Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам сидений автомобилей и тракторов сельскохозяйственного назначения.The utility model relates to transport engineering, namely to suspensions of seats of cars and agricultural tractors.
Известна конструкция активной подвески сиденья транспортного средства, содержащая цилиндрическую пружину, установленную между основанием и верхней парой планок подвески сиденья, гидравлический демпфер, датчик амортизатора (электронный преобразователь), установленный между основанием и каркасом сиденья, а также датчик ускорений (виброакселерометр), электронный блок управления и датчик положения (реохордный резистор), установленный между основанием и каркасом подвески сиденья (аналог, описание к RU 139995 U1, B60N 2/5027.04.2014 Бюл. №12).A design of an active suspension of a vehicle seat is known, comprising a cylindrical spring installed between the base and the upper pair of seat suspension bars, a hydraulic damper, a shock absorber sensor (electronic converter) installed between the base and the seat frame, as well as an acceleration sensor (vibration accelerometer), an electronic control unit and a position sensor (rheochord resistor) installed between the base and the seat suspension frame (analog, description to RU 139995 U1, B60N 2/5027.04.2014 Bulletin No. 12).
Недостатком известной конструкции является то, что невозможно мгновенное регулирование вязкости магнитореологической жидкости в зависимости от силы возмущающего воздействия, так как необходимо время для намагничивания всей полости гидроцилиндра, таким образом, повышается время срабатывания системы. Кроме того данная подвеска не реагирует на горизонтальные колебания транспортного средства.The disadvantage of the known design is that instantaneous regulation of the viscosity of the magnetorheological fluid depending on the strength of the disturbing effect is impossible, since time is needed to magnetize the entire cavity of the hydraulic cylinder, thus increasing the response time of the system. In addition, this suspension does not respond to horizontal vibrations of the vehicle.
Известна конструкция подвески сиденья транспортного средства (патент RU№186837, МПК B60N 2/52), выбранная в качестве прототипа, содержащая гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, основание сиденья, соединенное с гидроцилиндром, который посредством штока связан с каркасом сиденья, гидропневматический аккумулятор, имеющий гидравлическую и пневматическую полости. Гидравлическая полость при помощи регулируемого дросселя и магистрали сообщена с полостями гидроцилиндра. Пневматическая полость имеет нагнетательный клапан и клапан сброса давления. Работа клапанов и регулируемого дросселя контролируется электронной системой, состоящей из электронного блока управления, датчика виброускорений моста, датчика перемещения сиденья и датчика вибрации сиденья.A known design of a vehicle seat suspension (patent RU No. 186837, IPC B60N 2/52), selected as a prototype, contains a hydraulic cylinder with a piston with a rod installed in it, a seat base connected to the hydraulic cylinder, which is connected to the seat frame by means of a rod, a hydropneumatic accumulator having a hydraulic and pneumatic cavity. The hydraulic cavity is connected to the cavities of the hydraulic cylinder by means of an adjustable throttle and a line. The pneumatic cavity has a discharge valve and a pressure relief valve. The operation of the valves and the adjustable throttle is controlled by an electronic system consisting of an electronic control unit, a bridge vibration acceleration sensor, a seat displacement sensor and a seat vibration sensor.
