ПОДВЕСКА СИДЕНЬЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2005 года по МПК B60N2/54 

Область техники

Изобретение относится к оборудованию транспортных средств и предназначено для использования в машинах транспортно-технологического назначения, в частности в экскаваторах, погрузчиках, путевых машинах, сельскохозяйственных машинах и некоторых видах горных машин.

Уровень техники

Известны подвески сиденья транспортных средств, в которых делались попытки решить проблемы гашения низкочастотной составляющей. Как известно, гашение низкочастотной вибрации требует применения подвесов с низкой частотой свободных колебаний и, следовательно, с малой жесткостью. Однако уменьшение жесткости ведет к увеличению перекоса опорной поверхности относительно основания при возможной внецентренной нагрузке (оператор меняет позу во время работы), что уменьшает устойчивость подвеса. Поэтому решение вопроса защиты от низкочастотной вибрации состоит в комплексном разрешении двух взаимосвязанных проблем: обеспечение необходимой эффективности виброизоляции и достаточной устойчивости подвеса при внецентренном нагружении.

Известны устройства [1], где снижение переноса при произвольном нагружении достигают путем уменьшения степеней свободы упругого подвеса за счет различных направляющих устройств. Наибольшее распространение из них получили направляющие, обеспечивающие одну степень свободы, изображенные на фиг.1.

Наиболее простая подвеска с направляющей, типа ось-втулка, применяемая в конструкциях погрузочных и бурильных машин, фиг.1 (а) не исключает перекосов, превышающих допустимые.

Возможно гашение только вертикальной вибрации, при этом характерна взаимная трансформация вертикальных и угловых колебаний [1].

Подвески с направляющими типа шток-втулка фиг.1 (б, в) позволяют гасить вибрацию только в одном направлении. Наиболее простую конструкцию они имеют при трении скольжения между штоком и втулкой, что снижает эффективность виброизоляции [1]. Использование в паре шток-втулка трения качения приводит к значительному усложнению направляющей и увеличению износа пар трения [1].

Известны также устройства с механизмами типа параллелограмм фиг.1 (г, д) [1, 6] и ножницы [1, 7] фиг.1 (е, ж). Для параллелограммных систем характерна взаимная трансформация вертикальных и горизонтальных колебаний [1]. При их изготовлении требуется высокая точность или применение компенсаторов.

Ножничные системы применимы в основном в подвесах с опорными плитами небольших габаритов. При такой схеме отсутствует трансформация вертикальных и горизонтальных колебаний и отсутствуют проблемы обеспечения устойчивости. Такая компоновочная схема используется как базовая для целой сери кресел такими фирмами, как КамАз [2], Grammer [3].

Для рычажно-роликовых систем фиг.1 (з, м), которые более просты по конструкции, характерно изменение угла наклона опорных поверхностей при их вертикальном перемещении, что является недостатком.

Известны также подвесы [4, 5], в которых отсутствуют жесткие направляющие, например двухкаскадный стержневой канатный виброизолятор фиг.1 (к, л). Такие конструкции способны снижать вибрационные и ударные нагрузки, результирующий вектор которых произвольно расположен в пространстве. Недостатки их в трудности обеспечения продольной и поперечной устойчивости, значительное усложнение конструкции.

Известны конструкции виброизоляторов в виде торсионов, которые выполняются преимущественно металическими. Такие торсионы используются для ослабления как низких, так и высоких частот. Недостатком их является малый коэффициент демпфирования. Лучшими характеристиками с этой точки зрения обладают канатные виброизоляторы [7-10], где в качестве материала их упругих элементов использован стальной канат. Упругие элементы представляют систему коротких стержней, выполненных из отрезков стального каната с закрепленными или свободно скользящими концами, помещенными в опорные элементы. Рабочие части отрезков каната обладают требуемой несущей способностью и большим демпфированием.

