Пневмогидравлическая подвеска сиденья транспортного средства

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ в>977229

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— р рд g+ з

В 60 и 1/02 (22) Заявлено 200281 (21) 3255001/27-11 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

РИ УДК 629. 113.

042 2(088 8) Опублмковано30.11,82. Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 3011.82 (72) Авторы изобретения

A.Ä. Артюшенко, M.Н. Коденко, В.И. Кальченко,.

В.Н. Донде и В.Я, Анилович

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина (71) Заявитель

{ 54) ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА СИДЕНЬЯ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается конструкции подвесок сидений транспортных средств °

Известна пневматическая подвеска сиденья транспортного средства, включающая в себя питающий ресивер, рабочий ресивер, закрепленный на платформе транспортного средства, пневматический цилиндр, гильза которого жестко крепится в верхней крышке рабочего ресивера и через отверстие, . выполненное в крышке, сообщена с ресивером, при этом поршень цилиндра соединен с платформой сиденья, вокруг гильзы цилиндра установлена пневматическая камера, сообщающаяся с пневматическим цилиндром, а последний соединен через высотостабилиэирующее устройство с питающим ресивером (1).

Недостатком указанной подвески сиденья является незащищенность поршня от воздействия горйзонтальных инерционных сил, значительные силы трения в паре поршень-гильза, в связи с чем величина инерционных

"ил подрессоренных масс соизмерима силами трения, а также то, что амортизаторы с дросселнрованием ажатого газа-имеют низкий коэффици-, ент демпфирования, увеличивающий вероятность пробоев подвески.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является пневматическая подвеска транспортного средства, :,,содержащая питающий ресивер, соединенный. с основанием сиденья, пневматический цилиндр со связанным с каркасом сиденья поршнем, соединенный с основанием сиденья.и сообщенный с рабочим ресивером и через высотостабилизирующее устройство с .питающим ресивером и гидравлический амортизатор, рабочий цилиндр которого вы полнен с перфорацией.

В подвеске пневматический цилиндр установлен внутри рабочего ресивера, гильза цилиндра жестко закреплена на указанном ресивере и снабжена окнами для сообщения пневматического цилиндра с рабочим ресивером. Демпфирующее устройство .выполнено в виде последовательно расположенных в нижней части пневматического цилиндра пневмо-. и гидродемпферов. Объем пневматического цилиндра составляет

1/20 - 1/30 объема рабочего ресивера (2).

977229

Недостатками известной подвески являются отсутствие автоматической регулировки собственной частоты подвески при действии эстремальных возмущений, а также то, что поршень пневматического цилиндра не раз- 5 гружен от действия горизонтальных инерционных сил, что, является причиной значительной собственной частоты подвески, снижающей комфортабельность сиденья. 10

Цель изобретения — повышение комфортабельности сиденья путем автоматического изменения собственной частоты подвески при действии экстремальных возмущений. !5

> X от — 1 и где XF - суммарная площадь дроссельиых отверстзй перфорации, расположенных в поперечном сечении рабочего цилиндра гидравлического 40 амортизатора;

F . .— площадь поршня гидравлического амортизатора, а на прилегающих к указанному участку частях Рабочего цилиндра, равных 45

1/12 его длины, упомянутое соотно-. шение убывает к нулю.

Кроме того, подвеска сиденья снабжена параллелограммным направляющим механизмом, имеющим верхние и 5р нижние рычаги, а в крышке поршня пневматического цилиндра установлен сферический пощиипник, снабженный осью, на концах которой установлены тяги, свободными концами шарнирно соединенные с верхними рычагами упомянутого механизма.

На фиг. 1 изображена предлагаемая подвеска, вид сбоку, продольный Разрез; на фиг. 2 - то же, общий вид; на фиг. 3 — вид по стрелке A на фиг. 2; на фиг. 4 - высото-: стабилизирующее устройство; на фиг. 5 и б — амплитудно- и фазочастотные характеристики подвески соответственно. 65

350

Поставленная цель достигается тем, что наружная поверхность упомянутого пневматического цилиндра выполнена с дроссельными отверсти- 2р ями и на ней расположена опирающаяся на упругий элемент инерционная мас-. са в виде втулки, имеющей возможность перемещения по этому цилиндру и перекрытия дроссельных его отверстий, а штоки пневматического цилиндра и гидравлического амортизатора шарнирно соединены с каркасом сиденья и расположены в продольной плоскости подвески, при этом перфорация рабочего цилиндра гидравли ческого амортизатора в средней части на 2/3 его длины выполнена по зависимости

На основании 1 сиденья транспортного средства жестко закреплен рабочий ресивер 2, на верхней стенке которого установлен пневматический цилиндр 3. В него эапрессованы втулки 4 и 5, а между ними установлено уплотнительное кольцо б. На штоке 7 пневматического цилиндра 3 закреплен самоустанавливающийся поршень 8.

