CZ22867U1 - Tlakový rezervoár pro jednoplášťový hydraulický tlumič - Google Patents

Description

Tlakový rezervoár pro jednoplášťový hydraulický tlumič

Oblast techniky

Technické řešení se týká tlakového rezervoáru pro jednoplášťové hydraulické tlumiče určené zejména pro dopravní prostředky. Součástí rezervoáru je plovoucí píst mezi jeho kapalnou a plynnou náplní.

Dosavadní stav techniky

Hydraulický tlumič funguje tak, že při jeho stlačování se do pracovního válce zasouvá pístnice a pohybuje pístem. Skrze škrticí ventily v pístu se olej přelévá z prostoru nad pístem do prostoru pod píst. Píst je tvořen válcem s určitým počtem otvorů a opatřen dvěma sadami planžet. Pri poío malých pístových rychlostech proudí olej pouze pres štěrbinu v pístnici, jejíž světlý průřez lze regulovat zasouváním jehly. Pri vyšších rychlostech se tlak na kompresní straně tlumiče natolik zvýší, že se odkloní kompresní sada planžet a umožní průtok oleje i otvory v pístu. Pro odskok tlumiče zůstává sada planžet uzavřená.

Ke zlepšení dynamických vlastností a za účelem regulace mohou být tlumiče vybaveny externím (5 rezervoárem - připojenou externí nádobou se zásobou kapaliny a stlačeným plynem. Podle typu připojení rezervoáru se dělí na tzv. „piggyback“ tlumiče, u nichž je rezervoár pevně připojen k tělesu tlumiče a na tlumiče s rezervoárem připojeným pomocí vysokotlaké hydraulické hadice. Do této skupiny tlumičů lze také zařadit typ, u kterého je rezervoár připojen přímo k horní části tlumiče a je od tlumiče oddělen základní deskou, na které jsou umístěny škrticí a zpětné ventily.

Nadbytečný objem kapaliny pri zasouvání pístnice do pracovního válce tlumiče je pak vytlačován do externího rezervoáru přes systém škrticích ventilů, které umožňují další regulaci průtoku kapaliny. Systém je podobný jako na pístu tlumiče; pri malých rychlostech olej protéká tryskou, jejíž průtok je regulován pohybem jehly, která se pomocí otočného kolečka zasouvá nebo vysouvá z trysky. Při vysokých rychlostech se zvětší tlak a olej začne protékat také kolem odtlačených planžet. V rezervoáru způsobuje přitékající olej pohyb plovoucího pístu, kterým je od kapaliny oddělen stlačený plyn, nej častěji dusík. Pri zpětném pohybu tlumiče je olej z rezervoáru odsáván zpět do těla tlumiče přes zpětné ventily. Tlak plynu pomáhá tlačit olej zpět a zabraňuje tím případnému vzniku kavitace.

Jsou známy magnet oreologické hydraulické tlumiče, jejichž základním komponentem je speciál30 ní - magnetoreologická kapalina. Tato kapalina je označována jako MR kapalina a skládá se ze tří základních složek: nosné kapaliny, ferromagnetických částic a aditivních přísad. Jako nosnou kapalinu lze použít vodu, olej nebo jinou kapalinu. Magnetoreologický efekt nastává v MR kapalině po jejím vystavení magnetickému poli. Vlivem působení homogenního magnetického pole se původně rovnoměrně rozptýlené mikročástice stanou magnetickými dipóly a začnou se shlu35 kovat do řetězců ve směru magnetických siločar magnetického pole. Tento jev se také projeví změnou některých fyzikálních vlastností, jako je viskozita nebo mez kluzu. Kapalina se tedy chová jako viskózněplastická látka. Když přestane magnetická síla působit, proces se obrátí a Částice v řetězcích se volně rozptýlí a kapalině se vrátí původní vlastnosti. Tímto způsobem lze pomocí magnetického pole regulovat zdánlivou viskozitu kapaliny a tím tlumicí schopnosti tlu40 míče. Podle umístění magnetické štěrbiny jsou známy tri konstrukční varianty MR tlumičů:

- Tlumič s obtokem, u kterého je magnetické pole aplikováno na MR kapalinu mimo tělo tlumiče. Výhodou je možnost zvolení libovolné velikosti cívky. Kapalina prochází tenkým kanálkem v obtoku. Řešení je nevhodné pro automobily, neboť vyžaduje průběžnou pístnici.