Недостатком данной конструкции подвески сиденья является то, что она не реагирует на горизонтальные колебания транспортного средства. В теории тракторов и автомобилей известно, что организм человека наиболее чувствителен к вертикальным колебаниям в диапазоне от 4 до 8 Гц и горизонтальным в диапазоне частот 1-2 Гц [стр. 246-248 Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства. - М.: Колосс, 2004.-504 с. Учебник для вузов]. Невозможно также мгновенное регулирование потока рабочей жидкости в зависимости от силы возмущающего воздействия, так как время срабатывания регулируемого дросселя значительно, что приводит к пропуску колебаний на сиденье оператора. Это ухудшает условия труда при работе транспортного средства, особенно при движении по неравномерным почвенным фонам. Кроме того, датчик виброускорений, установленный на мосту, не совсем корректно показывает истинные результаты, так как между кабиной и рамой установлены упругие элементы. Следовательно, в данном случае, датчик наиболее целесообразно устанавливать на полу кабины, где крепится подвеска сиденья.The disadvantage of this design of the seat suspension is that it does not respond to horizontal vibrations of the vehicle. In the theory of tractors and cars, it is known that the human body is most sensitive to vertical vibrations in the range from 4 to 8 Hz and horizontal vibrations in the frequency range of 1-2 Hz [pp. 246-248 Kutkov G.M. Tractors and cars. Theory and technological properties. - M .: Koloss, 2004.-504 p. Textbook for universities]. Instantaneous regulation of the flow of the working fluid depending on the strength of the disturbing effect is also impossible, since the response time of the adjustable throttle is significant, which leads to the omission of vibrations on the operator's seat. This worsens the working conditions during vehicle operation, especially when moving on uneven soil backgrounds. In addition, the vibration acceleration sensor installed on the bridge does not quite correctly show the true results, since elastic elements are installed between the cabin and the frame. Therefore, in this case, it is most appropriate to install the sensor on the cabin floor, where the seat suspension is attached.
Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик подвески сиденья за счет мгновенного регулирования вязкости магнитореологической жидкости. Так как, при резком изменении профиля дороги, необходимо мгновенное изменение демпфирования и жесткости подвески, сохраняя при этом уровни вибрации в вертикальном и горизонтальном направлениях в пределах нормы на всех режимах работы.The task of the utility model is to improve the operational characteristics of the seat suspension by instantly adjusting the viscosity of the magnetorheological fluid. Since, with a sharp change in the road profile, an instant change in the damping and rigidity of the suspension is necessary, while maintaining vibration levels in the vertical and horizontal directions within the norm in all operating modes.
Технический результат - повышение эффективности гашения вертикальных и горизонтальных колебаний за счет мгновенного демпфирования колебаний при резком изменении профиля дороги для выполнения всего спектра работ (переезд препятствий, культивация, посев, транспортные работы и целый ряд других работ).The technical result is an increase in the efficiency of damping vertical and horizontal vibrations due to instantaneous damping of vibrations during a sharp change in the road profile for performing a full range of work (crossing obstacles, cultivation, sowing, transport work and a whole range of other work).
Технический результат достигается тем, что подвеска сиденья транспортного средства, включающая гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, датчик перемещения сиденья, датчик виброускорений сиденья, при этом электронный блок управления взаимодействует с указанными датчиками, при этом, полости гидроцилиндра заполнены магнитореологической жидкостью, а магистраль, связывающая штоковую и поршневую полости гидроцилиндра, проходит через индукционную катушку, связанную с вышеуказанным электронным блоком управления, а также датчиком виброускорений, который установлен на полу кабины, и датчиком горизонтальных колебаний сиденья оператора, полость под поршнем гидроцилиндра отделена мембраной образуя камеру, заполненную газом под давлением. При этом торсионная пружина установлена между каркасом сиденья и рычагом механизма подвески сиденья.The technical result is achieved in that the vehicle seat suspension includes a hydraulic cylinder with a piston with a rod installed therein, a seat displacement sensor, a seat vibration acceleration sensor, wherein the electronic control unit interacts with the said sensors, wherein the cavities of the hydraulic cylinder are filled with magnetorheological fluid, and the line connecting the rod and piston cavities of the hydraulic cylinder passes through an induction coil connected to the above-mentioned electronic control unit, as well as a vibration acceleration sensor, which is installed on the cabin floor, and a horizontal vibration sensor of the operator's seat, the cavity under the piston of the hydraulic cylinder is separated by a membrane forming a chamber filled with gas under pressure. In this case, a torsion spring is installed between the seat frame and the lever of the seat suspension mechanism.
На фиг. 1 схематично представлена подвеска сиденья с активным демпфером.Fig. 1 shows a schematic representation of a seat suspension with an active damper.
