Регулируемый амортизатор
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно, к подвеске транспортных средств. В регулируемом амортизаторе имеются перепускные каналы, выполненные в виде байпаса, а также связанные с управляющим устройством тензометрические датчики, смонтированные снаружи и внутри цилиндра, и шаговый электродвигатель. Он установлен между направляющей втулкой и перегородкой, имеющей отверстия и кольцевые выступы. Валик шагового электродвигателя изготовлен полым для обеспечения возможности перемещения штока внутри него. На выступающем конце валика закреплены шторки для изменения пропускной способности каналов, выполненных в виде байпаса. Тензометрические датчики вырабатывают электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня. Сигнал передается в управляющее устройство, которое вырабатывает необходимое число импульсов и подает их в шаговый электродвигатель. Его валик поворачивается сам и поворачивает шторки на угол, обеспечивающий изменение пропускной способности каналов до значения, создающего сопротивление с силой, которая для конкретных хода и скорости перемещения поршня амортизатора регламентируется программой реализуемой характеристики сопротивления. Технический результат - исключение из амортизатора упругих клапанных элементов и расширение диапазона регулирования его характеристик сопротивления. 2 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно, к подвеске транспортных средств.
Аналогом заявляемого изобретения является амортизатор [1], содержащий цилиндр, поршень, шток, направляющую втулку, гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью и разделенную поршнем на нижнюю и верхнюю части, соединенные между собой каналами поршня, а также клапаны с упругими элементами, газовую полость и разделитель, отделяющий ее от гидравлической полости.
Параметры упругих элементов однозначно определяют характеристику сопротивления (зависимость сил сопротивления от скорости перемещения поршня) амортизатора, вследствие чего конструкция аналога позволяет реализовать только одну такую характеристику.
Значения сил сопротивлений амортизатора с клапанами, основанными на упругих элементах, имеют поле допуска. В связи с этим фактические силы сопротивления могут отличаться от их номинальных значений.
Кроме того, силы сопротивления аналога в процессе эксплуатации уменьшаются со временем из-за снижения жесткости упругих элементов.
Прототипом заявляемого изобретения служит регулируемый амортизатор [2], содержащий цилиндр, поршень, шток, гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью и разделенную поршнем на нижнюю и верхнюю части, соединенные между собой каналами, а также клапаны с упругими элементами и управляющее устройство, связанное с электродвигателем. Он установлен на внешнем хвостовике штока. Ротор электродвигателя, функционально являющийся его якорем, соединен с регулирующим элементом в виде золотника, размещенного в штоке и имеющего возможность поворачиваться в нем. Корпус электродвигателя, выполняющий функцию индуктора (источника магнитного поля) с постоянными магнитами, установлен неподвижно на внешнем хвостовике штока. С целью обеспечения подвода тока в обмотку якоря, имеющего возможность поворачиваться, электродвигатель снабжен токосъемным устройством.
Конструкция прототипа частично устраняет недостатки, присущие аналогу. Посредством поворота золотника в ту или иную сторону устанавливается одно из двух значений проходного сечения дросселирующего канала, соединяющего две части гидравлической полости. Варьированием пропускной способности канала обеспечивается изменение характеристики сопротивления амортизатора.
Однако максимальные значения сил сопротивления прототипа определяются, как и у аналога, параметрами упругих клапанных элементов. К тому же, наличие только двух значений проходного сечения регулируемого канала обуславливает возможность реализации всего двух характеристик сопротивления амортизатора. Кроме того, размещение регулирующего элемента (золотника) в штоке накладывает ограничения на диапазон регулирования такой характеристики.
Технической задачей заявляемого изобретения являются исключение из амортизатора упругих клапанных элементов и расширение диапазона регулирования его характеристики сопротивления.
Техническая задача решается тем, что амортизатор для определения скорости перемещения поршня снабжен связанными с управляющим устройством тензометрическими датчиками, смонтированными снаружи и внутри цилиндра, а шаговый электродвигатель установлен между направляющей втулкой и перегородкой, имеющей отверстия и кольцевые выступы, при этом валик шагового электродвигателя изготовлен полым для обеспечения возможности перемещения штока внутри него, а на выступающем конце валика закреплены шторки для изменения пропускной способности каналов, выполненных в виде байпаса.
На фиг.1 изображен общий вид регулируемого амортизатора.
на фиг.2 - управляющее устройство.
Регулируемый амортизатор содержит цилиндр 1 (фиг.1), шток 2, направляющую втулку 3, поршень 4, гидравлическую полость 5, разделенную поршнем 4 на нижнюю и верхнюю части, а также газовую полость 6 и разделитель 7, отделяющий газовую полость 6 от гидравлической полости 5. Ее нижняя и верхняя части соединены между собой каналами, выполненными в виде байпасов 8, отверстиями 9 в перегородке 10 и промежутками между кольцевыми выступами 11.
На цилиндре 1, снаружи и внутри его, установлены тензометрические датчики 12. Они включены в электрическую цепь управления шаговым электродвигателем 13, который установлен между направляющей втулкой 3 и перегородкой 10. Валик 14 шагового электродвигателя 13 изготовлен полым. При работе амортизатора шток 2 свободно передвигается внутри валика 14 шагового электродвигателя 13. На выступающем конце валика 14 закреплены шторки 15 для изменения пропускной способности каналов, выполненных в виде байпасов 8.
В схему управления шаговым электродвигателем (фиг.2) входит управляющее устройство 16, связанное проводами 17 с тензометрическими датчиками 12. Управляющее устройство 16 предназначено для выработки управляющих импульсов в зависимости от давления рабочей жидкости и подачи их в шаговый электродвигатель 13. С этой целью он соединен проводами 17 с управляющим устройством 16.