Шток 7 закрыт крышкой 9. На наружной поверхности пневматического . цилиндра 3 закреплен стакан 10, в котором выполнены отверстия 11 для соединения внутренней полости пневматического цилиндра 3 с рабочим ресивером 2. Для автоматического изменения собственной частоты под»-.вески на стакан 10 установлена инерционная масса в аиде втулки 12, удерживаемая в положении статического равновесия пружиной 13.

Необходимость автоматической регулировки собственной частоты подвески при действии экстремального возмущения определяется следующим.

Если бы не было ограничений на величину динамического хода подвески сиденья по условиям эргономики то для надежной защиты от колебаний сиденье

Ф .в противофазе должно было бы иметь . возможность перемещаться на величину перемещения пола кабины транспортного средства и регулировка не требовалась бы. Величины перемещения пола кабины зависит от высоты дорожных неровностей, скорости движения. транспортного средства. При возникновении больших ускорений на сиденье водитель ограничивает скорость движения. В результате имеется действующий спектр возмущений, который существенно отличается от теоретического (определяемого техническими возмойностями транспортного средства). Если дорожные неровности имеют нормальное распределение, то и перемещение пола кабины транспортного средства будет иметь нормальное распределение. Вероятностные характеристики перемещения пола определяются в результате статистической обработки конечного числа реализаций при выполнении транспортным средством характерных работ в определенном интервале времени.

Если принять для расчета характеристики подвески максимальные значения перемещения пола кабины, то очевидно жесткость подвески будет завышена в диапазоне перемещений, вероятность которого 75-80%, а следовательно, будут ухудшены виброзащитные свойства подвески в этом случае.

Применение автоматической регулировки.собственной частоты поднески позволяет выбрать такую характеристику подвески, которая наиболее

977229 эффективно защищает от низкочастотных колебаний и вместе с тем обеспечивает повьпаение энергоемкости подвески не только в конце динамического хода поршня, но и на значительной его величине при действии возмущений, классифиц 1руемых как экстремальные. За смену работы транспортного средства суммарное время экстремальных возмущений оказывает существенное влияние на производительность труда водителя.

Кроме того, обеспечивая перестройку частоты, расширяется спектр действующих ускорений на полу кабины в сторону теоретического. В крышке

9 установлен сферический подшипник

14 скольжения для шарнирного соединения штока 7 ° Это необходимо для разгрузки штока пневмогидравлической подвески от действия горизонтальных инерционных сил, кото ые могут заклинивать его. Поэтому в подшипнике 14 скольжения установлена ось 15, шарнирно связанная с тягами 16 и 17, которые соответственно шарнирно соединены с верхними рычагами 18 и 19 параллелограммного направляющего механизма 20. Верхние рычаги 18 и 19 и нижние рычаги 21 одними концами шарнирно соединены с рабочим ресивером 2, а другим— с кронштейном 22, на котором жестко закреплен каркас 23 сиденья. На рабочем ресивере 2 шарнирно устаНовлено высотостабилизирующее устройство 24. Управляющий шток 25 с помощью шариков 26, прижимаемых пружиной 27 к кронштейну 28, соединен с каркасом 23 сиденья. Управляющий шток 25 контактирует с роликом 29, сидяшим на оси 30 рычага 31, который другим концом связан с переключателем 32. Переключатель контактирует либо с клапаном впуска 33, поджимаемым к седлу пружиной 34, либо с клапаном выпуска 35, прижимаемым к седлу пружиной 36.

