[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2256831C2 - Controllable shock-absorbing system for vehicle - Google Patents

Controllable shock-absorbing system for vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2256831C2
RU2256831C2 RU2003103134/11A RU2003103134A RU2256831C2 RU 2256831 C2 RU2256831 C2 RU 2256831C2 RU 2003103134/11 A RU2003103134/11 A RU 2003103134/11A RU 2003103134 A RU2003103134 A RU 2003103134A RU 2256831 C2 RU2256831 C2 RU 2256831C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
torsion
cooling
vehicle
torsion bar
control unit
Prior art date
Application number
RU2003103134/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003103134A (en
Inventor
О.В. Денисов (RU)
О.В. Денисов
Д.О. Денисов (RU)
Д.О. Денисов
О.Ю. Дорофеев (RU)
О.Ю. Дорофеев
П.П. Атмачиди (RU)
П.П. Атмачиди
А.Г. Тихомиров (RU)
А.Г. Тихомиров
Л.А. Шевцова (RU)
Л.А. Шевцова
Original Assignee
Ростовский военный институт ракетных войск
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ростовский военный институт ракетных войск filed Critical Ростовский военный институт ракетных войск
Priority to RU2003103134/11A priority Critical patent/RU2256831C2/en
Publication of RU2003103134A publication Critical patent/RU2003103134A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256831C2 publication Critical patent/RU2256831C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: controllable shock-absorbing system comprises double hollow torsion which is made all or partially of a thermoelastic damping alloy with the shape memory effect and whose middle part is connected with the lever of the wheel. The ends of the torsion are embraced by shackles which allows the torsion to be twisted when lever moves and are secured to the frame of a vehicle provided with the vibration pickup connected with the control unit and power source. The pipelines filled with heating agent are connected to the torsion from both sides and with the heating and cooling circuits which are in communication with the control unit. The heating agent is made of cooling liquid for internal combustion engine. The heating circuit comprises cooling jacket of the internal combustion engine. The cooling circuit is connected with the torsion by way of by-passing pipeline for permitting partial or complete supply of the heating agent to the torsion.
EFFECT: expanded functional capabilities and simplified structure.
2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам амортизации, и может найти применение при создании управляемых подвесок транспортных средств.The present invention relates to the field of engineering, in particular to depreciation systems, and may find application in the creation of controlled vehicle suspensions.

Известны системы амортизации, содержащие торсионы, при кручении которых поглощается энергия воздействия, имеющая обычно колебательный характер [1, 2].Known depreciation systems containing torsion bars, during torsion of which the impact energy is absorbed, which is usually of an oscillatory nature [1, 2].

Известны управляемые системы амортизации, упругие свойства рабочих элементов которых изменяются при нагревании токами СВЧ, при воздействии давления [2].Known controlled depreciation systems, the elastic properties of the working elements of which change when heated by microwave currents, when exposed to pressure [2].

Прототипом предлагаемой конструкции является торсионная пружина, содержащая торсионы, соединенные с ними рычаги одинаковой длины с опорными цилиндрическими поверхностями, одни концы торсионов жестко соединены попарно между собой, другие концы тех же пар охвачены серьгами и закреплены в рычагах одинаковой длины, стержень с продольными канавками, взаимодействующими с двумя противоположно лежащими парами опорных цилиндрических поверхностей рычагов, снабжена электроконтактным нагревателем, с положительным полюсом которого попарно соединены одни концы торсионов, а с отрицательным полюсом - другие концы торсионов, охладительным устройством, устанавливаемым на амортизируемом объекте датчиком вибрации, соединенным с ними блоком управления, источником питания, связанным с последним, соединенным с охладительным устройством, торообразным эластичным распылителем с отверстиями, охлаждающим торсионы, в качестве рабочей среды использован сжатый газ, подаваемый к торсионам через отверстия последнего, торсионы выполнены из сплава с эффектом памяти формы и с одинаковым электрическим сопротивлением, а стержень и серьги выполнены из диэлектрического материала [3].The prototype of the proposed design is a torsion spring containing torsion bars, levers of the same length connected to them with supporting cylindrical surfaces, one ends of the torsion bars are rigidly interconnected in pairs, the other ends of the same pairs are covered by earrings and fixed in levers of the same length, the rod with longitudinal grooves interacting with two opposing pairs of supporting cylindrical surfaces of the levers, equipped with an electric contact heater, with a positive pole which is paired with one ends of the torsion bars are twisted, and with the negative pole the other ends of the torsion bars, a cooling device, a vibration sensor installed on the shock-absorbing object, a control unit connected to them, a power source connected to the latter connected to the cooling device, a toroidal elastic atomizer with holes cooling the torsion bars , as the working medium used compressed gas supplied to the torsion bars through the holes of the latter, the torsion bars are made of an alloy with a shape memory effect and with the same electronic nical resistance, and the rod and earrings made of dielectric material [3].