Управляющее устройство 16 обеспечивает возможность реализации широкого спектра характеристик сопротивления в диапазоне сил, регламентируемом надежностью амортизатора.
Амортизатор работает следующим образом.
При равенстве давлений рабочей жидкости в обеих частях гидравлической полости 5 шторки 15 (фиг.1) находятся в крайнем положении движения против часовой стрелки (на сечении А-А). Это положение - стартовое для шагового электродвигателя. В таком состоянии каналы, выполненные в виде байпасов 8, полностью перекрываются шторками 15.
При сжатии поршень 4 начинает перемещаться вниз, в результате чего давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости 5 становится выше, чем в ее верхней части. Нижняя часть цилиндра 1 расширяется больше чем верхняя. На нижнем тензометрическом датчике 12 возникает положительный потенциал. Его значение пропорционально давлению жидкости и, следовательно, скорости перемещения поршня 4. Положительный знак потенциала на нижнем тензометрическом датчике 12 служит для управляющего устройства 16 (фиг.2) основанием для выработки воздействия по изменению проходного сечения байпасов 8 в соответствии с программой ветви сжатия на реализуемой характеристике сопротивления амортизатора. Управляющее устройство вырабатывает необходимое число импульсов тока и передает их в шаговый электродвигатель 13 (фиг.1). В соответствии с указанным числом импульсов валик 14 шагового электродвигателя 13 вместе со шторками 15 поворачиваются на угол, обеспечивающий изменение пропускной способности байпасов 8 до значения, создающего сопротивление сжатию с силой, которая для конкретной скорости перемещения поршня регламентируется программой ветви сжатия реализуемой характеристики. Пропускная способность каналов меняется за счет изменения степени перекрытия байпасов 8 шторками 15 при повороте последних.
При отбое поршень 4 начинает перемещаться вверх, в результате чего давление рабочей жидкости в верхней части гидравлической полости 5 становится выше, чем в ее нижней части. Верхняя часть цилиндра расширяется больше чем нижняя. На верхнем тензометрическом датчике 12 возникает положительный потенциал. Его значение пропорционально давлению жидкости и, следовательно, скорости перемещения поршня 4. Положительный знак потенциала на верхнем тензометрическом датчике 12 служит для управляющего устройства 16 (фиг.2) основанием для выработки воздействия по изменению проходного сечения байпасов 8 в соответствии с программой ветви отбоя на реализуемой характеристике сопротивления амортизатора. Управляющее устройство вырабатывает необходимое число импульсов тока и передает их в шаговый электродвигатель 13 (фиг.1). В соответствии с указанным числом импульсов валик 14 шагового электродвигателя 13 вместе со шторками 15 поворачиваются на угол, обеспечивающий изменение пропускной способности байпасов 8 до значения, создающего сопротивление отбою с силой, которая для конкретной скорости перемещения поршня регламентируется программой ветви отбоя реализуемой характеристики. Пропускная способность каналов меняется за счет изменения степени перекрытия байпасов 8 шторками 15 при повороте последних.
Максимальная, реализуемая в амортизаторе сила сопротивления достигается, когда валик 14 шагового электродвигателя 13 вместе со шторками 15 находятся в крайнем положении движения по часовой стрелке (на сечении А-А). Это - положение "стоп" для шагового электродвигателя. В таком состоянии каналы, выполненные в виде байпасов 8, полностью открыты.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый амортизатор отличается тем, что он для определения скорости перемещения поршня снабжен связанными с управляющим устройством тензометрическими датчиками, смонтированными снаружи и внутри цилиндра, а шаговый электродвигатель установлен между направляющей втулкой и перегородкой, имеющей отверстия и кольцевые выступы, при этом валик шагового электродвигателя изготовлен полым для обеспечения возможности перемещения штока внутри него, а на выступающем конце валика закреплены шторки для изменения пропускной способности каналов, выполненных в виде байпаса.
Вышеперечисленные признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".
Существующие технологии машиностроения и применяемые в нем материалы позволяют организовать промышленное изготовление и оснащение транспортных средств регулируемыми амортизаторами.
Источники информации
1. Раймпель Й. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины, и колеса. М., Машиностроение, 1986, стр.33, рис.1.30 (аналог).
2. Амортизатор KAYABA 443218 (Nissan 56210) для автомобилей Nissan Bluebird, Bluebird U (VRU 11, VEU 11) 10.1983 г. - 1986 г. Каталог " KAYABA 2001. SHOCK ABSORBER". KAYABA Europe Gmbh Breit Strasse10 В 40670 Meerbusch Germany, стр.116 (прототип).
3. Патент Российской Федерации №2253576, 2002 г.
Регулируемый амортизатор, содержащий цилиндр с гидравлической полостью, шток, поршень, разделяющий гидравлическую полость на нижнюю и верхнюю части, соединенные между собой каналами, и управляющее устройство, связанное с электродвигателем, отличающийся тем, что для определения скорости перемещения поршня он снабжен связанными с управляющим устройством тензометрическими датчиками, смонтированными снаружи и внутри цилиндра, а шаговый электродвигатель установлен между направляющей втулкой и перегородкой, имеющей отверстия и кольцевые выступы, при этом валик шагового электродвигателя изготовлен полым для обеспечения возможности перемещения штока внутри него, а на выступающем конце валика закреплены шторки для изменения пропускной способности каналов, выполненных в виде байпаса.
