ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1998 года по МПК B60G11/26 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к автомобилестроению, а именно к подвескам транспортных средств в основном с гидропневматической комбинированной подвеской, имеющей статическое регулирование положения кузова относительно колес.

Изобретение может быть использовано в автомобилях, предназначенных для эксплуатации в условиях недостаточно развитой сети автомобильных дорог и недостаточно ровной поверхности дорожных покрытий, чтобы обеспечить повышение плавности хода автомобилей. Для эксплуатации в этих условиях жесткость подвесок автомобилей необходимо существенно снизить и реализовать характеристики демпфирующих устройств (амортизаторов) в соответствии с рекомендациями работ (Успенский И. Н. и Мельников А.А. Проектирование подвески автомобиля. М.: Машиностроение, 1976, с. 268; Мельников А.А. Формирование потенциальных свойств автотранспортных средств. Учебное пособие, Горький, изд. Горьк.полит. ин-та, 1974, с. 89).

Известна управляемая гидропневматическая подвеска (Мельников А.А., Коняшов В. В. и Малявин В.М. Новый легковой автомобиль ГАЗ. Подвеска с электронным управлением. Ж. Автомобильная промышленность, 1990, N 2), которая удовлетворяет приведенным выше рекомендациям и соответствует требованиям современных стандартов (Международный стандарт ИСО 2631-78. Вибрация, передаваемая человеческому телу. Руководство по оценке воздействия вибрации на человека. М.: Изд. стандартов, июнь 1978 г.: ГОСТ 12.1.012-90 ССБ. Вибрация. Общие требования безопасности. Изд. стандартов, 1990 г.) по вибронагруженности пассажиров и водителя управляемого наземного транспортного средства. Эта подвеска состоит из телескопических гидравлических цилиндров, гидропневматической системы и системы управления. Телескопические гидравлические цилиндры расположены между кузовом и деталями, связанными с колесами. Телескопический гидравлический цилиндр включает корпус, полый шток, головку штока с отсекающим клапаном.

Гидропневматическая система включает бак для жидкости, гидравлический насос с приводом от шкива двигателя, автомат разгрузки насоса, обратный клапан, гидропневматический аккумулятор, гидропневматические баллоны по два на каждый телескопический гидравлический цилиндр, электрогидравлические клапаны, демпфирующие устройства, помещенные в гнездах каждого гидропневматического баллона.

Такая конструкция гидропневматической подвески рассчитана на дорогие автомобили. К недостаткам конструкции относится ее сложность и относительно большой вес.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является гидропневматическая подвеска с демпфированием, зависящим от нагрузки (заявка ФРГ N 3519483, кл. B 60 G 17/08, опублик 12.05.85). Эта гидропневматическая подвеска включает телескопические гидравлические цилиндры, установленные между кузовом и деталями, соединенными с колесами, включающие корпус, полый шток с поршнем, выполненным с внутренней полостью, в которой размещено демпфирующее устройство, включающее в себя перекрытое клапанами сжатия и отбоя основание с отверстиями, обратный клапан и гидропневматические баллоны, разделенные диафрагмами и гидравлически связанные с телескопическими гидравлическими цилиндрами и обратным клапаном, гидравлический насос с мотором, связанный с обратным клапаном и с баком для жидкости, электрогидравлический клапан, связанный с телескопическими гидравлическими цилиндрами, гидропневматическими баллонами и баком для жидкости. Рассмотренная гидропневматическая подвеска имеет ряд недостатков:
- демпфирующие устройства находятся в телескопических гидравлических цилиндрах, поэтому энергия колебаний превращается в тепловую внутри телескопических гидравлических цилиндров, что с учетом предотвращения их перегрева ограничивает возможность уменьшения размеров телескопических гидравлических цилиндров;
- дроссельные отверстия в поршне с клапанами не обеспечивают демпфирование, соответствующее требованиям по плавности хода для совокупности дорог и режимов движения автомобиля;
- подвеска имеет предрасположение к гидравлическим ударам, в частности, при открытии и закрытии электрогидравлического клапана;
- перепад давления жидкости при демпфировании происходит в одном месте - в дросселирующих отверстиях, перекрытых клапанами;
- при увеличении давления жидкости в телескопических гидравлических цилиндрах возрастает демпфирование только при ходе отдачи.

Задачей изобретения является создание гидропневматической подвески для транспортных средств, преимущественно автомобилей, предназначенных для работы в различных дорожных условиях, имеющих компактную конструкцию и малые габаритные размеры.

Технический результат заключается в снижении жесткости подвески и реализации характеристик демпфирующих устройств, обеспечивающих повышение плавности хода автомобиля для совокупности дорожных условий и режимов движения.

