АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ШИНЕ Российский патент 2012 года по МПК B60C23/02 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности может использоваться в конструкции ходовой части транспортных средств.

Известен амортизатор подвески автомобиля, содержащий резервуар, образованный основной трубой и установленной соосно ей дополнительной трубой, поршень, закрепленный на штоке, разделительный поршень, насос, расположенный между поршнем и разделительным поршнем, клапан, соединяющий штоковую полость с резервуаром, также насос снабжен двумя клапанами, один из которых через канал, выполненный в корпусе насоса, соединяет полость между поршнем и насосом с резервуаром, а другой соединяет полость между поршнем и насосом с полостью между насосом и разделительным поршнем, при этом насос снабжен подпружиненным нажимным диском с закрепленным в нем, по меньшей мере, одним штоком, рабочий конец которого выполнен со срезом и взаимодействует с отверстием, выполненным в корпусе насоса, кроме того, клапан, соединяющий штоковую полость с резервуаром, соединен с полостью между насосом и разделительным поршнем или с полостью между поршнем и насосом, причем в штоковой полости установлен верхний подпружиненный поршень с отверстием, а на штоке закреплен буфер [1].

Недостатком известной конструкции является гашение колебаний транспортного средства, вызванных микропрофилем дороги, за счет истечения амортизаторной жидкости через дросселирующие отверстия. При этом вся энергия колебаний переходит в тепловую энергию амортизаторной жидкости [2], что приводит к ее нагреву и при достижении определенной температуры к нарушению нормальных условий осуществления рабочего процесса в амортизаторе [2]. Также из закона сохранения энергии известно, что энергия не возникает ниоткуда. Следует вывод, что энергия колебаний, вызванных микропрофилем дороги, возникает из энергии поступательного движения транспортного средства, тем самым снижая ее, что равносильно снижению силы тяги на ведущих колесах.

Известно колесо повышенного демпфирования, камера колеса разделена на восемь секторов герметичными перегородками, в которых есть перепускные отверстия, закрытые клапанами, перепускающие воздух в одну сторону (в направлении вращения колеса) [3].

Недостатком данного устройства является значительное усложнение конструкции шины и повышенное сопротивление качению.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство охлаждения хладагентом пневматической шины транспортного средства, содержащее цапфу колеса, внутреннее уплотнение на цапфе колеса, воздушный ресивер, при этом в устройство дополнительно введен трубопровод, снабженный клапаном и имеющий проходное сечение, позволяющее осуществить подачу сжатого воздуха за короткий промежуток времени в условиях, близких к адиабатному расширению, и соединяющий пневматическую шину с внутренним уплотнением на цапфе колеса, при этом внутреннее уплотнение на цапфе колеса соединено с воздушным ресивером через цапфу и магистраль, в которую встроен электромагнитный клапан, соединенный с источником питания через блок управления, к которому подключен датчик температуры в шине, кроме этого шина снабжена предохранительным клапаном [4].

Недостатком данной конструкции является то, что известное устройство не позволяет автоматически изменять давление воздуха в шине в зависимости от микропрофиля дорожной поверхности и тем самым полноценно использовать демпфирующие свойства шины для гашения колебаний.

Технический результат направлен на повышение плавности хода и использование части энергии колебаний для создания запаса сжатого воздуха.

Технический результат достигается тем, что автоматическая система регулирования давления воздуха в шине содержит цапфу колеса, внутреннее уплотнение на цапфе колеса, воздушный ресивер, трубопровод, соединяющий пневматическую шину с внутренним уплотнением на цапфе колеса, причем внутреннее уплотнение на цапфе колеса соединено с воздушным ресивером через цапфу и основную магистраль, в которую встроен электромагнитный клапан, соединенный с блоком управления, при этом в автоматическую систему регулирования давления воздуха в шине дополнительно введен поршневой насос-амортизатор, снабженный верхним и нижним перепускными клапанами, выполненными в корпусе, а также перепускными клапанами, выполненными в поршне, который разделяет внутреннее пространство на две полости, при этом через верхний перепускной клапан и дополнительную магистраль накачки поршневой насос-амортизатор сообщается с воздушным ресивером, а через нижний перепускной клапан, дополнительную магистраль снижения давления, дополнительный воздушный ресивер с предохранительным клапаном и редукционный клапан поршневой насос-амортизатор сообщается с основной магистралью, кроме того, на блок управления поступают сигналы от датчика давления, расположенного в основной магистрали, и от датчика вертикальных колебаний, расположенного на корпусе поршневого насоса-амортизатора.

