Пневмогидравлическая подвеска сиденья транспортного средства Советский патент 1982 года по МПК B60N1/02 

Недостатками известной подвески являются отсутствие автоматической регулировки собственной частоты под вески при .действии эстремальных возмущений, а также то, что поршень пневматического цилиндра не разгруясен от действия горизонтальных инерционных сил, что, является причиной значительной собственной частоты подвески, снижающей комфортабельность сиденья. Цель изобретения - повышение ком фортабельности сиденья путем автоматического изменения собственной частоты подвески при действии экстр мальных возмущений. . Поставленная цель достигается тем, что наружная поверхность упомянутого пневматического цилиндра выполнена с дроссельными отверстиями и на ней расположена опирающая на упругий элемент инерционная мае са в виде втулки, имеющей возможность перемещения по этому цилиндр и перекрытия дроссельных ег.о отвер стий, 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 час ти на 2/3 его длины выполнена по з висимости где SFp - суммарная площадь дроссельных отверстий перфорации, расположенных в поперечном сечении ра бочего цилиндра гидравлического амортизатора; F. - площадь поршня гидравли ческого амортизатора, а на прилегающих к указанному уча ку частях рабочего цилиндра, равны 1/12 его длины, упомянутое соотношение убывает к нулю. Кроме того, подвеска сиденья снабжена параллелограммннм направл ющим механизмом, имеющим верхние и нижние рычаги, а в крышке поршня пневматического цилиндра установлен сферический подшипник, снабжен ный осью, на концах которой установлены тяги, свободными концами шарнирно соединенные с верхними pH4ara vm 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 А на фиг. 2; на фиг. 4 - высото стабилизирующее устройство; на фиг. 5 и б - амплитудко- и фазочастотные характеристи-ки подвески соответственно. На основании 1 сиденья транспортного средства жестко закреплен рабочий ресивер 2, на верхней стенке которого установлен пневматический цилиндр 3. В него запрессованы втулки 4 и 5 , а между ними установлено уплотнительное кольцо 6. На штоке 7 пневматического цилиндра 3 закреплен самоустанавливающийся поршень 8. Шток 7 закрыт крышкой 9.(tia 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 Ю установлена инерционная масса в гиде втулки 12, удерживаемая в положении статического равновесия пружи.ной 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 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 движениятранспортного средства. При возникновении больших ускорений на сиденье водитель ограничивает скорость движения. В результате имеется действующий спектр возмущений, который существенно отличается от теоретического (-определяемого техническими возможностями транспортного средства). Если дорожные неровности имеют нормальное распределение, то и перемещение пола кабины транспортного средства будет иметь нормальное распределение. Вероя.тнЬстные 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 подвески позволяет выбрать такую характеристику подвески, которая наиболее

эффективно завщщает от низкочастотных колебаний и вместе с тем обеспечивает повышение энергоемкости подвески не только в конце динамического хода поршня, но и на значительной его величине при действии возмущений, классифицлруегфлх 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, которые могут заклинивать его. Поэтому в поддшпнике 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, сидяшсим 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. В 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

силы сопротивления и при малых силах 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 пневмати0ческим целесообразно. Для этого на рабочем ресивере 2 шарнирно закреплен резервуар 44 гидравлического амортизатора 45, а шток 46 шарнирно соединен с каркасом 23.

Гидравлический амортизатор 45 и

5 пневматический цилиндр 3 расположены в продольной плоскости сиденья. Установка гидравлического амортизатора 45 в передней части сиденья обеспечивает наибольшую величину

0 динамического хода и скорости поршня 47 амортизатора 45. На штоке 45 установлено ограничительное кольцо 48, Рабочий цилиндр 49 гидравлического амортизатора 45 перфорирован

5 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.

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

5 Рабочий цилиндр 49 снизу закрыт крьшкой 51, в которой на направляющей- 52 установлен клапан 53 впуска. Параллелограммный налравляющий механизм 20 выполнен в виде четырехзвенника.

Пневмогидравлическая подвеска сиденья работает следующим образом,

В нерабочем положении поршень 8 находится в крайнем нижнем положе5нии и каркас 23 опирается на ограничительное кольцо .46. В этом положении управляющий шток 25 васотос.табилизирующего устройства 24 через ролик 29, рычаг 31 и переключатель 32 удерживает клапан впуска 33 в

0 положении. Открыто.

При подключении пневмогидравли- ческой подвески сиденья к питающему ресиверу 37 воздух по трубке подается к штуцеру 38, в открытый кла5пан впуска 32, соединительный канал 39, штуцер 41 отвода воздуха, по трубке к штуцеру 42, через жиклер 43 во внутреннюю полость рабол чего ресивера 2.

Поступление.воздуха будет до тех пор, пока -под действием давления воздуха поршень 8 не поднимется вверх и тем самым не поднимет каркас 23 в положение статического равновесия. При этом кронштейн 28 установит управлякадай 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 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 д, 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. Пролольно угловые колебания транспортного средства будут создавать как вертиквльную, так и горизонтальную инерционные нагрузки. Однако на поршень 8 пневматического цилиндра 3 будут действовать практически только вертикальные силы.

При большом динамическомходе, когда поршень 8 перекроет отверстия 11, воздух из стакана будет поступать в рабочий ресивер 2 через зазор между указанных поршнем 8 и стаканом 10 через отверстия 11. Это приводит 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 отверстия 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 прекратится подача воздуха в рабочий ре- сивер 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.

0 Использование устройства, автоматически изменяющего собственную частоту подвески при действии экстре мальных возмущений, разгрузка поршня 8 пневматического цилиндра 3 от

5 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, внполнение 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.

Формула изобретения

1. Пневмогидравлическая подвеска

5 сиденья транспортного средства, содержащая питающий ресивер и рабочий ресивер, соединенный с основанием сиденья, пневматический цилиндр со связанным с каркасом сиденья

0 поршнем, соединенный с основанием сиденья и сообщенный с рабочим ресивером и через высотостабилизирующее устройство с питаю1цим реси-. вером, и гидравлический амортизатор, рабочий цилиндр которого выполнен с перфорацией, отличающаяся тем, что, с целью повышения комфортабельности сиденья путем автоматического изменения

л 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 гидравли- ,

ческого амортизатора в средней части;

на 2/3 его длины выполнена по зависимости

1,

и

где XPQ - суммарная площадь дроссельных отверстий перфорации, расположенных в поперечном сечении рабочего цилиндра гидравлического амортизатора;

F - площадь поршня гидравлического амортизатора, а на прилегающих к указанному участку частях рабочего цилиндра, равных 1/12 его длины, упомянутое соотношение убывает к нулю.

2. Подвеска поп, 1, отличающаяся тем, что она снабжена параллелограммным направляющим механизмом, имеющим верхние и нижние рычаги, а в крышке поршня пневмати ческого цилиндра установлен сферический подшипник, снабженный осью, на концах которой устаноялены тяги свободными концами шарнирно соединенные с верхними рычагами упомянутого механизма.

Источники информации/

принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ №1089285, кл. С 3 С 46.

2. Авторское свидетельство по заявке 2553801/27-11, кл. В eow 1/02, 1977 (прототип).

/

/

/

fe)

28

n

if-S.

J

TO..

t

го

ii4y

38

фигЛ

п

0,8 0.6 О.Ч

а.2

г 3 jr/2

фиг. 5