Підвіска сидіння транспортного засобу

Реферат: Підвіска сидіння транспортного засобу містить шарнірний напрямний механізм, пневматичний пружний елемент з живильною повітряною магістраллю, платформу крісла та опорну основу транспортного засобу. Напрямний механізм виконано у вигляді двох навхрест шарнірно з'єднаних посередині пар важелів, пневматичний пружний елемент взаємодіє з опорними платформою і основою навколо пари відповідних шарнірів і виконаний як єдиний пневмопружнодемпфірувальний механізм, який містить камери постійного і змінного об'ємів, камера змінного об'єму утворена корпусом і плунжером, які герметично з'єднані між собою гумокордним рукавом по замкнутих контурах, причому камери постійного і змінного об'ємів з'єднані між собою регулятором жорсткості та відносного демпфірування, а осьовий канал плунжера з'єднано з живильною повітряною магістраллю транспортного засобу через регулятор номінального положення крісла та відключення наддуву і дренажу при розвантаженні крісла. Винахід може бути використаний як уніфікований засіб для захисту операторів транспортних, будівельних, шляхових і сільськогосподарських машин від збурюючих впливів ударного і вібраційного характеру опорної основи крісла. UA 101594 C2 (12) UA 101594 C2 UA 101594 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до машинобудування і може бути використаний як уніфікований засіб для захисту операторів транспортних (тролейбус, трактор, вантажний автомобіль, автобус та ін.), будівельних, шляхових і сільськогосподарських машин від збурюючих впливів ударного і вібраційного характеру опорної основи крісла. Відомі підвіски сидінь операторів транспортних, будівельних і сільськогосподарських машин, що містять опорну платформу підвіски, направляючий механізм, пружні пружинного типу елементи і газорідинні амортизатори, наприклад, авт. свідоцтво СРСР № 1594010, В60N2/02. Однак, такі підвіски не забезпечують необхідних передаточних характеристик системи "основа машини - людина", і, тим самим, необхідних умов комфортності оператору. Відомі також підвіски сидінь операторів, що містять пружний елемент, виконаний у вигляді гумокордного балона, наповненого стисненим повітрям, наприклад, підвіска сидіння трактора фірми "Magnum" (див. каталог фірми "Magnum"). Така підвіска сидіння забезпечує необхідні передаточні характеристики системи "основа машини - людина", однак, досить складна в конструктивному виконанні і дорога, тому, що, крім деталей підвіски крісла і пневмопружного елемента, містить гідравлічні амортизатори. Конструкція пневматичної підвіски [патент України 64036 із пріоритетом від 23.07.2002] значно спрощена в порівнянні з конструкцією підвіски фірми "Magnum" шляхом суміщення в одному механізмі функцій пневмопружності підвіски і демпфірування коливань сидіння без установки гідропневматичних амортизаторів. Але у процесі експлуатації сидіння водія на цій підвісці встановлено, що ця підвіска не дозволяє змінювати жорсткість, відносне демпфірування (коефіцієнт аперіодичності) підвіски. Пневматична підвіска за патентом України 74313 вибрана прототипом рішення, яке заявляється в зв'язку з самою близькою технічною суттю та ефектом від його використання. Але технічне рішення за патентом України 74313 також не дозволяє регулювати жорсткість та відносне демпфірування (коефіцієнт аперіодичності) і регулювати номінальне положення крісла. Тому при зміні навантаження на крісло при одному й тому ж операторі крісло відхиляється від номінального положення. У даному винаході усунуті зазначені недоліки пневматичної підвіски сидіння водія транспортного засобу, виконаної згідно з патентом України 74313. Істотними ознаками підвіски сидіння транспортного засобу загальними для прототипу і пропонованого рішення є наявність у них шарнірного напрямного механізму, пневматичного пружного елемента із живильною повітряною магістраллю, опорної платформи крісла й опорної основи транспортного засобу, причому напрямний механізм виконаний у вигляді двох навхрест шарнірно з'єднаних посередині пар жорстко зв'язаних важелів, одна пара з яких одним своїм кінцем шарнірно зв'язана з опорною платформою, а інша - з опорною основою, а іншим кінцем навпаки, перша - з опорною основою, а друга - з опорною платформою, причому ці (інші) кінці приєднані за допомогою повздовжніх (по поверхні) напрямних. При цьому пневматичний пружний елемент взаємодіє з опорною платформою і основою навколо пари відповідних шарнірів і виконаний як єдиний пневмопружнодемпфірувальний механізм, що містить дві камери постійного і змінного об'ємів, причому камера змінного об'єму утворена корпусом і поршнем, що герметично з'єднані між собою по замкнутих контурах гумокордним рукавом. Істотними