Недостатками конструкции прототипа, применительно к управляемой системе амортизации автомобиля, является невысокая экономичность эксплуатации этой системы амортизации, так как необходимо задействовать дополнительные источники энергии для нагрева и охлаждения рабочих элементов - сплошных (полнотелых) торсионов, выполняемых из термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы, и низкие эксплуатационные характеристики ввиду неэффективного охлаждения снаружи сплошных торсионов сжатым воздухом, имеющим меньшую удельную теплоемкость, по сравнению, например, с водой более чем в 4 раза [4]. При этом автономные ресурсы источников энергии для повышения эффективности управляемых систем амортизации ограничены и непосредственно связаны с расходом топлива автомобиля.The disadvantages of the design of the prototype, as applied to the controlled system of depreciation of the car, is the low cost-effectiveness of operating this depreciation system, since it is necessary to use additional energy sources for heating and cooling the working elements - solid (solid) torsion bars made of thermoelastic damping alloy with shape memory effect, and low performance due to inefficient cooling outside of continuous torsion bars with compressed air having lower specific heat capacity, compared, for example, with water more than 4 times [4]. At the same time, the autonomous resources of energy sources to increase the efficiency of controlled depreciation systems are limited and directly related to the fuel consumption of the car.

Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона рабочих частот системы амортизации при повышении экономичности и простоты конструкции.The aim of the invention is to expand the range of operating frequencies of the depreciation system while increasing efficiency and simplicity of design.

Поставленная цель достигается тем, что управляемая система амортизации автомобиля, показанная схематично на фиг.1 и 2, содержит двойной полый торсион 1, выполненный весь или частично из термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы, средняя часть которого соединена с рычагом 2 колеса 3. Оба конца торсиона 1 обхвачены серьгами 4, позволяющими торсиону 1 скручиваться при перемещениях рычага 2, и жестко закреплены на раме 5 автомобиля. К торсиону 1 с обеих сторон подведены трубопроводы 6 с теплоносителем, в качестве которого применяется охлаждающая жидкость двигателя внутреннего сгорания автомобиля (ТОСОЛ, антифриз, вода). Теплоноситель циркулирует по контуру нагрева 7, соединенному с рубашкой охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля и внутренней полостью торсиона 1, или по контуру охлаждения 8, не связанному с двигателем внутреннего сгорания автомобиля и включающим в себя обводную магистраль 9, соединенную также с внутренней полостью торсиона 1.This goal is achieved in that the controlled depreciation system of the car, shown schematically in Figs. 1 and 2, contains a double hollow torsion bar 1 made in whole or in part from a thermoelastic damping alloy with a shape memory effect, the middle part of which is connected to the lever 2 of the wheel 3. Both the ends of the torsion bar 1 are wrapped around the earrings 4, allowing the torsion bar 1 to twist when the lever 2 is moved, and rigidly fixed to the frame 5 of the car. To torsion 1 on both sides are connected pipelines 6 with a coolant, which is used as a coolant for a vehicle’s internal combustion engine (TOSOL, antifreeze, water). The coolant circulates along the heating circuit 7, connected to the cooling jacket of the internal combustion engine of the vehicle and the internal cavity of the torsion bar 1, or along the cooling circuit 8, not connected to the internal combustion engine of the car and including the bypass line 9, also connected to the internal cavity of the torsion bar 1.

Контур нагрева 7, контур охлаждения 8, обводная магистраль 9, датчик вибрации 10 установлены на автомобиле и соединены с блоком управления 11 и источником питания 12.The heating circuit 7, the cooling circuit 8, the bypass line 9, the vibration sensor 10 are installed on the vehicle and connected to the control unit 11 and the power source 12.

Работа данной системы амортизации происходит следующим образом: при наличии внутри торсиона 1 теплоносителя со стабильной температурой или при ее отсутствии полая торсионная пружина при перемещении рычага 2 работает в полном соответствии с описанием конструкции прототипа (патент Российской Федерации №2073142 [3]).The operation of this depreciation system is as follows: if inside the torsion 1 coolant with a stable temperature or in its absence, the hollow torsion spring when moving the lever 2 works in full accordance with the design description of the prototype (patent of the Russian Federation No. 2073142 [3]).