Наиболее близким к изобретению является техническое решение [11], содержащее подвеску с торсионом, механизм регулирования жесткости торсиона и механизм регулирования угла закрутки торсиона, связанный с каркасом сиденья и с двумя парами рычагов. В этом изобретении решена задача расширения диапазона регулирования. Недостатком его является низкая эффективность гашения колебаний в низкочастотной области из-за линейности реализованной упругой характеристики, сложность конструкции демпфирующего устройства.

Сущность изобретения

В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности гашения колебаний в низкочастотной области, создания подвески сиденья транспортного средства, имеющей расширенную область низкочастотной виброзащиты, более простой конструкции, обладающей большей эксплуатационной надежностью.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в подвеске сиденья транспортного средства, содержащей каркас сиденья, основание, рычаги, торсион и механизм регулирования жесткости торсиона, причем каркас сиденья и основание шарнирно соединены с помощью рычагов, одно плечо которых соединено с торсионом, согласно изобретению торсион выполнен с упругими элементами в виде отрезков каната, снабжен кулачками и концевыми дисками, неподвижная ось торсиона закреплена в опорных стойках основания, кулачки и концевые диски выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль и относительно неподвижной оси торсиона и подпружинены относительно опорной стойки, соединение рычагов с торсионом выполнено в виде гибкой тяги, закрепленной одним концом на оси каркаса, а вторым на кулачке торсиона, и выполненной с возможностью опоры на нее каркаса сиденья через поддерживающий ролик.

Предусмотрено также, что механизм регулировки жесткости торсиона содержит неопорные диски и механизм их перемещения вдоль неподвижной оси торсиона и упругих элементов, выполненный в виде концентрических резьбовых втулок по типу "труба в трубе"; кулачки снабжены фиксирующими элементами, посредством которых соединены с концевыми дисками, выполненными с ответными отверстиями под фиксирующие элементы; гибкая тяга соединена с торсионом через профилированные поверхности кулачков, а последние через подпружиненные фиксирующие элементы соединены с концевыми дисками торсиона; введена разгрузочная пружина, соединенная одним концом с профилированной поверхностью кулачка, а другим с основанием.

Введение перечисленных отличительных признаков в изобретении расширяет область низкочастотной виброзащиты за счет реализации существенно нелинейной упругодемпфирующей характеристики благодаря применению в предлагаемой конструкции канатного торсиона и корректора жесткости в виде профилированного кулачка. При этом конструкция предлагаемой подвески упрощена, повышена ее эксплуатационная надежность. Благодаря расширению области низкочастотной виброзащиты созданы комфортные условия оператора транспортного средства.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг.1-3. Фиг.1 представляет известные типы подвесок сидений транспортных средств. Фиг.2-3 представляет описываемое устройство, фиг.2 - общий вид, фиг.3 - торсион низкочастотный, вид Б по фиг.2.

Позициями на фиг.2, 3 обозначены:

1 - рычаги

2 - каркас сиденья

3 - основание

4 - элемент упругий

5 - кулачок

6 - стойка опорная

7 - неподвижная ось торсиона

8 - тяга гибкая

9 - ось каркаса

10 - ролик поддерживающий

11 - пружина разгрузочная

12 - неопорные диски торсиона

13 - механизм перемещения неопорных дисков

14 - фиксирующие элементы

15 - диск концевой подвижный,

16 - диск концевой неподвижный

17 - пружина

18 - подушка сиденья

Лучший вариант осуществления

Подвеска сиденья транспортного средства содержит две пары направляющих рычагов 1, установленных по бокам сиденья, шарнирно связанных между собой и с каркасом сиденья 2 и основанием 3. Каждая пара рычагов 1 своими нижними плечами установлена в пазах основания 3, а верхними в пазах сиденья. Верхнее плечо каждого из рычагов 1 соединено упругой тягой 8 с торсионом. На опорной стойке 6 основания 3 закреплена неподвижная ось 7 торсиона. Торсион содержит упругие элементы 4 в виде канатов, закрепленных в концевых дисках 15, 16, и кулачки 5 с профилированными поверхностями и снабженные фиксирующими элементами 14. Две гибкие тяги 8, расположенные симметрично с обеих сторон сиденья связывают инерционную массу каркаса сиденья 2 с подушкой сиденья 18 с кулачком 5 торсиона. Каждая гибкая тяга 8 закреплена одним концом на оси каркаса 9, а вторым на профилированной поверхности кулачка 5 торсиона. На каждую из тяг через поддерживающие ролики 10, расположенные симметрично по обеим сторонам сиденья, опирается каркас. Торсион снабжен неопорными дисками 12 и механизмом их перемещения 13 вдоль неподвижной оси 7 и упругих элементов 4 торсиона, предназначенными для регулирования жесткости торсиона.