Гидропневматическая подвеска транспортного средства, содержащая телескопические гидравлические цилиндры, установленные между кузовом и деталями, соединенными с колесами, включающие корпус, полый шток с поршнем, выполненным с внутренней полостью, в которой размещено демпфирующее устройство, включающее в себя перекрытое клапанами сжатия и отбоя основание с отверстиями, обратный клапан и гидропневматические баллоны, разделенные диафрагмами и гидравлически связанные с телескопическими гидравлическими цилиндрами и обратным клапаном, гидравлический насос с мотором, связанный с обратным клапаном и с баком для жидкости, электрогидравлический клапан, связанный с телескопическими гидравлическими цилиндрами гидропневматическими баллонами и баком для жидкости, снабжена дополнительными демпфирующими устройствами, установленными вне телескопических гидравлических цилиндров, каждое из которых гидравлически связано с одной стороны с гидропневматическим баллоном, а с другой стороны - с телескопическими гидравлическими цилиндрами и состоит из корпуса, размещенного в нем поршня, подвижного в осевом направлении в пределах зазора между ними и корпусом и выполненного с отверстиями, перекрытыми своими клапанами сжатия и отбоя, при этом зарядное давление у гидропневматических баллонов различно.

На фиг. 1 дана схема гидропневматической подвески; на фиг. 2 изображен телескопический гидравлический цилиндр; на фиг. 3 - демпфирующее устройство с подвижным поршнем.

Подвеска включает телескопические гидравлические цилиндры 1 и 2, гидропневматические баллоны 3 и 4, демпфирующие устройства 5 и 6, бак для жидкости 7, гидронасос 8 с мотором 9, обратный клапан 10, электрогидравлический клапан 11, трубопроводы высокого давления 12 - 16, всасывающий трубопровод 17, трубопровод слива 18.

Телескопический гидравлический цилиндр 1(2) установлен около колеса транспортного средства между кузовом и деталью, соединенной с колесом. Он состоит из корпуса 19, полого штока 20 с поршнем 21. Во внутренней полости поршня установлено демпфирующее устройство, состоящее из основания 22, имеющего отверстия 23 и 24, частично перекрытые клапанами сжатия 25 и клапаном отбоя 26, представляющими набор упругих дисков, соединенных в центре с основанием 22. Гидропневматические баллоны 3 и 4 разделены диафрагмами 27 на верхнюю пневматическую полость и нижнюю гидравлическую. Пневматические полости гидропневматических баллонов имеют разные зарядные давления. Зарядное давление гидропневматического баллона 3 - P_1зар., зарядное давление гидропневматического баллона 4 - Р_2зар.•Р_1зар.<Р_2зар.. Демпфирующие устройства 5 и 6, расположенные вне телескопических гидравлических цилиндров, состоят из корпуса 28, поршня 29, подвижного в осевом направлении, имеющие отверстия 30 и 31, перекрытые клапанами сжатия 32 и отбоя 33, представляющими набор упругих дисков, соединенных в центре с подвижным поршнем 29.

Телескопические гидравлические цилиндры 1 и 2 соединены между собой трубопроводом высокого давления 12, который соединен трубопроводами высокого давления 13 и 14 с демпфирующими устройствами 5 и 6 и трубопроводами 15 и 16 с обратным клапаном 10 и электрогидравлическим клапаном 11, демпфирующие устройства 5 и 6 гидравлически связаны соответственно с гидропневматическими баллонами 3 и 4. Бак для жидкости 7 связан всасывающим трубопроводом 17 с гидронасосом 8. Электрогидравлический клапан 11 связан трубопроводом слива 18 с баком для жидкости 7. С колесом 34 соединена ось (или рычаг подвески) 35, которая через телескопический гидравлический цилиндр 1(2) соединена с кузовом 36.

Гидропневматическая подвеска работает следующим образом. При колебаниях транспортного средства шток 20 с поршнем 21 перемещается относительно корпуса 19 телескопического гидравлического цилиндра 1(2). При ходе сжатия жидкость из-под штока 20 проходит через отверстие 23 основания 22, отжимает клапан сжатия 25 и далее через полый шток 20 проходит в трубопровод высокого давления 12. При давлении P в трубопроводе высокого давления 12, когда P_1зар.<P<P_2зар., жидкость поступает в корпус 28 демпфирующего устройства 5, перемещает подвижный поршень 29 в пределах зазора В-А, проходит через отверстие 30, отжимая клапан сжатия 32, и далее попадает в гидропневматический баллон 3, перемещает разделительную диафрагму 27, сжимая газ в пневматической полости под диафрагмой 27. При давлении в трубопроводе высокого давления 12 P > P_2зар. часть жидкости при ходе сжатия проходит описанным выше путем, а значительная часть жидкости из трубопровода высокого давления 12 поступает в корпус 28 демпфирующего устройства, перемещает подвижный поршень 29 в пределах зазора В-А, проходит через отверстие 30, отжимая клапан сжатия 32, и далее - в гидропневматический баллон 4. При ходе отдачи жидкость проходит в обратном направлении.

При увеличении степени загруженности автомобиля включается вручную или автоматически мотор 9, приводящий в действие гидропневматический насос 8, который через всасывающий трубопровод 17 засасывает жидкость из бака 7 и через обратный клапан 10 подает жидкость в трубопроводы высокого давления 15,12, 13, 14 и далее в телескопические гидравлические цилиндры 1 и 2 и гидропневматические баллоны 3 и 4. Работа гидравлического насоса 8 продолжается до тех пор, пока автомобиль не восстановит статическое положение кузова.