Отличительными признаками от прототипа является то, что дополнительно введен поршневой насос-амортизатор, снабженный верхним и нижним перепускными клапанами, выполненными в корпусе, а также перепускными клапанами, выполненными в поршне, который разделяет внутреннее пространство на две полости, при этом через верхний перепускной клапан и дополнительную магистраль накачки поршневой насос-амортизатор сообщается с воздушным ресивером, а через нижний перепускной клапан, дополнительную магистраль снижения давления, дополнительный воздушный ресивер с предохранительным клапаном и редукционный клапан поршневой насос-амортизатор сообщается с основной магистралью, кроме того, на блок управления поступают сигналы от датчика давления, расположенного в основной магистрали, и от датчика вертикальных колебаний, расположенного на корпусе поршневого насоса-амортизатора.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемое техническое решение позволяет автоматически изменять давление воздуха в шине в зависимости от микропрофиля дорожной поверхности, в результате чего максимально используются демпфирующие свойства шины для гашения колебаний, а также шина с автоматической системой регулирования давления воздуха позволяет использовать энергию колебаний для совершения полезной работы.

На рисунке показана автоматическая система регулирования давления воздуха в шине. Автоматическая система регулирования давления воздуха в шине содержит цапфу 1 колеса 2, внутреннее уплотнение 3 на цапфе 1 колеса 2, воздушный ресивер 4, трубопровод 5, соединяющий пневматическую шину 6 с внутренним уплотнением 3 на цапфе 1 колеса 2, причем внутреннее уплотнение 3 на цапфе 1 колеса 2 соединено с воздушным ресивером 4 через цапфу 1 и основную магистраль 7, в которую встроен электромагнитный клапан 8, соединенный с блоком управления 9, при этом дополнительно введен поршневой насос-амортизатор 10, снабженный верхним 11 и нижним 12 перепускными клапанами, выполненными в корпусе 13, а также перепускными клапанами 14, выполненными в поршне 15, который разделяет внутреннее пространство на две полости А и В, при этом через верхний перепускной клапан 11 и дополнительную магистраль накачки 16 поршневой насос-амортизатор 10 сообщается с воздушным ресивером 4, а через нижний перепускной клапан 12, дополнительную магистраль снижения давления 17, дополнительный воздушный ресивер 18 с предохранительным клапаном 19 и редукционный клапан 20 поршневой насос-амортизатор 10 сообщается с основной магистралью 7, кроме того, на блок управления 9 поступают сигналы от датчика давления 21, расположенного в основной магистрали 7, и от датчика вертикальных колебаний 22, расположенного на корпусе 13 поршневого насоса-амортизатора 10.

Автоматическая система регулирования давления воздуха в шине работает следующим образом. Например, при наезде колеса 2 на выступ микропрофиля дорожной поверхности шина 6 деформируется, ее объем уменьшается, давление в ней повышается, редукционный клапан 20 открывается. В этом случае воздух под давлением поступает из шины 6 через трубопровод 5, внутреннее уплотнение 3 на цапфе 1, основную магистраль 7 и редукционный клапан 20 в дополнительный воздушный ресивер 18. В этот же момент времени из-за наезда на выступ микропрофиля дорожной поверхности корпус 13 перемещается вверх относительно поршня 15, в результате чего воздух из полости В перетекает в полость А через перепускные клапаны 14. При съезде колеса 2 с выступа микропрофиля дорожной поверхности корпус 13 перемещается вниз относительно поршня 15, в результате чего воздух из полости А поступает под давлением через верхний перепускной клапан 11 и дополнительную магистраль накачки 16 в воздушный ресивер 4, при этом в полость В под действием образовавшегося разряжения поступает воздух через нижний перепускной клапан 12 и дополнительную магистраль снижения давления 17 из дополнительного воздушного ресивера 18. В случае снижения давления в дополнительном воздушном ресивере 18 ниже атмосферного, открывается предохранительный клапан 19, связывающий дополнительный воздушный ресивер 18 с атмосферой, и давление выравнивается с атмосферным. Блок управления 9 постоянно получает сигнал от датчика давления 21 и от датчика вертикальных колебаний 22 и подает управляющий сигнал на электромагнитный клапан 8 для его открытия только в том случае, если давление в шине 6 ниже номинального, а корпус 13 перемещается вниз относительно поршня 15 (что соответствует съезду колеса 2 с выступа микропрофиля дорожной поверхности) или неподвижен. В этом случае воздух из воздушного ресивера 4 через электромагнитный клапан 8, основную магистраль 7, внутреннее уплотнение 3 на цапфе 1 и трубопровод 5 поступает в шину 6, повышая внутреннее давление в ней до номинального.

