HU180404B - Rolling membrane for air springs - Google Patents

Description

A találmány tárgya gördülőmembrán, légrugókhoz, elsősorban teherszállító gépjárművek, autóbuszok, nyergesvontatók, továbbá egyéb hasonló járművek felfüggesztésében alkalmazott légrugókhoz.

A találmány közelebbről egyrészt a gördülőmembrán profilkialakításában, másrészt pedig a vázerősítésben levő kordszálak szögértékeinek kialakításában nyilvánuló új megoldásra vonatkozik.

Ismeretes az a tény, hogy a légrugók gördülőmembránjának igénybevétele már a levegővel való feltöltésnél megkezdődik. A légrugó belsejében kialakuló nyomás nagysága aszerint változik, hogy be- vagy kirugózás történik. A használat során — a membrán deformációja következtében — a gumi hiszterézise miatt a hajtogató és deformáló munka egy része hővé alakul át. A membrán falvastagságának ebből a szempontból komoly jelentősége van, miután vastagabb fal esetén az említett, hajtogató és deformáló munka következtében fellépő hőképződés nagyobb, mint abban az esetben, ha vékonyabb fallal rendelkezik a membrán.

További összefüggés figyelhető meg a membrán hosszmérete, illetve keresztmetszete és a melegedés mértéke között is. Azonos körülmények között ugyanis a kisebb átmérőjű, illetőleg kisebb hosszal — tehát kisebb légtérrel —

180 404 rendelkező membrán erősebben melegszik, ha a belső nyomás azonos.

A légrugómembránok deformációját természetesen az útviszonyok is jelentősen befolyásolják. 5 Átlagos minőségű úton egy óra alatt több ezer be- és kirugózást szenved. Statisztikus vizsgálatok szerint változó út-, sebesség- és terhelési viszonyok mellett 50 ekm lefutása alatt 6,5 X 10⁶ hajtogatási ciklust szenved el a légrugómemb10 rán, tehát élettartama alatt ennek többszörösét. Ezen rugó játék alatt a membrán falában a szilárdsághordozó kordszálakat húzó és nyomó igénybevétel terheli. A kordszálakra a nyomó igénybevétel jelenti a nagyobb veszélyt, ezért 15 ennek csökkentésére kell törekedni.

Másrészt ismeretes az is, hogy a gépjárműgyártók általában olyan követelményeket is támasztanak a légrugózással szemben, hogy az a rugózás biztosításán túlmenően a felfüggesztés 20 valamelyik részének emelésére is használható legyen. További igény, hogy — elsősorban nagy mennyiségű, könnyű, rázkódásra érzékeny rakomány szállításakor — ha a jármű teljes leterhelése gyakorlatilag nem valósul meg, az egyik 25 tengely (lengéscsillapítási megfontolásokból) üzemelés közben is fel legyen emelve, így szélsőséges terhelési viszonyok között közel azonos rugózási tulajdonságokat eredményezzen. Számos gépjárműnél, utánfutóknál, nyerges vontatóknál 30 stb. előtérbe kerül a légrugózás, mert ez egyér1 telműen jobb rugózási tulajdonságokat eredményez. Ugyanígy a silójárműveknél, tartálykocsiknál stb. előnyösebb a légrugórendszer, mert ez nemcsak javítja a rugózás minőségét üresjárat esetén is, hanem az egész járművet kíméli, és lehetővé teszi a kerekek megemelését terheletlen állapotban.

A gépjárművek üzemeltetésénél gyakran előfordul szélsőséges rugózási állapot is, amikor a légnyoírfás a légrugóban alacsony értékre csökken. Szállítás közben (hajó, vasút) túlnyomás nélküli állapot is előáll. Ilyen állapotban a jármű megemelése a membrán belsejében atmoszférikus nyomásnál kisebb, ezért negatív görbület kialakulását eredményezheti, ami a gépjármű kerékre állításakor káros deformációkra, begyűrődésekre vezethet.