От .питающего ресивера 37 воздух подается к штуцеру 38. B корпусе высотостабилизирующего устройства выполнен соединительный канал 39, отверстие 40, а в нижней части установлен штуцер 41 отвода воздуха, который трубкой соединен со штуцером 42, расположенным на.верхней стенке рабочего ресивера 2; Внутрь щтуцера 42 помещен жиклер 43. В связи с тем, что величина хода поршня 8 ограничена требованиями эргономики, при действии на подвеску экстремальных возмущений жесткость подвески в конце динамического хода должна плавно увеличиваться. Это обеспечивается пневматическим цилиндром 3. Однако торможение поршня

8 только за счет дросселирования воздуха приводит к созданию упругой чего ресивера 2.

Поступление воздуха будет до тех пор, пока .под действием давления воздуха поршень 8 не поднимется вверх и тем самым не поднимет кар44 кас 23 в положение статического рав-, 5

55 силы сопротивления и при малых сйлах трения в подвеске - к раскачиванию подрессоренной массы . Кроме того, достигаемый коэффициент демпфирования при дросселировании сжатого газа в несколько раз меньше, чем при дросселировании жидкости.

Поэтому применение гидравлического демпфирования в конце динамического хода поршня в сочетании с пневматическим целесообразно. Для этого на рабочем ресивере 2 шарнирно закреплен резервуар 44 гидравлического амортизатора 45, а шток 46 шарнирно соединен с каркасом 23.

Гидравл .ческий амортизатор 45 и пневматический цилиндр 3 расположены в продольной плоскости сиденья.

Установка гидравлич".ского амортизатора 45 в передней части сиденья обеспечивает наибольшую величину динамического хода и скорости поршня 47 амортизатора 45. На штоке 45 установлено ограничительное кольцо

48. Рабочий цилиндр 49 гидравлического амортизатора 45 перфорирован отверстиями 50 с соотношением суммарной площади поршня 47, равным единице на участке длиной 2/3 рабочего цилиндра 49, расположенного на одинаковом расстоянии от концов его.

К концам упомянутого участка примыкают участки длиною 1/12 рабочего . цилиндра, где упомянутое выше соотношение убывает (например, по параболическому закону) к нулю.

Рабочий цилиндц 49 снизу закрыт крышкой 51, в которой на направляющей. 52 установлен клапан 53 впуска.

Параллелограммный направляющий механизм 20 выполнен в виде четырехзвенника.

Пневмогидравлическая подвеска сиденья работает следующим образом.

В нерабочем положении поршень 8 находится в крайнем нижнем положении и каркас 23 опирается на ограничительное кольцо .46 ° В этом положении управляющий шток 25 высотостабилизирующего устройства 24 через ролик 29, рычаг 31 и переключатель

32 удерживает клапан впуска 33 в положении, "Открыто" °

При подключении пневмогидравлической подвески сиденья к питающему ресиверу 37 воздух по трубке подается к штуцеру 38, в открытый клапан впуска 32, соединительный канал 39, штуцер 41 отвода воздуха, по трубке к штуцеру 42, через жиклер 43 во внутреннюю полость рабо97?229 новесия. При этом кронштейн 28 установит управляющий шток 25 в положение, при котором клапан 33 впуска будет закрыт.

При наезде транспортного средства на неровность основание 1 с рабочим ресивером 2 будет двигаться вверх. При этом под действием силы инерции подрессоренной массы и подвижных частей подвески происходит сближение основания 1 и подрессоренной массы. Воздух из стакана 10 через отверстие 11 б;дет поступать внутрь рабочего ресивера 2, так как объем воздуха, вытесняемого поршнем 8, мал по сравнению с объемом рабочего ресивера 2, то давление в нем практически не изменится.

При этом избыточная сила на поршень будет настолько мала, что каркас 23 останется практически неподвижным.

Если ускорение, действующее на рабочий ресивер 2, меньше 0,5 g втулка 12 будет незначительно перекрывать отверстия 11, что не окажет заметного влияния на собственную частоту колебаний подвески. Поршень

47 гидравлического амортизатора 45 будет перемещаться на участке минимального сопротивления. Продольноугловые колебания транспортного средства будут создавать как вертикальную, так и горизонтальную инерционные нагрузки. Однако на поршень

8 пневматического цилиндра 3 будут действовать практически только вертикальные силы.