- Varianta s kanálky a cívkou v pístu a s akumulátorem na vyrovnání změny tlaku. Kapalina pro45 chází úzkou štěrbinou v pístu. Konstrukčně je v této variantě velikost cívky omezena velikostí pístu.

- 1 *

CZ 22867 Ul

- Varianta s průtokem kapaliny v mezeře mezi pístem a pláštěm tlumiče. 1 zde je velikost cívky omezena. Problematické je zde také přesné vedení pístu.

Vynález si klade za úkol navrhnout tlakový rezervoár, který v součinnosti s běžným hydraulickým tlumičem omezí uvedené nevýhody známých agregátů tohoto druhu a podstatně rozšíří mož5 nost dálkové regulace jejich dynamických vlastností.

Podstata technického řešení

Uvedený úkol řeší tlakový rezervoár pro jednoplášťové hydraulické tlumiče, jehož součástí je plovoucí píst mezi jeho kapalnou a plynnou náplní. Podstata rezervoáru spočívá v tom, zeje opatřen druhým plovoucím pístem, v prostoru mezi tímto druhým plovoucím pístem a pístem oddělí) íujícím kapalnou a plynnou náplň se nachází magnetoreologická kapalina, přičemž tento prostor je přepažen přepážkou opatřenou alespoň jednou štěrbinou, která se nachází v regulovatelném elektromagnetickém poli a je určena pro průtok magnetoreologické kapaliny.

Ve výhodném provedení je rezervoár tvořen dvěma souosými dutými válci opatřenými na odvrácených koncích zátkami s průchodkami a na přivrácených koncích přírubami, do nichž je zašrou15 bována válcovitá přepážka, přičemž příruby mezi sebou svírají vnitřní a vnější stěnu prstencovitého prostoru pro elektromagnetickou cívku.

Přepážka může být opatřena kromě obvodových štěrbin i centrální štěrbinou.

Objasnění obrázků na výkresech

Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresů, na nichž obr. 1 představuje v axonomet:o rickém pohledu výhodné provedení agregátu hydraulického tlumiče s externím rezervoárem, na obr. 2 je schéma zapojení tlumiče a rezervoáru v řezu, na obr. 3 je výhodné provedení samotného rezervoáru podle obr. 1 a na obr. 4 je graf závislosti tlumicí síly na rychlosti pístu tlumiče. Příklady uskutečnění technického řešení

Navrhované řešení rezervoáru pro hydraulický tlumič, jehož podstatu ozřejmuje schéma podle obr. 2, spojuje výhody ověřené konstrukce konvenční pístové jednotky jednoplášťového tlumiče s moderním výrobně jednoduchým magnetoreologickým ventilem v externím rezervoáru. K jednoplášťovému hydraulickému tlumiči 1, který může být případně vybaven mechanickou regulací tlumicí síly, je tlakovou hadicí 2 připojen externí rezervoár 3. To je v podstatě válec, ve kterém, obdobně jako u běžných rezervoárů, plovoucí píst 4 odděluje kapalnou náplň od plynné náplně 5.

Navíc je vybaven druhým plovoucím pístem 6, který spolu s pístem 4 vymezuje prostor 7 zaplněný magnetoreologickou kapalinou. Prostor 8 pod druhým plovoucím pístem 6, který prostřednictvím tlakové hadice 2 komunikuje s hydraulickým tlumičem I, je zaplněn běžným tlumičovým olejem. Plynnou náplň 5 nad plovoucím pístem 4, která se plní ventilem 9, tvoří netečný plyn. Prostor 7 zaplnění magnetoreologickou kapalinou je přepažen přepážkou W z magneticky měk35 kého železa, v níž jsou vytvořeny obvodové štěrbiny 11 a centrální Štěrbina 12. Na obvodu přepážky se nachází prstencový prostor 13, v němž je uložena elektromagnetická cívka 14.

