RU2304053C1

RU2304053C1 - Adjustable shock absorber

Info

Publication number: RU2304053C1
Application number: RU2005140695/11A
Authority: RU
Inventors: Евгений Павлович Гусев (RU); Евгений Павлович Гусев; Александр Владимирович Цыганов (RU); Александр Владимирович Цыганов
Original assignee: ЗАО "Плаза"
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-08-10

Abstract

FIELD: transport engineering; vehicle suspensions.

SUBSTANCE: proposed adjustable shock absorber is provided with bypass channels and strain-gauge transducers coupled with control device and mounted outside and inside cylinder, and step motor. It is installed between guide bushing and partition provided with holes and ring projections. Shaft of step motor is made hollow to provide travel of rod inside shaft. Shutters to change flow capacity of by-pass channels are secured on projecting end of shaft. Strain-gauge transducers generate electric signal proportional to piston travel speed. Signal is transmitted to control device which produces required number of pulses and transmits them to step motor. Shaft of step motor turns and turns shutters through angle providing change of flow capacity of channels to value building resistance with force regulated by program of resistance characteristic for specific travel and speed of piston of shock absorber.

EFFECT: dispensing with elastic valve elements in shock absorber, enlarged range of resistance characteristics.

2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно, к подвеске транспортных средств.The invention relates to transport engineering, namely, to the suspension of vehicles.

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.An analogue of the claimed invention is a shock absorber [1], comprising a cylinder, a piston, a rod, a guide sleeve, a hydraulic cavity filled with a working fluid and divided by a piston into lower and upper parts connected by piston channels, as well as valves with elastic elements, a gas cavity and a separator separating it from the hydraulic cavity.

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.The parameters of the elastic elements uniquely determine the resistance characteristic (the dependence of the resistance forces on the speed of movement of the piston) of the shock absorber, as a result of which the analog design allows only one such characteristic to be realized.

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.The values of the resistance forces of the shock absorber with valves based on elastic elements have a tolerance field. In this regard, the actual resistance forces may differ from their nominal values.

Кроме того, силы сопротивления аналога в процессе эксплуатации уменьшаются со временем из-за снижения жесткости упругих элементов.In addition, the resistance forces of the analog during operation decrease with time due to a decrease in the stiffness of the elastic elements.

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.The prototype of the claimed invention is an adjustable shock absorber [2], containing a cylinder, piston, rod, hydraulic cavity filled with a working fluid and divided by a piston into lower and upper parts connected by channels, as well as valves with elastic elements and a control device associated with an electric motor . It is mounted on the outer stem of the stem. The rotor of the electric motor, which is functionally its anchor, is connected to the regulating element in the form of a spool placed in the stem and having the ability to rotate in it. The motor housing, which performs the function of an inductor (magnetic field source) with permanent magnets, is mounted motionless on the outer stem of the rod. In order to ensure the supply of current to the armature winding, which has the ability to rotate, the electric motor is equipped with a current collector.

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.The design of the prototype partially eliminates the disadvantages inherent in the analogue. By turning the spool in one direction or another, one of two values of the flow area of the throttling channel connecting the two parts of the hydraulic cavity is established. By varying the channel capacity, a change in the resistance characteristic of the shock absorber is provided.

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.However, the maximum values of the resistance forces of the prototype are determined, as in the analogue, by the parameters of the elastic valve elements. In addition, the presence of only two values of the flow area of the adjustable channel makes it possible to implement only two characteristics of the shock absorber resistance. In addition, the placement of the regulating element (valve) in the rod imposes restrictions on the range of regulation of this characteristic.

Технической задачей заявляемого изобретения являются исключение из амортизатора упругих клапанных элементов и расширение диапазона регулирования его характеристики сопротивления.The technical task of the claimed invention is the exclusion from the shock absorber of the elastic valve elements and the expansion of the range of regulation of its resistance characteristics.

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.The technical problem is solved in that the shock absorber for determining the speed of movement of the piston is equipped with strain gauges connected to the control device mounted outside and inside the cylinder, and the stepper motor is installed between the guide sleeve and the partition having holes and ring protrusions, while the roller of the stepper motor is made hollow for providing the ability to move the rod inside it, and on the protruding end of the roller shutters are fixed to change the throughput by-catch.

На фиг.1 изображен общий вид регулируемого амортизатора.Figure 1 shows a General view of an adjustable shock absorber.

на фиг.2 - управляющее устройство.figure 2 - control device.

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.The adjustable shock absorber comprises a cylinder 1 (Fig. 1), a rod 2, a guide sleeve 3, a piston 4, a hydraulic cavity 5, separated by a piston 4 into lower and upper parts, as well as a gas cavity 6 and a separator 7 separating the gas cavity 6 from the hydraulic cavity 5. Its lower and upper parts are interconnected by channels made in the form of bypasses 8, holes 9 in the partition 10 and the spaces between the annular protrusions 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.Strain gauges 12 are installed on the cylinder 1, outside and inside it. They are included in the electric control circuit of the stepper motor 13, which is installed between the guide sleeve 3 and the partition 10. The roller 14 of the stepper motor 13 is made hollow. When the shock absorber is operating, the rod 2 moves freely inside the roller 14 of the stepper motor 13. At the protruding end of the roller 14, shutters 15 are fixed to change the throughput of the channels, made in the form of bypasses 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.The control circuit of the stepper motor (figure 2) includes a control device 16 connected by wires 17 with strain gauges 12. The control device 16 is designed to generate control pulses depending on the pressure of the working fluid and supply them to the stepper motor 13. For this purpose, it is connected wires 17 with a control device 16.