Hasonló, kritikus állapot lép fel garázshelyzetben végzett kerékcserénél, illetőleg olyan egyéb alkalmakkor, amikor a karosszériát hirtelen megemelik, így csökkentett túlnyomás és nagy térfogat alakul ki a membránban.

Megállapítható, hogy szélsőséges esetekben az ismert kialakítással rendelkező gördülőmembrán profilja megváltozik és a terhelés újbóli fellépésekor begyűrődhet, ami káros, a membrán könnyen tönkremegy.

Az ilyen jelenségek elkerülésére külső merevítés, fém palást alkalmazásával próbálkoztak. Ez a megoldás azonban nem volt megfelelő, mert a palást könnyen'lecsúszott és nem tudta ellátni funkcióját.

A 167 387 számú magyar szabadalmi leírásból ismeretes már olyan megoldás, amelynél a fentiekben ismertetett káros jelenségek mérséklésére a gördülőmembrán két vagy több, egymás feletti, kereszteződő szálrendszereikkel rombuszokat képező szövetbetétei alatt, között vagy felett, a membrán hengeres része palástfelületének legalább egy szakaszán egy vagy több további betét van, mely(ek) az előző betétekkel össze van(nak) erősítve, és amely(ek)nek szálrendszere az említett szál-rombuszokat szál-háromszögekre bontja. Ez a megoldás — az úgynevezett övbetétes membrán — az adott szakaszokon bizonyos merevítést hoz létre, a deformáció mértékének és káros hatásainak csökkentése érdekében.

A találmány célkitűzése olyan gördülőmembrán kialakítása légrugókhoz, amelynek kordszerkeztében az igénybevételek közül a húzó-igénybevétel dominál és á nyomó-igénybevétel háttérbe szorul. A találmány célkitűzése továbbá, hogy olyan gördülőmembránt hozzon létre, amely a fenti erősítő hatás mellett rendkívül kedvező és kellően lágy rugózást biztosít; valamint, hogy lehetővé tegye, hogy kis nyomásértéknél a membrángyűrődés csak olyan mértékű legyen, ami még nem okoz károsodást. Ez utóbbi körülmény a membrán élettartamának további növekedését eredményezi, külön külső palást vagy belső járulékos betét (öv) alkalmazása nélkül is.

A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapszik, hogy a gördülőmembrán profiljának módosítása — a kettős kúp egymást ki2 támasztó hatása alapján, az ennek következtében létrejövő kordszögek a membránt a káros deformációk ellen merevebbé teszik, mint ahogy sima lemeznél merevebb a bordás lemez — lehetővé teszi a technika jelenlegi állásából eredő hátrányok kiküszöbölését, és a találmány szerinti kialakítás az ismert diagonál kereszterősítéses légrugómembránoknál előnyösebb tulajdonsággal bíró légrugó-gumimembránt eredményez.

A találmány szerinti megoldás tehát elsősorban a külső megtámasztást tartalmazó megoldásokhoz viszonyítva már lényegesen korszerűbb, a szövetvázzal együtt vulkanizált kerületirányú vagy alkotóirányú erősítőbetétekkel merevített légrugómembránokat fejleszti tovább, és ezek rugózási paramétereit javítja.

Az eddig ismert és általánosan alkalmazott gördülőmembrán-profilok szemléltetését célozzák az 1—3. ábrák.

Az 1. ábrán szemléltetett, dugattyún gördülő 2 gördülőmembránra az jellemző, hogy egy palásttal van ellátva. Megfigyelve a gördülőmembrán-profil kialakítását, megállapítható, hogy a hengeres membrán H magassága egyenlő vagy kisebb a D átmérőnél, vagyis a H és D viszony

H — 1, előnyösen 0,65—1.

D

Ennél a megoldásnál a korderősítés legalább két, egymást keresztező betétből készül. A membrán átmérője a rugózás alatt változik, úgy, hogy a palást alatti szakaszon állandó marad, a merevítés nélküli szakaszokon viszont növekszik, a felépített, kivulkanizált membrán betéteinek kordszöge pedig 40—50° lehet.