В режиме управления демпфированием колебаний, при действии знакопеременной нагрузки со стороны дорожного покрытия на подвеску автомобиля уровень вибрации определяется датчиком 10. В зависимости от уровня вибрации блок управления 11 выдает команды на подачу теплоносителя либо из контура нагрева 7, либо из контура охлаждения 8 через обводную магистраль 9 в полость торсиона 1. При изменении температуры торсиона 1, выполненного из термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы, например, на основе системы Ni-Ti, от 20°С до 95°С предел текучести меняется до 90...105% [5]. Изменяя механические свойства сплава в зависимости от температуры, оказывается существенное влияние на форму упругопластического гистерезиса при кручении торсиона 1 и расширяется диапазон рабочих частот системы амортизации автомобиля. При этом в соответствии со скоростью движения, профилем и неровностью дорожного покрытия за счет определенного закона изменения температуры торсиона 1 можно добиться минимального уровня вибраций рамы 5 автомобиля.In the vibration damping control mode, under the action of an alternating load from the road surface on the car suspension, the vibration level is determined by the sensor 10. Depending on the vibration level, the control unit 11 issues commands to supply the coolant either from the heating circuit 7 or from the cooling circuit 8 through the bypass line 9 into the cavity of torsion 1. When changing the temperature of torsion 1, made of a thermoelastic damping alloy with a shape memory effect, for example, based on the Ni-Ti system, from 20 ° С to 95 ° С the cumulative pressure varies up to 90 ... 105% [5]. Changing the mechanical properties of the alloy depending on temperature, a significant effect is exerted on the shape of the elastoplastic hysteresis during torsion 1 torsion and the range of operating frequencies of the vehicle’s damping system is expanded. Moreover, in accordance with the speed of movement, profile and roughness of the road surface due to a certain law of temperature change of torsion 1, it is possible to achieve a minimum level of vibration of the frame 5 of the car.

При воздействии на подвеску автомобиля значительной ударной нагрузки, например, в случае наезда на камень, т.е. в случае пластического кручения торсиона 1, протекающего с поглощением и рассеянием энергии удара, от датчика вибрации 10 на блок управления 11 подается сигнал, пропорциональный величине неровности на дороге [6]. По команде блока управления 11 теплоноситель по трубопроводу 6 поступает в торсион 1 из контура нагрева 7, связанного с рубашкой охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Нагрев торсиона 1 осуществляется до температуры, при которой происходит восстановление формы скрученного торсиона. Для термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы на основе Ni-Ti эта температура может составить 80...90°С, т.е. соответствовать номинальной температуре охлаждающей жидкости в двигателе внутреннего сгорания автомобиля. Таким образом, возврат системы амортизации автомобиля обеспечивается силой термоупругости сплава, из которого выполнен торсион 1, при температуре восстановления формы.When a vehicle is exposed to a significant shock load, for example, in the event of a collision with a stone, i.e. in the case of plastic torsion of torsion 1 flowing with absorption and dissipation of impact energy, a signal proportional to the roughness on the road is sent to the control unit 11 from the vibration sensor 10 [6]. At the command of the control unit 11, the coolant through the pipe 6 enters the torsion 1 from the heating circuit 7 associated with the cooling jacket of the vehicle’s internal combustion engine. The heating of torsion 1 is carried out to a temperature at which the shape of the twisted torsion is restored. For a thermoelastic damping alloy with a shape memory effect based on Ni-Ti, this temperature can be 80 ... 90 ° С, i.e. correspond to the nominal temperature of the coolant in the internal combustion engine of the car. Thus, the return of the vehicle’s amortization system is ensured by the thermoelasticity of the alloy of which torsion 1 is made, at the temperature of restoration of shape.

После восстановления формы торсион 1 охлаждается до рабочей температуры охлаждающей жидкостью, поступающей из контура охлаждения 8 путем частичного или полного ее перепускания по обводной магистрали 9.After the restoration of the form, the torsion 1 is cooled to the operating temperature by the coolant coming from the cooling circuit 8 by partially or completely bypassing it along the bypass line 9.

Система амортизации автомобиля с восстановленным торсионом вновь готова к работе, а именно к деформированию колебаний широкого диапазона частот с рабочим ходом рычага 2, при котором деформации в материале торсиона 1 не превышают упругие, а также к защите автомобиля от ударных нагрузок с максимально возможным рабочим ходом, при котором происходит пластическая деформация материала торсиона, после чего вновь следует восстановление формы торсионов.The depreciation system of a vehicle with a restored torsion bar is again ready for operation, namely, to deform oscillations of a wide frequency range with a stroke of lever 2, at which deformations in the material of torsion bar 1 do not exceed elastic, and also to protect the car from shock loads with the maximum possible stroke, in which plastic deformation of the torsion material occurs, after which the restoration of the torsion shape follows again.