Управляющее устройство 16 обеспечивает возможность реализации широкого спектра характеристик сопротивления в диапазоне сил, регламентируемом надежностью амортизатора.The control device 16 provides the possibility of implementing a wide range of resistance characteristics in the range of forces regulated by the reliability of the shock absorber.

Амортизатор работает следующим образом.The shock absorber works as follows.

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.When the pressure of the working fluid is equal in both parts of the hydraulic cavity 5, the shutters 15 (Fig. 1) are in the extreme position of movement counterclockwise (at section AA). This position is the starting position for the stepper motor. In this state, the channels, made in the form of bypasses 8, are completely blocked by the shutters 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.When compressed, the piston 4 begins to move down, as a result of which the pressure of the working fluid in the lower part of the hydraulic cavity 5 becomes higher than in its upper part. The lower part of the cylinder 1 expands more than the upper. At the lower strain gauge 12, a positive potential arises. Its value is proportional to the pressure of the liquid and, consequently, the speed of the piston 4. The positive sign of the potential on the lower strain gauge 12 serves as a basis for the control device 16 (Fig. 2) to generate an effect on the change in the passage section of the bypass 8 in accordance with the compression branch program shock absorber resistance characteristic. The control device generates the required number of current pulses and transmits them to the stepper motor 13 (figure 1). In accordance with the specified number of pulses, the roller 14 of the stepper motor 13 together with the shutters 15 are rotated through an angle that changes the throughput of the bypass 8 to a value that creates compression resistance with a force that is regulated for the specific piston speed by the compression branch program of the implemented characteristic. The channel capacity changes due to a change in the degree of bypass overlap by 8 shutters 15 when the latter are rotated.

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.When rebound, the piston 4 begins to move upward, as a result of which the pressure of the working fluid in the upper part of the hydraulic cavity 5 becomes higher than in its lower part. The top of the cylinder expands more than the bottom. A positive potential arises on the upper strain gauge 12. Its value is proportional to the pressure of the liquid and, consequently, the speed of movement of the piston 4. The positive sign of the potential on the upper strain gauge 12 serves as a basis for the control device 16 (figure 2) to generate an effect on the change in the passage section of the bypass 8 in accordance with the program of the rebound branch shock absorber resistance characteristic. The control device generates the required number of current pulses and transmits them to the stepper motor 13 (figure 1). In accordance with the indicated number of pulses, the roller 14 of the stepper motor 13 together with the shutters 15 is rotated through an angle that changes the throughput of the bypass 8 to a value that creates rebound resistance with a force that is regulated for the specific piston speed by the rebound branch program of the implemented characteristic. The channel capacity changes due to a change in the degree of bypass overlap by 8 shutters 15 when the latter are rotated.

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.The maximum resistance force realized in the shock absorber is achieved when the roller 14 of the stepper motor 13 together with the shutters 15 are in the extreme position of movement clockwise (at section AA). This is the stop position for the stepper motor. In this state, the channels, made in the form of bypasses 8, are fully open.

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.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive shock absorber is characterized in that for determining the speed of movement of the piston it is equipped with strain gauge sensors connected to the control device mounted outside and inside the cylinder, and a stepper motor is installed between the guide sleeve and the partition having holes and ring protrusions, this roller stepper motor is made hollow to allow the movement of the rod inside it, and fixed on the protruding end of the roller blind us to change the channel capacity, designed as a bypass.

Вышеперечисленные признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".The above signs allow us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."

Существующие технологии машиностроения и применяемые в нем материалы позволяют организовать промышленное изготовление и оснащение транспортных средств регулируемыми амортизаторами.Existing mechanical engineering technologies and the materials used in it allow organizing industrial production and equipping vehicles with adjustable shock absorbers.

Источники информацииInformation sources

1. Раймпель Й. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины, и колеса. М., Машиностроение, 1986, стр.33, рис.1.30 (аналог).1. Raimpel J. Car chassis. Shock absorbers, tires, and wheels. M., Engineering, 1986, p. 33, fig. 1.30 (analogue).

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).2. The shock absorber KAYABA 443218 (Nissan 56210) for Nissan Bluebird, Bluebird U (VRU 11, VEU 11) 10.1983 - 1986. Catalog "KAYABA 2001. SHOCK ABSORBER". KAYABA Europe Gmbh Breit Strasse 10 B 40670 Meerbusch Germany, p. 116 (prototype).

3. Патент Российской Федерации №2253576, 2002 г.3. Patent of the Russian Federation No. 2253576, 2002

Claims

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.An adjustable shock absorber comprising a cylinder with a hydraulic cavity, a rod, a piston dividing the hydraulic cavity into lower and upper parts interconnected by channels, and a control device associated with an electric motor, characterized in that it is provided with a control device for determining the speed of movement of the piston strain gauges mounted outside and inside the cylinder, and a stepper motor is installed between the guide sleeve and the partition having holes and ring protrusions, while the roller of the stepper motor is made hollow to allow the rod to move inside it, and shutters are fixed to the protruding end of the roller to change the throughput of the channels, made in the form of a bypass.