Подвеска сидения транспортного средства

Полезная модель относится к оборудованию транспортных средств и предназначена для использования в машинах транспортно-технологического назначения, в частности в экскаваторах, погрузчиках, путевых машинах, сельскохозяйственных машинах и некоторых видах горных машин. Предлагаемая подвеска сидения транспортного средства содержит каркас сидения, основание, рычаги, торсион и механизм регулирования жесткости торсиона, причем, каркас сидения и основание шарнирно соединены с помощью рычагов, одно плечо которых соединено с торсионом. Согласно полезной модели торсион выполнен с упругими элементами в виде отрезков каната, снабжен кулачками и концевыми дисками, неподвижная ось торсиона закреплена в опорных стойках основания, кулачки и концевые диски выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль и относительно неподвижной оси торсиона и подпружинены относительно опорной стойки, соединение рычагов с торсионом выполнено в виде гибкой тяги, закрепленной одним концом на оси каркаса, а вторым на кулачке торсиона и выполненной с возможностью опоры на нее каркаса сидения через поддерживающий ролик.

Предусмотрено также, что механизм регулировки жесткости торсиона содержит неопорные диски и механизм их перемещения вдоль неподвижной оси торсиона и упругих элементов, выполненный в виде концентрических резьбовых втулок по типу "труба в трубе"; кулачки снабжены фиксирующими элементами посредством которых соединены с концевыми дисками, выполненными с ответными отверстиями под фиксирующие элементы; гибкая тяга соединена с торсионом через профилированные поверхности кулачков, а последние через подпружиненные фиксирующие элементы соединены с концевыми дисками торсиона, введена разгрузочная пружина, соединенная одним концом с профилированной поверхностью кулачка, а другим с основанием. Введение перечисленных отличительных признаков позволяет расширить область низкочастотной виброзащиты, повысить эксплуатационную надежность подвески сидения и создать комфортные условия для водителя.

Область техники

Полезная модель относится к оборудованию транспортных средств и

предназначена для использования в машинах транспортно-технологического назначения, в частности в экскаваторах, погрузчиках, путевых машинах, сельскохозяйственных машинах и некоторых видах горных машин.

Уровень техники

Известны подвески сидения транспортных средств, в которых делались попытки решить проблемы гашения низкочастотной составляющей. Как известно, гашение низкочастотной вибрации требует применения подвесов с низкой частотой свободных колебаний и, следовательно, с малой жесткостью. Однако уменьшение жесткости ведет к увеличению перекоса опорной поверхности относительно основания при возможной внецентренной нагрузке (оператор меняет позу во время работы), что уменьшает устойчивость подвеса. Поэтому, решение вопроса

защиты от низкочастотной вибрации состоит в комплексном разрешении двух взаимосвязанных проблем: обеспечение необходимой эффективности виброизоляции и достаточной устойчивости подвеса при внецентренном нагружении.

Известны устройства [1], где снижение перекоса при произвольном нагружении достигают путем уменьшения степеней свободы упругого подвеса за счет различных направляющих устройств. Наибольшее распространение из них , получили направляющие, обеспечивающие одну степень свободы, изображенные на фиг.1.

Наиболее простая подвеска с направляющей, типа ось-втулка, применяемая в конструкциях погрузочных и бурильных машин, фиг.1 (а) не исключает перекосов, превышающих допустимые. Возможно гашение только вертикальной вибрации, при этом характерна взаимная трансформация вертикальных и угловых колебаний [1].

Подвески с направляющими типа шток-втулка фиг.1 (б, в) позволяют гасить вибрацию только в одном направлении. Наиболее простую конструкцию они имеют при трении скольжения между штоком и втулкой, что снижает эффективность виброизоляции [1]. Использование в паре шток-втулка трения качения приводит к

значительному усложнению направляющей и увеличению износа пар трения [1].

Известны также устройства с механизмами типа параллелограмм фиг.1 (г, д) [1, 6] и ножницы [1, 7] фиг.1 (е, ж). Для параллелограммных систем характерна взаимная трансформация вертикальных и горизонтальных колебаний [1]. При их изготовлении требуется высокая точность или применение компенсаторов.