відмітними ознаками пропонованого технічного рішення підвіски є те, що камери постійного і змінного об'ємів з'єднані між собою регулятором жорсткості та відносного демпфірування (коефіцієнта аперіодичності), крім цього, осьовий канал плунжера (поршня) з'єднаний із живильною повітряною магістраллю транспортного засобу за допомогою регулятора номінального положення крісла та відключення наддува і дренажу при розвантаженні крісла. Ці відмітні ознаки дозволяють значно підвищити ефективність погашення коливань сидіння оператора оскільки дозволяють для однієї і тієї ж конструкції підвіски змінювати резонансну частоту коливань і відносне демпфірування з метою використання підвіски для конкретного транспортного засобу. Суть винаходу пояснюється ілюстраціями, де на представлених фігурах схематично зображено: фіг. 1 - Загальний вид збоку важільно-шарнірного механізму підвіски; фіг. 2 - Загальний вид зверху (розріз по лінії А-А фіг. 1); фіг. 3 - Загальний вид пневмопружнодемпфіруючого механізму; фіг. 4 - Загальний вид регулятора жорсткості та відносного демпфірування; фіг. 5 - Загальний вид регулятора номінального положення крісла; фіг. 6 - Передаточна характеристика системи "основа машини - оператор". 1 UA 101594 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована підвіска сидіння транспортного засобу містить (див. фіг. 1 і 2) опорну платформу 1 крісла, що спирається за допомогою важільно-шарнірного направляючого механізму на опорну основу 2 підвіски. Важільно-шарнірний направляючий механізм містить дві 3 і 4 шарнірно навхрест з'єднані пари важелів, причому пара важелів 3 зв'язана одним кінцем з парою шарнірів 6 опорної основи 2, а іншим кінцем з парою напрямних 8 на опорній платформі 1 крісла, і, навпаки, пара 4 одним кінцем зв'язана з парою шарнірів 5 на опорній платформі 1 крісла і парою напрямних 7 на опорній основі 2 підвіски. Пари 3 і 4 важелів, як указувалося вище, зв'язані між собою парою шарнірів 9. Рухливий корпус 10 за допомогою гумовокордової оболонки 11 зв'язаний із установленим на опорній основі 2 нерухомим плунжером 12. Рухливий корпус 10 може бути виконано так, що в ньому будуть сформовані дві камери перемінного об'єму V1 і постійного об'єму V2 (див. патент України 64036), або тільки об'єм V1 а об'єм V2 виконаний окремо і розташований на опорній основі 2 чи поруч з опорною основою. Незалежно від розташування об'ємів V1 і V2 при роботі підвіски повітря перетікає з одного об'єму в інший через регулятор жорсткості та відносного демпфірування 13, що забезпечує потрібну жорсткість (резонансну частоту коливань і відносне демпфірування підвіски для конкретного транспортного засобу. У плунжері 12 виконано осьовий канал 14 для подачі повітря через повітряну магістраль 15 за допомогою регулятора 16 номінального положення крісла для встановлення необхідного тиску в підвісці сидіння в широких межах змін антропометричних параметрів людини-оператора. Пропонована підвіска сидіння транспортного засобу працює в такий спосіб. Регулятор номінального положення крісла 16 повітряною магістраллю 15 підключено до пневмосистеми транспортного засобу, а повітряною магістраллю 17 - до каналу 14 плунжера 12. В залежності від маси водія регулятор номінального положення крісла 16 забезпечує необхідний тиск в підвісці сидіння шляхом переміщення профільної пластини 18 відносно штока 19 регулятора номінального положення 16 за допомогою привода 20, який з'єднує нижні кінці важелів 4 встановлених в напрямних 7. При розвантаженні крісла підвіска сидіння повністю розтягується, а профільна пластина 18 забезпечує положення штока 19 регулятора 16, при якому відсутні подача та дренаж повітря з пружнодемпфіруючого механізму. При розміщенні на сидінні оператора меншої маси, ніж маса оператора, при якому відбулося розвантаження крісла підвіски він не зможе включити в роботу регулятор номінального положення крісла 16. Для цього необхідно натиснути на кнопку дренажного клапана 21. При цьому зменшиться тиск повітря в підвісці і регулятор номінального положення 16 забезпечить необхідний тиск для оператора меншої маси. Якщо новий оператор буде більшої, ніж у попереднього, маси, то нема потреби тиснути на кнопку клапана дренажу 21, оскільки необхідний тиск для нового оператора автоматично забезпечить регулятор номінального положення 16 за рахунок переміщення профільної пластини 18 та установки штока регулятора 19 в номінальне положення. В області номінального положення підвіска має квазінульову жорсткість (м'яке сидіння). Це дозволяє вважати, що підвіска встановлена в положення, близьке до номінального. Надалі при роботі сидіння кількість повітря в підвісці залишається майже постійною, тому що при стиску та розтягуванні