Pohyb pístu tlumiče 1 vyvolá na pístu tlumicí sílu, a to částečně konvenčním způsobem. Objem vytlačované kapaliny odpovídající vnořené pístnici nicméně posunuje druhý plovoucí píst 6 v rezervoáru 3 a ten protlačuje MR kapalinu štěrbinou JT za vzniku další tlumicí síly. Při zpětném pohybu pístu tlumiče je MR kapalina protlačována štěrbinou 1T tlakem plynové náplně 5 (3 MPa) v prostoru nad plovoucím pístem 4. Štěrbinu 11 protínají na jejím konci a počátku magnetické siločáry vyvolané proudem v cívce 14 a vedené magnetickým obvodem přepážky J_0. Regulací proudu v cívce 14 lze regulovat velikost dodatečné tlumicí síly, a to pohodlně z prostoru řidiče, bez nutnosti zastavovat vozidlo. Tlumicí charakteristiku dodatečně formuje také mag45 neticky neovlivněná štěrbina 12.

-2CZ 22867 Ul

Ve výhodném provedení rezervoáru podle obr. 3 je rezervoár tvořen dvěma souosými dutými válci 15, 16 opatřenými na odvrácených koncích zátkami 17 s průchodkami 18 a na přivrácených koncích přírubami 19. Do nich je zašroubována válcovitá přepážka 10. Příruby 19 mezi sebou svírají vnitřní stěnu 20 a vnější stěnu 21 prstencovitého prostoru T3 pro elektromagnetickou cívku ]_4. Přepážka 10 je kromě obvodových štěrbin H opatřena i centrální štěrbinou 12.

Graf na obr. 4 představuje tzv. F-v charakteristiku hydraulického tlumiče, tedy závislost tlumicí síly na rychlosti zasouvání pístnice. Plná tenká čára znázorňuje charakteristiku pri nastavení mechanických seřizovačích prvků na minimum a nulovém proudu v cívce MR ventilu. Plná silná čára přísluší mechanickému nastavení na maximum. Čárkovaná čára odpovídá témuž stavu, ale při maximálním proudu.

Cílem navrženého řešení je zvýšit komfort uživatelů při seřizování tlumičů odpružení automobilů a motocyklů a snížit pořizovací náklady. Běžné komerční tlumiče lze seřizovat pouze pomocí ovládacích prvků umístěných na tělese tlumiče nebo externího rezervoáru. Dálkové ovládání v současné době umožňují pouze velmi nákladné semiaktivní tlumiče s elektromagnetickými servoventily, případně tlumiče s náplní magnetoreologické nebo elektroreologické kapaliny s již popsanými nevýhodami.

Navrhované řešení umožňuje připojit externí expanzní nádobu s elektricky řízeným MR ventilem k tlumiči libovolného výrobce. Externí nádoba pak bude připojena k tlumiči přes vysokotlakou hadici jako náhrada za původní externí rezervoár. Tlumič bude nastavitelný v tlakové i tahové části rychlostní charakteristiky pomocí MR ventilu v externí nádobce. Toto řešení umožní s poměrně nízkými náklady upravit běžný hydraulický tlumič na dálkově seriditelný tlumič odpružení. Tato koncepce je výhodná zejména pro sportovní automobily a motocykly, u kterých se provede hrubé nastavení tlumičů před jízdou, a pri jízdě se parametry pouze dolaďují dle momentálního pocitu jezdce. Výhodou je jednoduchá konstrukce, která není náročná na výrobní technologie.

Claims (3)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Tlakový rezervoár pro jednoplášťové hydraulické tlumiče, jehož součástí je plovoucí píst (4) mezi jeho kapalnou a plynnou náplní, vyznačující se tím, že je opatřen druhým plovoucím pístem (6), a že v prostoru (7) mezi tímto druhým plovoucím pístem (6) a pístem (4) oddělujícím kapalnou a plynnou náplň se nachází magnetoreologická kapalina, přičemž tento prostor (7) je přepažen přepážkou (10) opatřenou alespoň jednou štěrbinou (11), která se nachází v regulovatelném elektromagnetickém poli a je určena pro průtok magnetoreologické kapaliny.
2. 2. Rezervoár podle nároku 1, vyznačující se tím, že je tvořen dvěma souosými dutými válci (15, 16) opatřenými na odvrácených koncích zátkami (17) s průchodkami (18) a na přivrácených koncích přírubami (19), do nichž je zašroubována válcovitá přepážka (10), přičemž příruby (19) mezi sebou svírají vnitřní stěnu (20) a vnější stěnu (21) prstencovitého prostoru (13) pro elektromagnetickou cívku (14).
3. 3. Rezervoár podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že přepážka (10) je opatřena kromě obvodových štěrbin (11) i centrální štěrbinou.