Кулачок 5 торсиона снабжен фиксирующими элементами 14, а подвижный диск 15 снабжен отверстиями 19 под эти фиксирующие элементы, благодаря чему происходит соединение кулачка 5 с диском 15, поддерживаемое пружинами 17, причем это соединение может варьироваться путем поворота кулачка 5 относительно концевого диска 15 и контакта фиксирующих элементов 14 с соответствующими отверстиями 19 в концевом диске. Кулачок 5 соединен также с основанием 3 посредством разгрузочной пружины 11.

Работа устройства

Устройство работает следующим образом. Регулирование жесткости подвески сиденья транспортно средства осуществляется посредством перемещения на требуемую величину, соответственно весу оператора, неопорного диска 12 вдоль неподвижной оси 7 и упругих элементов 4 торсиона.

При движении транспортного средства скручивающий момент передается на виброизолятор посредством гибкой тяги 8, соединенной с кулачком 5.

Наличие кулачка позволяет создать переменный скручивающий момент, величина которого определяется углом наклона оси симметрии кулачка к горизонтали. Задача получения силовой характеристики с участком пониженной жесткости, обеспечивающей расширение области низкочастотной защиты, решается путем применения профилированного диска и сводится к задаче создания диска переменного радиуса, т.е. профилированного кулачка торсиона.

Угол поворота кулачка относительно концевого диска подбирается таким образом, что в положении статического равновесия гибкая тяга через кулачок создает максимальный скручивающий момент на торсион, тем самым обеспечивая минимальную жесткость и, следовательно, минимальную собственную частоту колебаний, что обеспечивает эффективную низкочастотную виброзащиту.

Изменяя значение угла поворота кулачка относительно концевого диска можно получить ряд упругих характеристик для различного значения масс оператора, при этом их изменение регулируется углом поворота кулачка 5, смещением неопорных дисков 12 и силой натяжения разгрузочной пружины 11.

Таким образом, введение отличительных признаков в предлагаемом изобретении позволяет решить поставленную задачу - расширить область низкочастотной виброзащиты, повысить эксплуатационную надежность подвески сиденья и создать комфортные условия для водителя.

Промышленная применимость

Предлагаемое изобретение разработано на уровне рабочих чертежей. Изготовлен опытный образец. Получены положительные результаты при эксплуатации транспортного средства с предлагаемым в изобретении техническим решением.

Источники информации

1. Защита от шума и вибрации на предприятиях угольной промышленности: Справочное пособие. Под общей ред. Ю.В.Флавицкий Ю.В. - М.: Недра, 1990, - 368 с.

2. Головин Г.С. Эргономика горнорудного оборудования. - М. Недра, 1990, - 183 с.

3. W.Diebschlag, H.Dupuis, E.Hartung. Seat ergonomics. Aspects of industrial medicine and technology relating to seat design. 1997. - 67 с.

4. Горбунов В.Ф., Резников И.Г. Канатные виброизоляторы для защиты операторов горных машин. - Новосибирск: Наука, 1988.

5. Патент РФ №2137626 опубликовано 20.09.99, Бюл. №26.

6. Авторское свидетельство №371099, 1973.

7. Упругая предохранительная муфта. Авторское свидетельство №1323782, F 16 D 7/04 43/20, 1998

8. Снижение вибрации и шума пневматических ручных перфораторов. / Животовский А.А., Бегагоен В.И., Громадский А.С., Артамонов Г.В. и др. - Изв. вузов. Горный журнал. 1975, №8, с.77-79. А.С., Артамонов Г.В. и др. - Изв. вузов. Горный журнал. 1975, №8, с.77-79.