При разгрузке автомобиля включается вручную или автоматически электрогидравлический клапан 11 и жидкость из трубопровода высокого давления 16 сливается в бак для жидкости 7 по трубопроводу слива 18 до тех пор, пока не восстановится статическое положение кузова.

Предложенная конструкция гидропневматической подвески позволяет снизить тепловую нагруженность телескопических гидравлических цилиндров и уменьшить их размерность по условиям теплонагруженности, так как только часть энергии колебания автомобиля переходит в тепловую в телескопических гидравлических цилиндрах, а часть энергии колебаний переходит в тепловую в демпфирующих устройствах, расположенных вне телескопических гидравлических цилиндров.

Предложенная конструкция гидропневматической подвески позволяет повысить плавность хода за счет того, что снижение жесткости подвески сочетается с демпфированием, удовлетворяющим совокупности дорожных условий и режимов движения автомобиля. Конструкция обеспечивает относительно малое демпфирование при размахах относительных колебаний колес и кузова (размах относительных колебаний колес и кузова - расстояния между соседним экстремумом виброграммы колебаний), не превышающих 1,8 - 2 см, за счет того, что осуществляется за счет демпфирующих цилиндров, а демпфирующие устройства вне телескопических гидравлических цилиндров не оказывают существенного влияния на демпфирование, так как подвижные поршни 29 демпфирующих устройств 5 и 6 перемещаются вместе с потоком жидкости, не оказывая существенного влияния на демпфирование. При движении автомобиля по разбитым дорогам, когда происходят колебания с большими размахами относительных перемещений колес и кузова, демпфирование в основном осуществляется в демпфирующих устройствах 5 и 6. В результате демпфирование, зависящее не только от скорости относительных перемещений колес и кузова, но и от размахов колебаний, обеспечивает высокую плавность хода как на ровных дорогах, так и на недостаточно ровных и разбитых дорогах. Особенно это эффективно для подвесок с малой жесткостью по сравнению с обычными подвесками.

При этом важно, чтобы, помимо вышесказанного, демпфирование зависело от степени загруженности автомобиля и чтобы жесткость подвески прогрессивно не возрастала с увеличением статической нагрузки на подвеску.

В приведенной выше конструкции зависимость демпфирования от нагрузки на подвеску осуществляется следующим образом. Гидропневматические баллоны, как указано выше, имеют разное зарядное давление. Сопротивление перетеканию жидкости через демпфирующие устройства разное. Сопротивление перетеканию жидкости больше в демпфирующем устройстве 6 по сравнению с демпфирующим устройством 5. При давлении жидкости P в телескопических цилиндрах 1 и 2, когда P< P_2зар., жидкость из телескопических гидравлических цилиндров 1 и 2 поступает только в гидропневматический баллон 3. При P>P₂ жидкость из телескопических цилиндров при ходе сжатия поступает в гидропневматические баллоны 3 и 4. Причем, чем выше P, тем меньше объем газа в гидропневматическом баллоне 3 по сравнению с гидропневматическим баллоном 4 и тем большая часть жидкости поступает в гидропневматический баллон 4, проходя через демпфирующее устройство 6, имеющее большее гидравлическое сопротивление, что обеспечивает увеличение демпфирования с увеличением степени загруженности автомобиля.

Таким образом, предлагаемая подвеска позволяет реализовать характеристики демпфирующих устройств, которые в сочетании с подвесками с малой жесткостью позволяют повысить плавность хода автомобиля.

Использование: изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к автомобилестроению, а именно к подвескам транспортных средств. Сущность: изобретение позволяет реализовать характеристики демпфирующих устройств, которые в сочетании с подвесками с малой жесткостью позволяют повысить плавность хода автомобиля. 3 ил.

Гидропневматическая подвеска транспортного средства, содержащая телескопические гидравлические цилиндры, установленные между кузовом и деталями, соединенными с колесами, включающие корпус, полый шток с поршнем, выполненным с внутренней полостью, в которой размещено демпфирующее устройство, включающее в себя перекрытое клапанами сжатия и отбоя основание с отверстиями, обратный клапан и гидропневматические баллоны, разделенные диафрагмами и гидравлически связанные с телескопическими гидравлическими цилиндрами и обратным клапаном, гидравлический насос с мотором, связанный с обратным клапаном и с баком для жидкости, электрогидравлический клапан, связанный с телескопическими гидравлическими цилиндрами, гидропневматическими баллонами и баком для жидкости, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными демпфирующими устройствами, установленными вне телескопических гидравлических цилиндров, каждое из которых гидравлически связано с одной стороны с гидропневматическим баллоном, а с другой стороны - с телескопическими гидравлическими цилиндрами и состоит из корпуса, размещенного в нем поршня, подвижного в осевом направлении в пределах зазора между ним и корпусом и выполненного с отверстиями, перекрытыми своими клапанами сжатия и отбоя, при этом зарядное давление у гидропневматических баллонов различно.