Организация рабочего процесса с использованием предлагаемой системы приводит к автоматическому изменению давления воздуха в шине в зависимости от микропрофиля дорожной поверхности, в результате чего максимально используются демпфирующие свойства шины для гашения колебаний, а также частично используется энергия колебаний для создания запаса сжатого воздуха, что снижает время работы компрессора под нагрузкой, а следовательно снижает и мощность, затрачиваемую двигателем на привод вспомогательного оборудования.

Источники информации

1. Пат. 2226157 Российская Федерация, МПК⁷ В60G 11/26. Амортизатор подвески автомобиля [Текст] / Латыпов С.А.; заявитель и патентообладатель ОАО «КАМАЗ» - №2002112767/11; заявл. 14.05.2002; опубл. 27.03.2004.: ил.

2. Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей [Текст] / А.Д. Дербаремдикер. - М.: Машиностроение, 1969. - Библиогр.: С.125-117.

3. Пат. 2190539 Российская Федерация, МПК⁷ В60С 5/24. Колесо повышенного демпфирования [Текст] / Рыков С.П., Сапега М.В.; заявитель и патентообладатель Братский государственный технический университет - №2000122815/28; заявл. 01.09.2000; опубл. 10.10.2002.: ил.

4. Пат. 2335412 Российская Федерация, МПК В60С 23/19. Устройство охлаждения хладагентом пневматической шины транспортного средства [Текст] / Бугаев С.В., Васильченков В.Ф.; заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т им. ген. армии В.П.Дубынина - №2007116240/11; заявл. 28.04.07; опубл. 10.10.08.: ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности может использоваться в конструкции ходовой части транспортных средств. Система содержит цапфу колеса, внутреннее уплотнение на цапфе колеса, воздушный ресивер, трубопровод, соединяющий пневматическую шину с внутренним уплотнением на цапфе колеса, причем внутреннее уплотнение на цапфе колеса соединено с воздушным ресивером через цапфу и основную магистраль, в которую встроен электромагнитный клапан, соединенный с блоком управления. Дополнительно введен поршневой насос-амортизатор, снабженный верхним и нижним перепускными клапанами, выполненными в корпусе, а также перепускными клапанами, выполненными в поршне, который разделяет внутреннее пространство на две полости. Через верхний перепускной клапан и дополнительную магистраль накачки поршневой насос-амортизатор сообщается с воздушным ресивером, а через нижний перепускной клапан, дополнительную магистраль снижения давления, дополнительный воздушный ресивер с предохранительным клапаном и редукционный клапан поршневой насос-амортизатор сообщается с основной магистралью. На блок управления поступают сигналы от датчика давления, расположенного в основной магистрали, и от датчика вертикальных колебаний, расположенного на корпусе поршневого насоса-амортизатора. Технический результат - повышение плавности хода транспортного средства. 1 ил.

Автоматическая система регулирования давления воздуха в шине, содержащая цапфу колеса, внутреннее уплотнение на цапфе колеса, воздушный ресивер, трубопровод, соединяющий пневматическую шину с внутренним уплотнением на цапфе колеса, причем внутреннее уплотнение на цапфе колеса соединено с воздушным ресивером через цапфу и основную магистраль, в которую встроен электромагнитный клапан, соединенный с блоком управления, отличающаяся тем, что дополнительно введен поршневой насос-амортизатор, снабженный верхним и нижним перепускными клапанами, выполненными в корпусе, а также перепускными клапанами, выполненными в поршне, который разделяет внутреннее пространство на две полости, при этом через верхний перепускной клапан и дополнительную магистраль накачки поршневой насос-амортизатор сообщается с воздушным ресивером, а через нижний перепускной клапан, дополнительную магистраль снижения давления, дополнительный воздушный ресивер с предохранительным клапаном и редукционный клапан поршневой насос-амортизатор сообщается с основной магистралью, кроме того, на блок управления поступают сигналы от датчика давления, расположенного в основной магистрали, и от датчика вертикальных колебаний, расположенного на корпусе поршневого насоса - амортизатора.