9. Виброзащитная каретка тросового типа (ВЗКТ-2 м). / Горбунов В.Ф., Резников И.Г., Козлов В.В., Наршаков А.С. и др.: Информ. Лист №147-15. - Свердловск, МТЦНТИиП, 1975.

10. Расчет канатных торсионов. /Козлов В.В., Резников И.Г. Изв. вузов. Горный журнал, 1981, №9, с.80-82.

11. Подвеска сиденья транспортного средства. Авторское свидетельство №1472307, В 60 N 1/02, 1989, прототип.

Изобретение относится к оборудованию транспортных средств и предназначено для использования в машинах транспортно-технологического назначения, в частности в экскаваторах, погрузчиках, путевых машинах, сельскохозяйственных машинах и некоторых видах горных машин. Подвеска сиденья транспортного средства содержит каркас сиденья, основание, рычаги, торсион и механизм регулирования жесткости торсиона, причем каркас сиденья и основание шарнирно соединены с помощью рычагов, одно плечо которых соединено с торсионом. Торсион выполнен с упругими элементами в виде отрезков каната, снабжен кулачками и концевыми дисками, неподвижная ось торсиона закреплена в опорных стойках основания, кулачки и концевые диски выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль и относительно неподвижной оси торсиона и подпружинены относительно опорной стойки, соединение рычагов с торсионом выполнено в виде гибкой тяги, закрепленной одним концом на оси каркаса, а вторым - на кулачке торсиона и выполненной с возможностью опоры на нее каркаса сиденья через поддерживающий ролик. Предусмотрено также, что механизм регулировки жесткости торсиона содержит неопорные диски и механизм их перемещения вдоль неподвижной оси торсиона и упругих элементов, выполненный в виде концентрических резьбовых втулок по типу "труба в трубе". Кулачки снабжены фиксирующими элементами, посредством которых соединены с концевыми дисками, выполненными с ответными отверстиями под фиксирующие элементы. Гибкая тяга соединена с торсионом через профилированные поверхности кулачков, а последние через подпружиненные фиксирующие элементы соединены с концевыми дисками торсиона, введена разгрузочная пружина, соединенная одним концом с профилированной поверхностью кулачка, а другим - с основанием. Технический результат - расширение области низкочастотной виброзащиты, повышение эксплуатационной надежности подвески сиденья и создание комфортных условий для водителя. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Подвеска сиденья транспортного средства, содержащая каркас сиденья, основание, рычаги, торсион и механизм регулирования жесткости торсиона, причем каркас сидения и основание шарнирно соединены с помощью рычагов, одно плечо которых соединено с торсионом, отличающаяся тем, что торсион выполнен с упругими элементами в виде отрезков каната, снабжен кулачками и концевыми дисками, неподвижная ось торсиона закреплена в опорных стойках основания, кулачки и концевые диски выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль и относительно неподвижной оси торсиона и подпружинены относительно опорной стойки, соединение рычагов с торсионом выполнено в виде гибкой тяги, закрепленной одним концом на оси каркаса, а вторым - на кулачке торсиона и выполненной с возможностью опоры на нее каркаса сиденья через поддерживающий ролик.2. Подвеска сиденья транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что механизм регулировки жесткости торсиона содержит неопорные диски и механизм их перемещения вдоль неподвижной оси торсиона и упругих элементов, выполненный в виде концентрических резьбовых втулок по типу труба в трубе.3. Подвеска сиденья транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что кулачки снабжены фиксирующими элементами, посредством которых соединены с концевыми дисками, выполненными с ответными отверстиями под фиксирующие элементы.4. Подвеска сиденья транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что гибкая тяга соединена с торсионом через профилированные поверхности кулачков, а последние через подпружиненные фиксирующие элементы соединены с концевыми дисками торсиона.5. Подвеска сиденья транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что введена разгрузочная пружина, соединенная одним концом с профилированной поверхностью кулачка, а другим - с основанием.