Подвеска сиденья транспортного средства состоит из сиденья 1 гидроцилиндра 2 с установленным в нем поршнем 3 со штоком 4. Основание подвески сиденья 5 связано с гидроцилиндром 2, который посредством штока 4 жестко связан с каркасом сиденья 1. Гидроцилиндр имеет две полости 6 и 7, расположенные по обе стороны поршня, при этом полость 7 посредством магистрали 8, проходящей через индукционную катушку 9, соединена с полостью 6. В поршневой полости 6, посредством мембраны 10, отделена компенсирующая камера 11, заполненная газом под давлением. Полости 6 и 7 гидроцилиндра заполнены магнитореологической жидкостью. Индукционная катушка 9 имеет электронное управление, включающее электронный блок управления 12,датчик перемещения сиденья 14, датчик виброускорений пола кабины 15, датчик виброускорений сиденья 13 и датчик горизонтальных колебаний подвески 17. Все датчики жестко установлены на системе подвески сиденья оператора, и, при помощи кабелей, подключены к электронному блоку управления 12. Упругие свойства сиденья определяются торсионной пружиной 16 с рукояткой для настройки начального угла закрутки торсионной пружины. Пружина жестко связана одним концом с каркасом сиденья 1, а вторым с рычагом подвески 18.The vehicle seat suspension consists of a seat 1 of a hydraulic cylinder 2 with a piston 3 with a rod 4 installed in it. The seat suspension base 5 is connected to the hydraulic cylinder 2, which is rigidly connected to the seat frame 1 by means of a rod 4. The hydraulic cylinder has two cavities 6 and 7 located on both sides of the piston, wherein the cavity 7 is connected to the cavity 6 by means of a line 8 passing through an induction coil 9. In the piston cavity 6, by means of a membrane 10, a compensating chamber 11 filled with gas under pressure is separated. Cavities 6 and 7 of the hydraulic cylinder are filled with a magnetorheological fluid. The induction coil 9 has electronic control, including the electronic control unit 12, the seat movement sensor 14, the cabin floor vibration acceleration sensor 15, the seat vibration acceleration sensor 13 and the horizontal suspension oscillation sensor 17. All sensors are rigidly mounted on the operator's seat suspension system and, by means of cables, are connected to the electronic control unit 12. The elastic properties of the seat are determined by the torsion spring 16 with a handle for adjusting the initial angle of twist of the torsion spring. The spring is rigidly connected at one end to the seat frame 1, and at the other to the suspension lever 18.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
В процессе перемещения каркаса сиденья 1, относительно пола кабины 5,происходит перемещение рычагов подвески 18, что приводит к закрутке торсионной пружины 16, которая обеспечивает упругие характеристики системы подрессоривания оператора, при этом магнитореологическая жидкость по магистрали 8,проходящейчерез индукционную катушку 9 перетекает между полостями 6, 7 гидроцилиндра 2.During the movement of the seat frame 1 relative to the floor of the cabin 5, the suspension levers 18 move, which leads to the twisting of the torsion spring 16, which provides the elastic characteristics of the operator's suspension system, while the magnetorheological fluid flows along the line 8, passing through the induction coil 9, between the cavities 6, 7 of the hydraulic cylinder 2.
Магнитореологическая жидкость, меняет свои свойства (вязкость) под действием электромагнитного поля, создаваемым индукционной катушкой, что приводит к мгновенному изменению ее вязкости. Управляющий сигнал на индукционную катушку 9 поступает с электронного блока управления 12. Разница объемов жидкости в поршневой 6 и штоковой7 полостях, компенсируется за счет воздействия жидкости на мембрану 10, приводя к сжатию газа в пневматической полости 11. Использование торсионной пружины 16, магнитореологической жидкости, индукционной катушки 9, а также газовой камеры 11 под давлением с установленной в ней мембраной 10 обуславливает упругие и демпфирующие свойства предлагаемой подвески сиденья транспортного средства.Magnetorheological fluid changes its properties (viscosity) under the action of an electromagnetic field created by an induction coil, which leads to an instant change in its viscosity. The control signal to the induction coil 9 comes from the electronic control unit 12. The difference in the volumes of liquid in the piston 6 and rod 7 cavities is compensated for by the action of the liquid on the membrane 10, leading to compression of the gas in the pneumatic cavity 11. The use of a torsion spring 16, magnetorheological fluid, induction coil 9, as well as a gas chamber 11 under pressure with a membrane 10 installed in it determines the elastic and damping properties of the proposed suspension of a vehicle seat.