Ножничные системы применимы, в основном, в подвесах с опорными плитами небольших габаритов. При такой схеме, отсутствует трансформация вертикальных и горизонтальных колебаний и отсутствуют проблемы обеспечения устойчивости.

Такая компоновочная схема используется как базовая для целой сери кресел такими фирмами как КамАз [2], Grammer [3].

Для рычажно-роликовых систем фиг.1 (з, м), которые более просты по конструкции, характерно изменение угла наклона опорных поверхностей при их вертикальном перемещении, что является недостатком.

Известны также подвесы [4, 5], в которых отсутствуют жесткие направляющие, например двухкаскадный стержневой канатный виброизолятор фиг.1 (к, л). Такие конструкции способны снижать вибрационные и ударные нагрузки, результирующий вектор

которых произвольно расположен в пространстве. Недостатки их в трудности обеспечения продольной и поперечной устойчивости, значительное усложнение конструкции.

Известны конструкции виброизоляторов в виде торсионов, которые выполняются преимущественно металическими. Такие торсионы используются для ослабления как низких, так и высоких частот. Недостатком их является малый коэффициент демпфирования. Лучшими характеристиками с этой точки зрения обладают канатные виброизоляторы [7-10], где в качестве материала их упругих элементов использован стальной канат. Упругие элементы представляют систему коротких стержней, выполненных из отрезков стального каната с закрепленными или свободно скользящими концами, помещенными в опорные элементы. Рабочие части отрезков каната обладают требуемой несущей способностью и большим демпфированием.

Наиболее близким к полезной модели является техническое решение [11], содержащее подвеску с торсионом, механизм регулирования жесткости торсиона и механизм регулирования угла закрутки торсиона, связанный с каркасом сидения и с двумя парами рычагов. В этой полезной модели решена задача расширения диапазона регулирования. Недостатком его является низкая эффективность гашения колебаний в низкочастотной области из-за

линейности реализованной упругой характеристики, сложность конструкции демпфирующего устройства.

Сущность полезной модели

В основу полезной модели поставлена задача повышения эффективности гашения колебаний в низкочастотной области, создания подвески сидения транспортного средства, имеющей расширенную область низкочастотной виброзащиты, более простой конструкции, обладающей большей эксплуатационной надежностью.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в подвеске сидения транспортного средства, содержащей каркас сидения, основание, рычаги, торсион и механизм регулирования жесткости торсиона, причем каркас сидения и основание шарнирно соединены с помощью рычагов, одно плечо которых соединено с торсионом, согласно полезной модели торсион выполнен с упругими элементами в виде отрезков каната, снабжен кулачками и концевыми дисками, неподвижная ось торсиона закреплена в опорных стойках основания, кулачки и концевые диски выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль и относительно неподвижной оси торсиона и подпружинены относительно опорной стойки, соединение рычагов с торсионом выполнено в виде гибкой тяги, закрепленной одним концом на оси каркаса, а вторым на кулачке торсиона

и выполненной с возможностью опоры на нее каркаса сидения через поддерживающий ролик.

Предусмотрено также, что механизм регулировки жесткости торсиона содержит неопорные диски и механизм их перемещения вдоль неподвижной оси торсиона и упругих элементов, выполненный в виде концентрических резьбовых втулок по типу "труба в трубе"; кулачки снабжены фиксирующими элементами посредством которых соединены с концевыми дисками, выполненными с ответными отверстиями под фиксирующие элементы; гибкая тяга соединена с торсионом через профилированные поверхности кулачков, а последние через подпружиненные фиксирующие элементы соединены с концевыми дисками торсиона; введена разгрузочная пружина, соединенная одним концом с профилированной поверхностью кулачка, а другим с основанием.