Ez az 1. ábrán szemléltetett membránprofil viszonylag szűk alkalmazási területen, csak autóbuszok esetében kerülhet felhasználásra. Hátránya, hogy kirugózott (terhelés nélküli) állapotban a palást gyakran lecsúszik, ezért mind a membrán, mind pedig a palást hamar tönkremegy.

A 2. ábrán bemutatott, a betétekben egyensúlyi szögben levő kordszálakat tartalmazó, adott esetben egyik oldalán kúpos megoldásra jellemző, hogy a 2 hengeres (vagy egyik végén kúpos) membrán H hossza egyenlő vagy nagyobb a D átmérőnél; azaz H = D és H = 1—2 D.

A membránprofil szögei: y_t és y_a = 90° vagy y, = 90° és τ, = = 85—75°.

Az alkalmazott korderősítés ez esetben is legalább két, egymást keresztező betétből áll és terheléskor, túlnyomás alatt a kordszálak a hosztengellyel olyan szöget zárnak be, hogy az átmérő nagymértékben ne változzon (egyensúlyi szög).

Ez a kialakítás már lényegesen jobb, mint az

1. ábrán szemléltetett palástos megoldás, azonban terhelés nélküli állapotban ennél is létrejön az említett gyűrődés.

A korábbiakban már hivatkozott 167 387 szá mú magyar szabadalmi leírás szerinti megoldásra vonatkozik a 3. ábra. Ennél a gördülőmembránnál a H magasság és a D átlag átmérő viszonya

H

Η | ----= 0,65—2; = y₂;

1-Btlag

D, D,, D_a >D_a.

Az ábrán látható 1 szakasz merevítő rendszerének segítségével ennél a megoldásnál sikerült csökkenteni a már említett begyűrődést, azonban nem lehetett még ezáltal sem teljesen kiküszöbölni. így tehát még ennek az egyébként igen előnyös megoldásnak is hátránya, hogy véglegesen nem tudta megszüntetni a kirugózásnál (terheletlen állapotban) létrejövő beszívódást, továbbá a bevulkanizált övvégeken kialakuló feszültséggyűjtő vonal meghibásodást idézhet elő.

Ismeretes továbbá olyan gumimembrán-profilkialakítás, amelynél a membrán pereme kifelé hajlik és a befogó .fémszerkezettel nem oldható kapcsolatban van. A membrán működő szakasza ebben az esetben ugyancsak hengeres és a már ismertetett hátrányok szintén fennállnak.

A találmány szerinti megoldásnál az előző, ismert kialakítások hátrányait úgy küszöböljük ki, hogy olyan membránt alkalmazunk, amelyre túlnyomás nélküli, vagyis alapállapotban az alkotó mentén változó átmérők jellemzőek, mely átmérők a membrán alsó és felső peremeitől kiindulva és egymástól eltérő mértékben növekedve, a profilt kettős csonkakúpként határozzák meg.

A találmány szerinti gördülőmembrán erősítő rendszerére az jellemző, hogy legalább két, egymást keresztező szálakat tartalmazó betétből áll, amelynél a kordszög értéke (kordszög a membrán vizsgált pontján keresztülmenő, a membrán fő forgástengelyére merőleges síkban a vizsgált ponthoz húzott érintő és a kordszál között bezárt szög) a membránprofil alkotója mentén állandóan változik; a legnagyobb átmérőtől kiindulva — ahol a kordszög 25°—40° — egyik irányban 40°—50°-ig, a másik irányban pedig 50°—60°-ig.

A találmány szerinti megoldást közelebbről a 4. ábra szemlélteti.

Az ábrán a terhelés nélküli állapot látható, amikor is az alkotó mentén az átmérők a 2 membrán felső peremétől is és alsó peremétől is közép felé növekszenek, mégpedig különböző mértékben, egy közös, maximális átmérő eléréséig. A találmány szerinti gördülőmembrán H magassága célszerűen 0,25—2,5 D max. átmérőnek felel meg. Az átmérő az alkotó mentén végig változik. A két perem között D max. szélső értéket veszi fel. A két csonkakúp kúpossága eltérő, azaz a gördülőmembrános légrugó hossztengelyével az alkotón levő legnagyobb átmérőt érintve húzott párhuzamos, illetőleg a kúpalkotó meghosszabbított vonala által bezárt szög a légrugó felső szakaszánál yi, az alsó szakaszánál γ₂, ahol γ_ι — 1—5°, y₂ = 2—10° és y, ~ 2 y„ 7»·

A találmány szerinti gördülőmembrán anyaga lehet natúr vagy szintetikus kaucsuk, a textil váz műselyem, poliamid, üveg, illetve acélszál.