Предварительно перед эксплуатацией транспортного средства однократно производится калибровка блока управления. В процессе калибровки производится оценка передаточной функции системы «подвеска - пол кабины - сиденье оператора». Цифровая оценка данной передаточной функции сохраняется в весовых коэффициентах блока управления. После проведения калибровки можно начинать непосредственную эксплуатацию транспортного средства.Before operating the vehicle, the control unit is calibrated once. During the calibration, the transfer function of the "suspension - cabin floor - operator seat" system is assessed. The digital assessment of this transfer function is saved in the control unit weighting factors. After calibration, the vehicle can be operated directly.
Первоначальное положение сиденья оператора 1 определяется величиной давления газа в камере 11, рассчитанному на среднестатистический вес оператора. При отличии данного значения, более точная настройка осуществляется за счет изменения угла начальной закрутки торсионной пружины 16, при помощи рукоятки. Корректировка положения оператора прекращается при установлении подрессоренной части подвески сиденья в положении 2/3 величины хода штока. Настройки первоначального положения сиденья необходимы для обеспечения более эффективной работы подвески сиденья оператора, а также снижение вероятности пробоя подвески.The initial position of the operator's seat 1 is determined by the value of the gas pressure in the chamber 11, calculated for the average statistical weight of the operator. If this value differs, a more precise adjustment is made by changing the angle of the initial twist of the torsion spring 16, using the handle. The adjustment of the operator's position is stopped when the sprung part of the seat suspension is set at 2/3 of the stroke of the rod. The initial position of the seat is necessary to ensure more efficient operation of the operator's seat suspension, as well as to reduce the likelihood of suspension breakdown.
В процессе движения транспортного средства подвеска сиденья подвергается воздействиям вибрации, возникающей при преодолении неровностей дорожного покрытия. Это воздействие от пневматических шин передается через мост и систему первичного подрессоривания кабины на ее пол, на котором установлен датчик виброускорений 15. Установка данного датчика на полу позволяет наиболее точно определить значения колебаний, которые необходимо погасить, так как подвеска сиденья устанавливается непосредственно на пол кабины. Сигналы с датчика виброускорений 15, а также с датчика перемещения сиденья 14, датчика виброускорений сиденья 13 и датчика горизонтальных перемещений 17, позволяющих отследить колебания подвески, возникающие в результате возрастания амплитуды низкочастотных вертикальных и горизонтальных колебаний остова трактора, поступают в электронный блок управления (ЭБУ) 12, где они обрабатываются, согласно заложенному алгоритму, и подбирается оптимальная величина демпфирующих свойств подвески сиденья, а также формируется управляющий сигнал, который воздействует на индукционную катушку 9, что приводит к намагничиванию участка трубопровода, тем самым мгновенно изменяется вязкость магнитореологической жидкости, создавая местное сопротивление в трубопроводе 8. Это позволяет мгновенно изменять демпфирующие свойства подвески сиденья оператора в зависимости от уровня вибронагруженности со стороны пола кабины трактора, за счет чего снижается уровень вертикальных и горизонтальных колебаний на сиденье оператора транспортной машины. За счет этого повышается эффективность гашения вертикальных и горизонтальных колебаний при резком изменении профиля дороги для выполнения всего спектра работ транспортным средством.During the movement of the vehicle, the seat suspension is exposed to vibrations that occur when overcoming uneven road surfaces. This impact from the pneumatic tires is transmitted through the axle and the primary suspension system of the cabin to its floor, on which the vibration acceleration sensor 15 is installed. Installing this sensor on the floor allows for the most accurate determination of the vibration values that need to be damped, since the seat suspension is installed directly on the cabin floor. The signals from the vibration acceleration sensor 15, as well as from the seat displacement sensor 14, the seat vibration acceleration sensor 13 and the horizontal displacement sensor 17, which make it possible to track the suspension vibrations that arise as a result of the increase in the amplitude of the low-frequency vertical and horizontal vibrations of the tractor frame, are sent to the electronic control unit (ECU) 12, where they are processed according to the embedded algorithm, and the optimal value of the damping properties of the seat suspension is selected, and a control signal is generated that acts on the induction coil 9, which leads to the magnetization of the pipeline section, thereby instantly changing the viscosity of the magnetorheological fluid, creating a local resistance in the pipeline 8. This makes it possible to instantly change the damping properties of the operator's seat suspension depending on the level of vibration loading from the floor of the tractor cabin, due to which the level of vertical and horizontal vibrations on the operator's seat of the transport machine is reduced. This increases the efficiency of damping vertical and horizontal vibrations during sudden changes in the road profile to enable the vehicle to perform the entire range of work.
