19 и 20. При недостатке в рабочих камерах 13 и 14 жидкости происходит подсос из компенсационной камеры 18 через тарельчатые клапаны 21 и 22.

При отклонении кузова 2 машины от ее статического положения на угол больше заданной величины система управления 33 начинает работать в управляемом режиме и включает гидропривод 31 и выдает электрический сигнал определенной полярности и напряжения, соответствующий этому мгновенному отклонению, электрогидроусилителю 32. При этом создается усилие на опорном колесе 4 нужного направления.

В результате работы гидропривода 31 отсечные клапаны 30 блоков 26 и 27 переключения режимов работы, сжимая пружины клапанов 30, перемещаются в крайнее правое положение и отсекают гидравлическую связь рабочих камер 13 и 14 с клапаном 29 и дросселями 28, тем самым открывая связь рабочих камер 13 и 14 с электрогидроусилителем 32 и гидроприводом 31. В этом случае гидравлический лопастной гидроцилиндр 6 работает как моментный гидравлический цилиндр. Сила, воздействующая на подвеску, появляется в результате возникающего перепада давлений между рабочими камерами 13 и 14 и формируется в соответствии с выбранным законом управления

P у п р = k 1 ϕ + k 2 ϕ ˙ + k 3 γ + k 4 γ ˙ + k 5 z ˙ ,

где φ, γ - углы колебаний кузова в продольной и поперечной плоскостях соответственно, радиан,

ϕ ˙ , γ ˙ - угловые скорости колебаний кузова в продольной и поперечной плоскостях соответственно, радиан/с,

z ˙ - вертикальная скорость центра масс кузова, м/с,

k 1   к Н р а д и а н , k 2   к Н c р а д и а н , k 3   к Н р а д и а н , k 4   к Н с р а д и а н , k 5   к Н с м - коэффициенты усиления по соответствующим параметрам и размерности.

Обратная связь исполнительного органа системы управления 33 осуществляется за счет контроля действительного давления жидкости внутри рабочих камер 13 и 14 датчиками давления 16 и 17, сигналы которых поступают в систему управления 33 и суммируются с сигналом текущего положения кузова 2 транспортного средства. При достижении в одной из рабочих камер 13 (14) давления жидкости, соответствующего началу открытия клапанов 24 (25), расположенных в перегородках 11 и 12 гидравлического лопастного гидроцилиндра 6, открывается напорный клапан 24 (25).

При обеспечении требуемого положения кузова 2 транспортного средства гидравлический лопастной гидроцилиндр 6 в зависимости от дорожных условий работает в заданном режиме или переключается в неуправляемый режим.

Заявителем разработана опытная конструкция устройства, которая подтвердила заявленные преимущества.

Литература

1. Заявка №99107097/13, Ходовая часть гусеничного трактора, 1999 г.

2. Заявка РФ №2003103501/11, Автоматическое устройство регулирования сил сопротивления амортизаторов, 2003 г.

3. Патент РФ №2019438, Система управления активной подвеской транспортного средства, B60G 25/00,1991 г.

4. Патент РФ №2041080, Способ демпфирования колебаний многоопорного транспортного средства, 1995 г. (прототип).

1. Способ подрессоривания транспортного средства, заключающийся в использовании демпфирующих свойств подвесок для уменьшения угловых и вертикальных колебаний кузова, заключающийся в том, что во время движения транспортного средства измеряют текущие угловые отклонения и угловые скорости его кузова в продольной и поперечной плоскостях, а также вертикальные скорости его центра масс, выбирают режимы подрессоривания - неуправляемый, при колебаниях кузова, меньших допустимых для данных условий движения, и управляемый, при колебаниях кузова выше допустимых, в последнем случае рассчитывают текущую требуемую величину силового управляющего воздействия на колесо через подвеску по выражению:
P у п р = k 1 ϕ + k 2 ϕ ˙ + k 3 γ + k 4 γ ˙ + k 5 z ˙ ,
где φ, γ - углы колебаний кузова в продольной и поперечной плоскостях соответственно, радиан;
ϕ ˙ , γ ˙ - угловые скорости колебаний кузова в продольной и поперечной плоскостях соответственно, радиан/с;
z ˙ - вертикальная скорость центра масс кузова, м/с,
k 1   к Н р а д и а н , k 2   к Н c р а д и а н , k 3   к Н р а д и а н , k 4   к Н с р а д и а н , k 5   к Н с м - коэффициенты усиления по соответствующим параметрам и размерности,
затем управляющим воздействием системы управления демпфирующие элементы подвесок трансформируют в исполнительные механизмы и формируют с их помощью требуемое управляющее силовое воздействие на колесо.