A fentiek szerinti membránprofil és az erősí5 tő betétek alkotó mentén változó szögértéke egyszerű módon előnyösen befolyásolja a membrán üzemelését, csökkenti a szövetváz kifáradását, ellenállóvá teszi a szélsőséges állapotok ked' vezőtlen hatásának, mindezt a falvastagság nö10 velése, járulékos betétek illetve merevítő palást alkalmazása nélkül. A találmány szerinti membrán nyomás alá helyezéskor és rugózás közben külső átmérőjét csak bizonyos mértékig növeli, a nem gördülő felületén az átmérőnövekedés mér15 sékeltebb, kirugózott állapotban elhelyezkedése stabilabb. Káros gyűrődés, befelé deformálódás nem lép fel.

A találmány szerinti gördülőmembrán előnye továbbá, hogy nagymértékben csökkenthető ál20 tala a káros nyomó-igénybevétel, mert elsősorban a húzás dominál, ugyanakkor a membrán falvastagsága is kisebb, mint az ismert megoldások esetében, így a nyomó és hajtogató deformáció által okozott melegedés és annak káros kö25 vetkezményei is elkerülhetők.

A gördülőmembrán-profil alkotója mentén az átmérők állandó változtatásával a legkedvezőbb erősítő hatást érjük el, minthogy az erősítő betétekben kialakuló kordszögek is változnak, még30 pedig a legnagyobb átmérőtől mindkét irányban aszimmetrikusan.

Ily módon a gördülőmembrános légrugó felhasználási területe nagymértékben megnövekszik. A találmány szerinti gördülőmembránt tar35 talmazó légrugó autóbusztól nyergesvontatóig a legkülönfélébb gépjárműveknél optimális rugózást, önlengésszámot és emelőként való üzemelést biztosítva alkalmazható, külön palást, öv, vagy egyéb járulékos elem nélkül.

Claims (4)

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Gördülőmembrán, légrugókhoz, azzal jel-

45 1 e m e z v e, hogy túlnyomás nélküli állapotban átmérői az alkotó mentén változnak, úgy, hogy a membrán (2) alsó és felső peremeitől kiindulva, egymástól eltérő mértékben növekedve a profilt kettős csonkakúpként határozzák meg, és a

50 membrán célszerűen legalább két, egymást keresztező szálakat tartalmazó betéttel rendelkezik, melyeknél a kordszög értéke a membránprofil alkotója mentén állandóan változik.

2. Az 1. igénypont szerinti gördülőmembrán

55 kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a membrán (2) legalább két, egymást keresztező szálakat tartalmazó betéttel rendelkezik, ahol a kordszög értéké az alkotó mentén úgy változik állandóan, hogy a legnagyobb átmérőtől kiindulva — aho¹

60 értéke 25°—40° — egyik irányban 40°—50°-ig, a másik irányban pedig 50°—60°-ig növekszik.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti gördülőmembrán kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy hossztengelyével az alkotón levő legnagyobb át-

65 mérőt érintve húzott párhuzamos, illetőleg a kúp3

-3180404 alkotó meghosszabbított vonala által bezárt, a légrugó felső szakaszán a hossztengelyre merőleges síkban vett n szög = 1°—5°, az alsó szakaszán a hossztengelyre merőleges síkban vett γ₂ szög 2°—10° és γ₂ = 2 γ₂.

4. A megelőző igénypontok bármelyike szerinti gördülőmembrán kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy magassága 0,5—2,5 átmérőnek felel meg és a magasság (H) és az átmérő (D) vi5 szonya HáD.