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU233623U1true RU233623U1 (en) | 2025-04-28 |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203093804U (en)* | 2012-12-12 | 2013-07-31 | 长安大学 | Automobile safety seat based on magneto-rheological damper |
| CN206383865U (en)* | 2017-01-11 | 2017-08-08 | 常州万安汽车部件科技有限公司 | Seat suspension |
| RU186837U1 (en)* | 2018-02-19 | 2019-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1" (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) | Vehicle seat suspension |
| RU215981U1 (en)* | 2022-11-26 | 2023-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ ) | Vehicle seat suspension with active damping |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203093804U (en)* | 2012-12-12 | 2013-07-31 | 长安大学 | Automobile safety seat based on magneto-rheological damper |
| CN206383865U (en)* | 2017-01-11 | 2017-08-08 | 常州万安汽车部件科技有限公司 | Seat suspension |
| RU186837U1 (en)* | 2018-02-19 | 2019-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1" (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) | Vehicle seat suspension |
| RU215981U1 (en)* | 2022-11-26 | 2023-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ ) | Vehicle seat suspension with active damping |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4809179A (en) | Control system for motor vehicle suspension unit | |
| US7416189B2 (en) | Vehicle ride control system | |
| EP1446592B1 (en) | Seamless control of spring stiffness in a liquid spring system | |
| US6598885B2 (en) | Single valve control of damping and stiffness in a liquid spring system | |
| US9580115B2 (en) | Vehicle seat or vehicle cab with a suspension system, and utility vehicle | |
| EP2236326B1 (en) | Active suspension and adaptive damping configuration | |
| EP3339067B1 (en) | Commercial vehicle with a cab and a cab suspension | |
| US6412759B1 (en) | Method for controlling system including a controllable air spring and a controllable shock absorber connected in parallel | |
| KR101130288B1 (en) | Electronically controled suspension system and method for controlling anti-squat using the same | |
| US7077227B2 (en) | Controlled truck cab suspension | |
| US20090134595A1 (en) | Apparatus comprising a suspension system and method for adjusting a suspension system | |
| US10377202B2 (en) | Suspension device for vehicle | |
| CN101417624A (en) | Vehicle with spring-loaded vehicle seat and spring-loaded vehicle cab and spring-loading method | |
| US20030085042A1 (en) | Apparatus for counteracting vehicle pitch variation resulting from the operation of an electronic draft control system | |
| EP0277788B1 (en) | Motor vehicle suspension with adjustable unit and control system therefor | |
| US7017893B1 (en) | Pull-type suspension | |
| EP1659007B1 (en) | Air suspension and electronically controlled suspension system | |
| CN111032380A (en) | Suspension provided with load-responsive device | |
| RU233623U1 (en) | Vehicle seat suspension with active damping | |
| US10065541B2 (en) | Horizontal vibration device for a vehicle seat | |
| CN111315937B (en) | Intelligent driving control | |
| CN207984636U (en) | Seat horizontal vibration damping system based on MR damper | |
| CN110722953A (en) | Method and system for adjusting damping force of damper | |
| CN114087926A (en) | Hydraulic shock absorber and target vehicle self-adaptive shock absorption system | |
| RU186837U1 (en) | Vehicle seat suspension |