Введение перечисленных отличительных признаков в полезной модели расширяет область низкочастотной виброзащиты за счет реализации существенно нелинейной упруго-демпфирующей характеристики, благодаря применению в предлагаемой конструкции канатного торсиона и корректора жесткости в виде профилированного кулачка. При этом конструкция предлагаемой подвески упрощена, повышена ее эксплуатационная надежность. Благодаря расширению области низкочастотной виброзащиты созданы комфортные условия оператора транспортного средства.

Краткое описание чертежей

Сущность полезной модели поясняется чертежами, представленными на фиг.1-3. Фиг.1 представляет известные типы подвесок сидений транспортных средств. Фиг.2-3 представляет описываемое устройство, фиг.2 - общий вид, фиг.3 - торсион низкочастотный, вид Б по фиг.2.

Позициями на фиг.2, 3 обозначены:

1 - рычаги

2 - каркас сидения

3 - основание

4 - элемент упругий

5 - кулачок

6 - стойка опорная

7 - неподвижная ось торсиона

8 - тяга гибкая

9 - ось каркаса

10 - ролик поддерживающий

11 - пружина разгрузочная

12 - неопорные диски торсиона

13 - механизм перемещения неопорных дисков

14 - фиксирующие элементы

15 - диск концевой подвижный

16 - диск концевой неподвижный

17 - пружина

18 - подушка сидения

Лучший вариант осуществления

Подвеска сидения транспортного средства содержит две пары направляющих рычагов 1, установленных по бокам сидения, шарнирно связанных между собой и с каркасом сидения 2 и основанием 3. Каждая пара рычагов 1 своими нижними плечами установлена в пазах основания 3, а верхними в пазах сидения. Верхнее плечо каждого из рычагов 1 соединено упругой тягой 8 с торсионом стойке 6 основания 3 закреплена неподвижная ось 7 торсиона. Торсион содержит упругие элементы 4 в виде канатов, закрепленных в концевых дисках 15, 16 и кулачки 5 с профилированными поверхностями и снабженные фиксирующими элементами 14. Две гибкие тяги 8, расположенные симметрично с обеих сторон сидения связывают инерционную массу каркаса сидения 2 с подушкой сидения 18 с кулачком 5 торсиона. Каждая гибкая тяга 8 закреплена одним концом на оси каркаса 9, а вторым на профилированной поверхности кулачка 5 торсиона. На каждую из тяг через поддерживающие ролики 10, расположенные симметрично по обеим сторонам сидения, опирается каркас. Торсион снабжен неопорными дисками 12 и механизмом их перемещения 13 вдоль неподвижной оси 7 и упругих элементов 4 торсиона, предназначенными для регулирования жесткости торсиона.

Кулачок 5 торсиона снабжен фиксирующими элементами 14, а подвижный диск 15 снабжен отверстиями 19 под эти фиксирующие элементы, благодаря чему происходит соединение кулачка 5 с диском 15, поддерживаемое пружинами 17, причем это соединение может варьироваться путем поворота кулачка 5 относительно концевого диска 15 и контакта фиксирующих элементов 14 с соответствующими отверстиями концевом диске. Кулачок 5 соединен также с основанием 3 посредством разгрузочной пружины 11.

Работа устройства

Устройство работает следующим образом. Регулирование жесткости подвески сидения транспортной средства осуществляется посредством перемещения на требуемую величину, соответственно весу оператора, неопорного диска 12 вдоль неподвижной оси 7 и упругих элементов 4 торсиона.

При движении транспортного средства скручивающий момент передается на виброизолятор посредством гибкой тяги 8, соединенной с кулачком 5.

Наличие кулачка позволяет создать переменный скручивающий Момент, величина которого определяется углом наклона оси симметрии кулачка к горизонтали. Задача получения силовой характеристики с участком пониженной жесткости, обеспечивающей расширение области

низкочастотной защиты решается путем применения профилированного диска и сводится к задаче создания диска переменного радиуса, т.е. профилированного кулачка торсиона.

Угол поворота кулачка относительно концевого диска подбирается

таким образом, что в положении статического равновесия гибкая тяга через кулачок создает максимальный скручивающий момент на торсион, тем самым обеспечивая минимальную жесткость и следовательно минимальную собственную частоту колебаний, что обеспечивает эффективную низкочастотную виброзащиту.