При большом динамическом ходе, когда поршень 8 перекроет отверстия

11, воздух иэ стакана будет поступать в рабочий ресивер 2 через зазор между укаэанных поршнем 8 и стаканом 10 через отверстия 11.

Это приводйт к более интенсивному увеличению давления воздуха под поршнем 8, плавному нарастанию жесткости подвески. Среди возмущений, действующих на подвеску сиденья, встречаются такие, что динамического хода хватает для безударной остановки подрессоренной массы. С целью предотвращения пробоя подвески необходимо изменять собственную частоту подвески. Это достигается тем, что втулка 12 под действием силы инерции будет перекрывать отверCTHH 11.

При съезде транспортного средства с неровности, т.е. в момент движения основания 1 его вниз, начнется относительное движение вниз поршня 8 к положению статического равновесия. При достижении положения статического равновесия управляющий шток 25 высотостабилизирующего устройства 24 займет такое положение, при котором пружина 34 закроет клапан 33 впуска воздуха и прекраИспользование устройства, автоматически изменяющего собственную частоту подвески при действии экстремальных возмущений, разгрузка поршня 8 пневматического цилиндра 3 от действия горизонтальных инерционных сил со стороны подрессоренной массы, применение!: гидравлического амортизатора 45, характеристика которого зависит не только от скорости перемещения поршня 47, но и от положения его, размещение пневматического цилиндра 3 внутри рабочего ресивера 2, выполНение рабочим ресивером 2 функций кронштейна, оптимальные размеры высотостабилизирующего устройства

24 — обеспечивают создание, компактной, по сравнению с прототипом, подвески, защищающей водителя транспортного средства от низкочастотных вертикальных колебаний.

И

30 тится подача воздуха в рабочий ресивер 2. При движении основания 1 вниз управляющий шток 29 откроет клапан 35 выпуска воздуха и воздух из рабочего ресивера 2 через штуцер

42, жиклер 43 по трубке, соединенной через штуцер 41, клапан 35 выпуска отверстие 40 будет стравливаться в атмосферу.

Формула изобретения

1. Пневмогидравлическая подвеска сиденья транспортного средства, содержащая питающий ресивер и рабочий ресивер., соединенный с основанием сиденья, пневматический цилиндр со связанным с каркасом сиденья поршнем, соединенный с основанием сиденья и сообщенный с рабочим ресивером и через высотостабилизирующее устройство с питающим ресивером, и гидравлический амортизатор, рабочий цилиндр которого выполнен с перфорацией, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения комфортабельности .сиденья: путем автоматического изменения собственной частоты подвески при действии экстремальных возмущений, наружная поверхность упомянутого пневматического цилиндра выполнена с дроссельными отверстиями и на ней расположена опирающаяся на упругий элемент инерционная масса в виде втулки, смонтированной с возможностью перемещения по этому цилиндру и перекрытия дроссельных его отверстий, а штоки указанных пневматического цилиндра и гидравлического амортизатора шарнирно соединены с каркасом сиденья и расположены в продольной полости, при. этом перфорация рабочего цилиндра гидравлического амортизатора в средней части

977229

10 на 2/3 его длины выпол»ена по зависимости

2 т

1, ги где QFОч — суммарная площадь дроссельиых отверстий перфорации, расположе»ных в поперечном сечении рабочего цилиндра гидравлического амортизатора;

F — площадь поршня гидравлиИ ческого амортизатора, а на прилегающих к указанному участку частях рабочего цилиндра, рав,ных 1/12 его длины, упомянутое соотношение убывает к нулю.

2. Подвеска по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена параллелограммным направляющим: механизмом, имеющим верхние и нижние рычаги, а в крышке поршня пневматического цилиндра установлен сферический подщипник, снабженный осью, на концах которой установлены тягир свободными концами шарнирно соединенные с верхними рычагами упомянутого механизма.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ М 1089285, кл. С 3 С 46.

15 2. Авторское свидетельство по

:заявке 9 553801/27-11,,кл. В 60 W 1/02, 1977 (прототип).

977229

24

II

Яд сХ/7

42

7/ц

Фи

Э Составитель Е.С. Шашкин

Редактор В. Пилипенко ТехредМ.Гергель Корректор Л. Бокшаи

Заказ 9085/19 Тираж 718 . Подписное

ВНИИПИ ГосударственнОго комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва< Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4