При работе предлагаемой системы амортизации блок управления может получать команды непосредственно от водителя в ручном режиме управления, что может способствовать повышению эффективности работы.When the proposed depreciation system is in operation, the control unit can receive commands directly from the driver in manual control mode, which can help to increase work efficiency.

Положительный эффект предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности демпфирования колебаний, в улучшении эксплуатационных характеристик за счет расширения диапазона рабочих частот, в возможности многократного восстановления формы торсионов после их пластической деформации вследствие ударных нагрузок, а также в упрощении конструкции и в повышении экономичности. Положительный эффект обусловлен применением в качестве рабочего элемента системы амортизации автомобиля двойного полого торсиона, выполненного из термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы, соединенного с рычагом колеса, снабженного контуром нагрева и контуром охлаждения с обводной магистралью, охлаждающей жидкостью, циркулирующей в системе охлаждения ДВС, датчиком вибрации, и соединенными с ними блоком управления и источником питания.The positive effect of the invention consists in increasing the efficiency of vibration damping, in improving operational characteristics by expanding the operating frequency range, in the possibility of multiple restoration of the shape of torsion bars after their plastic deformation due to shock loads, as well as in simplifying the design and increasing efficiency. The positive effect is due to the use of a double hollow torsion bar made of a thermoelastic damping alloy with a shape memory effect connected to a wheel arm, equipped with a heating circuit and a cooling circuit with a bypass line, coolant circulating in the ICE cooling system, as a working element of the vehicle’s amortization system vibration, and the control unit and power supply connected to them.

Данная система амортизации отличается от прототипа упрощенной конструкцией, повышением экономичности, обусловленной использованием тепловой энергии двигателя внутреннего сгорания автомобиля, обеспечением более эффективной защиты автомобиля от вибрации и повышением быстродействия многоразового применения при ударных нагрузках.This depreciation system differs from the prototype in its simplified design, increased efficiency due to the use of thermal energy from the vehicle’s internal combustion engine, more effective protection of the vehicle against vibration, and increased performance of reusable applications under shock loads.

Повышение эффективности демпфирования колебаний происходит:An increase in the efficiency of vibration damping occurs:

1) за счет более быстрого создания требуемого температурного режима в полом торсионе, особенно для отрицательных градиентов температур;1) due to faster creation of the required temperature regime in a hollow torsion bar, especially for negative temperature gradients;

2) за счет повышения пластичности кручения и исключения значительной доли упругой деформации полого торсиона [7].2) by increasing the torsional ductility and eliminating a significant proportion of the elastic deformation of the hollow torsion bar [7].

Таким образом, предлагаемая система амортизации автомобиля обладает значительно лучшими демпфирующими, эксплуатационными свойствами и экономическим эффектом при гашении колебаний различного диапазона частот и при воздействии на подвеску автомобиля ударных нагрузок.Thus, the proposed car damping system has significantly better damping, operational properties and economic effect when damping vibrations of a different frequency range and when shock loads are applied to a car's suspension.

Источники информацииSources of information

1. Авторское свидетельство СССР №1196560, кл. F 16 F 11/00, 1985.1. USSR author's certificate No. 1196560, cl. F 16 F 11/00, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР №1562558, кл. F 16 F 6/00, 1990.2. USSR author's certificate No. 1562558, cl. F 16 F 6/00, 1990.

3. Патент РФ №2073142, кл. F 16 F 1/14, 1997.3. RF patent No. 2073142, cl. F 16 F 1/14, 1997.

4. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1982.4. Kuhling X. Handbook of Physics: Trans. with him. - M .: Mir, 1982.

5. Эффект памяти формы в сплавах: Пер. с англ. Л.М.Бернштейна / Под ред. В.А.Займовского - М.: Металлургия, 1979.5. The effect of shape memory in alloys: Trans. from English L.M.Bernshtein / Ed. V.A. Zaimovsky - M .: Metallurgy, 1979.

6. Авторское свидетельство СССР №1808745, кл. В 60 G 25/00, 1993.6. Copyright certificate of the USSR No. 1808745, class. In 60 G 25/00, 1993.

7. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Ч.1. Деформация и разрушение. - М.: Машиностроение. 1974.7. Friedman Ya.B. The mechanical properties of metals. Part 1. Warp and fracture. - M.: Mechanical Engineering. 1974.