Изменяя значение угла поворота кулачка относительно концевого диска можно получить ряд упругих характеристик для различного значения масс оператора, при этом их изменение регулируется углом поворота кулачка 5, смещением неопорных дисков 12 и силой натяжения разгрузочной пружины 11.

Таким образом, введение отличительных признаков в предлагаемой полезной модели позволяет решить поставленную задачу - расширить область низкочастотной виброзащиты, повысить эксплуатационную надежность подвески сидения и создать комфортные условия для водителя.

Промышленная применимость

Предлагаемая полезная модель разработана на уровне рабочих чертежей. Изготовлен опытный образец. Получены положительные результаты при эксплуатации транспортного средства с предлагаемым в полезной модели техническим решением.

Источники информации

1. Защита от шума и вибрации на предприятиях угольной промышленности: Справочное пособие. Под общей ред. Ю.В.Флавицкий - М.: Недра, 1990, - 368 с.

2. Головин Г.С. Эргономика горнорудного оборудования. - М. Недра, 1990, - 183 с.

3. W.Diebschlag, H.Dupuis, E. Hartung. Seat ergonomics. Aspects of industrial medicine and technology relating to seat design. 1997. - 67 с.

4. Горбунов В.Ф., Резников И.Г. Канатные виброизоляторы для защиты операторов горных машин. - Новосибирск: Наука, 1988.

5. Патент РФ №2137626 опубликовано 20.09.99 Бюл. №26.

6. Авторское свидетельство №371099, 1973

7. Упругая предохранительная-муфта. Авторское свидетельство №1323782 F 16 Д 7/04 43/20, 1998

8. Снижение вибрации и шума пневматических ручных перфораторов / Животовский А.А., Бегагоен В.И., Громадский

А.С., Артамонов Г.В. и др. - Изв. вузов. Горный журнал. 1975, №8 с.77-79.

9. Виброзащитная каретка тросового типа (ВЗКТ-2м) / Горбунов В.Ф., Резников И.Г., Козлов В.В., Наршаков А.С. и др.: Информ. Лист №147-15. - Свердловск, МТЦНТИиП / 1975

10. Расчет канатных торсионов. / Козлов В.В., Резников И.Г. Изв. вузов. Горный журнал 1981, №9 с.80-82.

11. Подвеска сидения транспортного средства. Авторское свидетельство №1472307 В 60 N 1/02, 1989, прототип.

1. Подвеска сидения транспортного средства, содержащая каркас сидения, основание, рычаги, торсион и механизм регулирования жесткости торсиона, причем каркас сидения и основание шарнирно соединены с помощью рычагов, одно плечо которых соединено с торсионом, отличающаяся тем, что торсион выполнен с упругими элементами в виде отрезков каната, снабжен кулачками и концевыми дисками, неподвижная ось торсиона закреплена в опорных стойках основания, кулачки и концевые диски выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль и относительно неподвижной оси торсиона и подпружинены относительно опорной стойки, соединение рычагов с торсионом выполнено в виде гибкой тяги, закрепленной одним концом на оси каркаса, а вторым на кулачке торсиона и выполненной с возможностью опоры на нее каркаса сидения через поддерживающий ролик.

2. Подвеска сидения транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что механизм регулировки жесткости торсиона содержит неопорные диски и механизм их перемещения вдоль неподвижной оси торсиона и упругих элементов, выполненный в виде концентрических резьбовых втулок по типу “труба в трубе”.

3. Подвеска сидения транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что кулачки снабжены фиксирующими элементами посредством которых соединены с концевыми дисками, выполненными с ответными отверстиями под фиксирующие элементы.

4. Подвеска сидения транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что гибкая тяга соединена с торсионом через профилированные поверхности кулачков, а последние через подпружиненные фиксирующие элементы соединены с концевыми дисками торсиона.

5. Подвеска сидения транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что введена разгрузочная пружина, соединенная одним концом с профилированной поверхностью кулачка, а другим с основанием.