підвіски включаються в роботу канали 22 регулятора 16, які забезпечують подачу повітря при стиску та дренаж повітря при розтягуванні підвіски і, таким чином, відносні переміщення підвіски здійснюються біля номінального положення. У процесі руху транспортного засобу опорна основа підвіски 2 може робити вертикальні неперіодичні, або близькі до періодичних переміщення в зоні квазінульової жорсткості підвіски, при цьому водій практично цілком захищений від впливу динамічних навантажень. Регулятор жорсткості та відносного демпфірування 13 у зоні квазінульової жорсткості забезпечує гасіння коливань і необхідну комфортабельну передатну характеристику системи "опорна основа машини - людина". Шляхом вибору конструктивних параметрів підвіски: об'ємів V 1 і V2, конфігурації плунжера 12 і гумокордової оболонки 11 можна одержати необхідну мінімальну власну частоту коливань у широких межах варіації антропометричних параметрів людини-оператора, регулятор жорсткості та відносного демпфірування 13 установлений між об'ємами V1 і V2 в положенні максимальних прохідних перетинів разом з вибраною статичною характеристикою оптимальний коефіцієнт передачі системи "основа машини - людина" при мінімальній власній частоті коливань підвіски сидіння. Для одержання більш високих значень власної частоти коливань підвіски сидіння і необхідного відносного коефіцієнта демпфірування (ξ0=0,5) шток 23 регулятора 13 за 2 UA 101594 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 допомогою маховичка 24 переміщують у положення, яке забезпечує потрібне зменшення прохідних перетинів жиклерів 25 регулятора 13, і для одержання максимальної власної частоти, яка менше 1 Гц переміщення штока 23 повністю закриває всі ряди жиклерів 25 регулятора 13. В роботі залишається отвір 26 для перетікання повітря між об'ємами V1 і V2. На фіг. 6 приведено амплітудно-частотні характеристики (передаточні характеристики системи), відношення амплітуд коливань оператора на кріслі до амплітуди коливань основи з віброзахисними системами фірми Sears, напівактивної VRS та активної E-VRS та віброзахисної системи, що пропонується з регулятором жорсткості та коефіцієнта аперіодичності для двох положень штока 23 регулятора 13:1 - при повністю відкритих всіх рядів жиклерів регулятора жорсткості та 2 - при повністю закритих всіх рядах отворів. В цьому випадку перетікання повітря між об'ємами V1 і V2 здійснюється тільки через отвір 26. З приведених результатів витікає наступне: - при повністю відкритих всіх рядах отворів передаточна характеристика системи віброзахисту, що пропонується краща характеристики значно складнішої активної віброзахисної системи фірми Sears E-VRS; - при повністю закритих всіх рядах отворів власна частота коливань крісла збільшується з 0,4 до 1 Гц, таким чином, жорсткість збільшується в 6,25 рази, а коефіцієнт аперіодичності залишається постійним і рівним ξ0=0,6. Відмітні ознаки даного винаходу, а саме установка запропонованих авторами регулятора жорсткості та відносного демпфірування та регулятора номінального положення крісла та відключення наддуву і дренажу при розвантаженні крісла усувають недоліки винаходупрототипу (патент України 74313), що були виявлені в процесі експлуатації сидіння транспортного засобу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Підвіска сидіння транспортного засобу, що містить шарнірний напрямний механізм, пневматичний пружний елемент із живильною повітряною магістраллю, опорну платформу крісла й опорну основу транспортного засобу, причому напрямний механізм виконаний у вигляді двох навхрест шарнірно з'єднаних посередині пар жорстко зв'язаних важелів, одна пара з яких одним своїм кінцем шарнірно зв'язана з опорною платформою, а інша - з опорною основою, а іншим кінцем навпаки, перша - з опорною основою, а друга - з опорною платформою, при цьому кінці приєднані за допомогою повздовжніх напрямних, а пневматичний пружний елемент взаємодіє з опорними платформою і основою навколо пари відповідних шарнірів і виконаний як єдиний пневмопружнодемпфірувальний механізм, що містить дві камери постійного і змінного об'ємів, при цьому камера змінного об'єму утворена корпусом і плунжером, що герметично з'єднані між собою по замкнутих контурах гумокордним рукавом, яка відрізняється тим, що камери постійного і змінного об'ємів з'єднані між собою регулятором жорсткості та відносного демпфірування (коефіцієнта аперіодичності), а осьовий канал плунжера з'єднаний із живильною повітряною магістраллю транспортного засобу за допомогою регулятора номінального положення крісла та відключення наддуву і дренажа при розвантаженні крісла. 3 UA 101594 C2 4 UA 101594 C2 5 UA 101594 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6