Claims (1)

Управляемая система амортизации автомобиля, содержащая двойной полый торсион, выполненный весь или частично из термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы, средняя часть которого соединена с рычагом колеса, концы торсиона охвачены серьгами, позволяющими торсиону скручиваться при перемещениях рычага, и жестко закреплены на раме автомобиля, на которой расположен датчик вибрации, связанный с блоком управления и источником питания, отличающаяся тем, что к торсиону с обеих сторон подведены трубопроводы, заполненные теплоносителем и соединенные с контуром нагрева и контуром охлаждения, с которыми связан блок управления, в качестве теплоносителя используется охлаждающая жидкость двигателя внутреннего сгорания автомобиля, контур нагрева включает в себя собственно рубашку охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля, контур охлаждения соединен с торсионом обводной магистралью с возможностью частичной или полной подачи теплоносителя к торсиону.A controlled vehicle damping system containing a double hollow torsion bar, made in whole or in part from a thermoelastic damping alloy with a shape memory effect, the middle part of which is connected to the wheel lever, the ends of the torsion bar are covered by earrings that allow the torsion bar to twist when the lever moves, and are rigidly fixed to the car frame, on which the vibration sensor is located, connected with the control unit and the power source, characterized in that heat-filled pipelines on both sides are connected to the torsion bar Itel and connected to the heating circuit and the cooling circuit with which the control unit is connected, the coolant used is the vehicle’s internal combustion engine, the heating circuit includes the cooling jacket of the vehicle’s internal combustion engine, the cooling circuit is partially connected to the torsion bypass or complete supply of coolant to the torsion bar.
RU2003103134/11A 2003-02-03 2003-02-03 Controllable shock-absorbing system for vehicle RU2256831C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103134/11A RU2256831C2 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Controllable shock-absorbing system for vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103134/11A RU2256831C2 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Controllable shock-absorbing system for vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003103134A RU2003103134A (en) 2004-08-20
RU2256831C2 true RU2256831C2 (en) 2005-07-20

Family

ID=35842755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003103134/11A RU2256831C2 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Controllable shock-absorbing system for vehicle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2256831C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463496C1 (en) * 2011-06-07 2012-10-10 Олег Викторович Денисов Controlled elastoplastic damper for equipment and pipelines of nuclear power station reactor primary circulation circuit
GB2545186A (en) * 2015-12-08 2017-06-14 Bae Systems Plc Smart material couplings

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463496C1 (en) * 2011-06-07 2012-10-10 Олег Викторович Денисов Controlled elastoplastic damper for equipment and pipelines of nuclear power station reactor primary circulation circuit
GB2545186A (en) * 2015-12-08 2017-06-14 Bae Systems Plc Smart material couplings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brinson et al. Deformation of shape memory alloys due to thermo-induced transformation
Rustighi et al. A shape memory alloy adaptive tuned vibration absorber: design and implementation
Ma et al. Feasibility study on a superelastic SMA damper with re-centring capability
Liang et al. Design of shape memory alloy springs with applications in vibration control
Freudenthal Effect of rheological behavior on thermal stresses
CN107314073B (en) Intelligent vibration damping device and the course of work based on SMA variable rate springs
KR920704011A (en) Hydraulic Shape Memory Material Power Converter
RU2256831C2 (en) Controllable shock-absorbing system for vehicle
Jardine et al. Shape memory alloy TiNi actuators for twist control of smart wing designs
Birman On mode I fracture of shape memory alloy plates
Matsuzaki et al. Thermo-mechanical behavior associated with pseudoelastic transformation of shape memory alloys
Guan et al. An experimental investigation on time response characteristics of SMA wire actuators under electric heating for engineering design
RU2073142C1 (en) Device for damping vibration of object
Ditman et al. The design of extended bandwidth shape memory alloy actuators
Donado et al. Sound propagation in magneto-rheological suspensions
Tokuda et al. Calculation of mechanical behaviors of shape memory alloy under multi-axial loading conditions
Bartkowski et al. A concept of smart multiaxial impact damper made of vacuum packed particles
Elahinia et al. Improving robustness of tuned vibration absorbers using shape memory alloys
Dogruoz et al. Heat transfer from fail-safe magnetorheological fluid dampers
Brinson et al. Temperature-induced deformation in shape memory alloys
RU2003103134A (en) MANAGED CAR SHOCK ABSORBING SYSTEM
Shuja et al. Latent heat thermal energy storage: effect of metallic mesh size on storage time and capacity
Rustighi et al. Design of an adaptive vibration absorber using shape memory alloy
Guo et al. Modeling and analysis of a low-frequency vibration isolator
Choi et al. Vibration control of a passenger car using MR engine mounts

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060204