2. Система подрессоривания транспортного средства, содержащая упругие и демпфирующие элементы, установленные на кузове машины и кинематически связанные с балансирами подвесок, при этом демпфирующие элементы выполнены в виде двухрежимных моментных лопастных гидроцилиндров с возможностью управляемого и неуправляемого режимов работы, каждый из которых соединен гидравлической связью с гидронасосом и с системой управления подвесок, снабжен компенсационной камерой, всасывающим и обратным клапанами, предохранительными клапанами, при этом к разноименным рабочим полостям гидроцилиндров последовательно друг за другом через дроссель и обратный клапан, а также распределитель гидроусилителя подсоединены блоки переключения режимов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе сжатого воздуха и к установке/блоку подготовки сжатого воздуха, а также к распределению сжатого воздуха и защите контуров. Система снабжения сжатым воздухом для первого потребительского контура содержит ведущую к первому потребительскому контуру сжатого воздуха первую линию сжатого воздуха и ведущую к другим потребительским контурам распределительную линию и приоритетное клапанное устройство.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к вагонам подвижного состава. Вагон включает в себя кузов (102), систему подвески (103), которая содержит ходовую часть (104).

Изобретение относится к подрессориванию транспортных средств. Система стабилизации корпуса гусеничной машины включает ходовую часть с ведущими колесами и опорными катками, управляемую гидросистему, гидравлический насос, всасывающую и нагнетательную магистрали, пневмогидроаккумулятор, гидроусилитель, исполнительные механизмы и блок управления.

Изобретение относится к системе подвески для колесных транспортных средств. .

Изобретение относится к клапанному устройству для изменения вручную уровня положения автомобиля с пневматической подвеской. .

Изобретение относится к подвеске транспортных средств. .

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к полуприцепу-самосвалу. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к гидропневматическим подвескам транспортных средств, и может быть использовано для создания гидропневматических подвесок грузовых и легковых автомобилей, автокранов и другой техники.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к гидропневматическим подвескам транспортных средств, и может быть использовано для создания гидропневматических подвесок грузовых и легковых автомобилей, автокранов и другой техники.

Изобретение относится к устройству (1) для компенсации движений кузова в автотранспортном средстве, имеющем конструкцию из четырех первых пар (2, 3, 4, 5) поршень-цилиндр, которые предназначены в каждом случае для одного колеса автотранспортного средства. Компенсационный блок (6, 50) имеет пятую пару (7) поршень-цилиндр и шестую пару (8) поршень-цилиндр. Поршни (27, 30) пятой пары (7) поршень-цилиндр, а также шестой пары (8) поршень-цилиндр соединены друг с другом через соединительный элемент (9). Первый номер первых пар (3, 5) поршень-цилиндр и пятая пара (7) поршень-цилиндр находятся в соединении по текучей среде друг с другом. Второй номер первых пар (2, 4) поршень-цилиндр и шестая пара (8) поршень-цилиндр находятся в соединении по текучей среде друг с другом. Компенсационный блок (6, 50) имеет средство для компенсации движений кузова. Улучшаются комфортность и динамика вождения. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к подвеске колеса транспортного средства. Гидропневматическая подвеска колеса транспортного средства содержит дифференциальный гидравлический цилиндр, пневмогидравлические аккумуляторы, трехлинейный пропорциональный электрогидравлический распределитель, четырехлинейный электрогидравлический распределитель и электронное вычислительное устройство. Аккумуляторы подключены к полостям дифференциального гидравлического цилиндра. Выход трехлинейного распределителя подключен к гидравлическому входу четырехлинейного распределителя, а гидравлический вход - к линии нагнетания гидравлической системы. Входы вычислительного устройства соединены с электрическими выходами датчиков давления в полостях дифференциального гидравлического цилиндра. Отношение величин ширины рабочих окон гильзы четырехлинейного распределителя равно отношению величин рабочих площадей поршня дифференциального гидравлического цилиндра. Перекрытия золотниковой пары четырехлинейного распределителя выполнены отрицательными. Достигается улучшение эксплуатационных качеств подвески колеса транспортного средства. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к транспортным средствам, способным передвигаться по пересеченной местности, как на суше, так и на воде. Вездеход содержит кабину, раму, двигатель с выхлопной системой, коробку передач, механизм поворота, ходовую часть, включающую систему бортовых передач, связанную с двумя парами валов с установленными на них колесами с шинами низкого давления, подвеску, связанную с шинами колес, систему подкачки шин, систему отопления, систему управления. Подвеска содержит воздушную магистраль, взаимодействующую одновременно со всеми шинами колес и связанную с системой подкачки шин. Подвеска вездехода содержит систему подрессоривания колес, связанную с шинами колес, пневмопривод и систему подкачки шин. Система подрессоривания колес выполнена в виде воздушной магистрали, выполненной в раме, образованной лонжеронами и поперечинами, или вне рамы с образованием замкнутого контура, связанного с каждой шиной посредством трубопроводов с запорными элементами. В качестве пневмопривода и системы подкачки шин использована выхлопная система двигателя, которая снабжена заслонкой и связана с воздушной магистралью посредством трубопровода с запорным элементом. Достигается повышение плавности хода вездехода. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх