ITMI940575A1

ITMI940575A1 - Ammortizzatore operante selettivamente nella frequenza

Info

Publication number: ITMI940575A1
Application number: IT000575A
Authority: IT
Inventors: Knecht Heinz; Lenze Joachim; Schalles Walter
Original assignee: Fichtel & Sachs Ag
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-09-25
Also published as: ES2115434A1; FR2703744B1; FR2703744A1; CN1078145C; US5477947A; JP3074434B2; IT1271171B; JPH06307485A; CN1098174A; ITMI940575A0; ES2115434B1; BR9401438A

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Ammortizzatore operante selettivamente nella frequenza"

Riassunto del trovato

Ammortizzatore operante selettivamente nella frequenza, in particolare per autoveicoli, costituito di un cilindro di lavoro, riempito con un liquido di smorzamento, ed il quale mediante un pistone, fissato ad un'asta di pistone e presentante valvole di strozzatura, è suddiviso in due spazi di lavoro. Per l'adattamento di ammortizzamento ottimale negli intervalli di frequenza rilevanti negli autoveicoli, al cilindro sono associate per lo meno due capacità idrauliche, delle quali una è collegata, attraverso una induttanza idraulica, con lo spazio di lavoro superiore.

(Figura 1)

Descrizione del trovato

L'invenzione si riferisce ad un ammortizzatore operante selettivamente nella frequenza, costituito di un cilindro di lavoro riempito con un liquido di smorzamento ed il quale è suddiviso in due spazi di lavoro da un pistone fissato ad un'asta di pistone e presentante valvole di strozzatura .

Sono già noti ammortizzatori operanti in funzione della frequenza (per esempio domanda di brevetto tedesco DE-OS 40 29 596), con i quali è possibile smorzare fortemente, per via meccanica, le due frequenze proprie caratteristiche della carrozzeria del veicolo e delle ruote del veicolo. Per ottenere ciò, tanto nell'asta di pistone cava, quanto anche in una conduttura di bipasso, disposta parallelamente rispetto al cilindro esterno dell'ammortizzatore, sono previsti cosiddetti oscillatori monomassa. Questi sono costituiti da rispettivamente un corpo inerziale spostabile assialmente e da collegamenti molleggianti fissati ad esso. In relazione a ciò i corpi inerziali consentono nelle loro posizioni di riposo, come pure in presenza di piccoli scostamenti, il passaggio di liquido dalla camera di lavoro superiore a quella inferiore e intercettano questo passaggio non appena essi oscillano in risonanza. Le frequenze di risonanza dei sistemi dei corpi inerziali sono accordate sulle frequenze proprie, ovvero di risonanza, del veicolo .

Inoltre sono noti dispositivi per lo smorzamento di svolgimenti di movimenti (per esempio domanda di brevetto tedesco DE-OS 40 24 966) nei quali un carico dinamico di ruota è riducibile, mediante intervento nell'elemento di smorzamento per mezzo di un aumento, dipendente dalla frequenza, della rigidità elastica passiva dell'elemento di molla, per variare i carichi dinamici delle ruote nel senso di una diminuzione.

Il compito dell'invenzione è quello di realizzare un ammortizzatore semplice ed economico per autoveicoli, nel quale negli intervalli di frequenza rilevanti per il veicolo, le oscillazioni vengono smorzate con adattamento ottimale e le oscillazioni del veicolo di altre frequenze vengono smorzate in modo chiaramente minore, senza che debba essere impiegato un dispendio addizionale, come elettronica, sensorica, ovvero complesso di sensori, e cosi via .

Per la soluzione di questo compito si prevede, secondo l'invenzione, che al cilindro di lavoro sono associate per lo meno due capacità idrauliche, delle quali una è collegata, attraverso una induttanza idraulica, con la camera di lavoro inferiore.

In questa esecuzione è vantaggioso il fatto che con componenti idraulici passivi le oscillazioni del veicolo nell'intervallo della frequenza propria delle ruote e della carrozzeria possono essere smorzate in modo ottimale. Le oscillazioni del veicolo di altre frequenze vengono smorzate in modo considerevolmente più piccolo. In tal modo viene conseguita una confortevolezza di marcia molto evidente, conservando la sicurezza di marcia, con il vantaggio che non deve essere sostenuto alcun dispendio in sensorica, elettronica, logica, plausibilità e sorveglianza di sicurezza, come per esempio in sistemi con regolazione elettronica della forza di smorzamento.

Conformemente ad un'ulteriore conformazione si prevede che per lo meno una capacità è collegata con lo spazio di lavoro inferiore.

In modo vantaggioso componenti idraulici passivi, come per esempio elementi tubolari, vengono dimensionati come portanti di energia cinetica (induttanze idrauliche) ed accumulatori idraulici vengono dimensionati come portanti di energia potenziale (capacità idrauliche) e resistenze idrauliche vengono dimensionate come utenze di energia, in forma di una rete idraulica complessa, ed essi vengono inseriti in modo tale che come effetto di sommatoria si imposta uno smorzamento selettivo nella frequenza.

Conformemente ad una caratteristica sostanziale si prevede che al cilindro di lavoro sono associate tre capacità idrauliche. In relazione a ciò si prevede vantaggiosamente che lo spazio di lavoro superiore è munito di una capacità idraulica e che lo spazio di lavoro inferiore è munito di due capacità idrauliche.

In uno sviluppo dell'invenzione come capacità idraulica si prevede un accumulatore idraulico precaricato con gas compresso .

Un'ulteriore forma di esecuzione prevede che la capacità dello spazio di lavoro superiore è eseguita assialmente come spazio di compensazione precaricato con gas compresso e delimitato dallo spazio di lavoro superiore attraverso un pistone di separazione. In relazione a ciò è vantaggioso il fatto che in linea di principio può essere utilizzato lo spazio di compensazione previsto in un ammortizzatore a gas compresso monotubo.

Uno sviluppo prevede che una delle capacità è eseguita come capacità meccanica. In relazione a ciò vantaggiosamente come capacità meccanica si può prevedere un elemento elastico di gomma.

Una forma di esecuzione preferita prevede che come induttanza idraulica viene previsto un collegamento di corrente. In modo vantaggioso il collegamento di corrente è in tal caso eseguito come conduttura tubolare e/oppure conduttura flessibile.

Un'altra forma di esecuzione prevede che lo spazio di compensazione è disposto radialmente. In relazione a ciò è vantaggioso il fatto che il pistone di separazione è eseguito come pistone di separazione anulare.

Conformemente ad una forma di esecuzione vantaggiosa si prevede che per lo meno una capacità circonda coassialmente lo spazio di lavoro. In relazione a ciò è vantaggioso il fatto che per lo meno una parte della parete di separazione della capacità è eseguita elasticamente.

Esempi di esecuzione preferiti dell'invenzione sono illustrati schematicamente nel disegno.

In particolare mostrano:

la figura 1 una costruzione di principio di un ammortizzatore operante selettivamente nella frequenza con conformazioni nelle figure la e lb,

la figura 2 uno schema circuitale operativo dell 'ammortizzatore illustrato in figura 1,

la figura 3 un circuito idraulico risultante dalla figura 2, e

la figura 4 risultati di misura dell 'ammortizzatore illustrato in figura 1.

In figura 1 è illustrata la costruzione di principio di un ammortizzatore, nella quale lo spazio di lavoro 1 è suddiviso in due spazi di lavoro la e lb mediante un pistone 8 fissato ad un'asta di pistone 9. Da un punto di vista di base idraulicamente si tratta di un sistema di ammortizzatore a gas compresso monotubo, nel quale nella parte superiore del cilindro di lavoro 3 è previsto uno spazio di compensazione 2 riempito con gas ed il quale è separato dallo spazio di lavoro inferiore lb mediante un pistone di separazione 10. Il pistone 8 è munito di resistenze reali 7 per la produzione dello smorzamento, ovvero ammortizzazione, di trazione, rispettivamente di pressione .

Lo spazio di lavoro inferiore la è collegato, da un lato, con un accumulatore idraulico 6 e, dall'altro lato, attraverso un collegamento di corrente 4, con un accumulatore idraulico 5.

L'intero sistema idraulico è costituito in tal modo delle capacità Chi (accumulatore idraulico 5), Ch2 (accumulatore idraulico 6) e Ch3 (accumulatore idraulico 2), di una induttanza Lh (collegamento di corrente 4) e delle resistenze idrauliche Rhz e RhD integrate nel pistone 8 (valvole di strozzatura 7) e forma, con riferimento alla terminologia elettronica, una rete idraulica.

Questo ammortizzatore lavora secondo il seguente principio operativo. La forza di sommatoria F fornita verso l'esterno risulta sempre dalla differenza di pressione (p2 - pi) e dalla pressione pi rispettivamente presente. Nello stadio di trazione p2 è maggiore di pi, nello stadio di pressione p2 è minore di pi. Queste differenze di pressione risultano dalle correnti volumetriche, imposte dal funzionamento della rete idraulica, in caso di movimento relativo dell'asta di pistone 9 rispetto al cilindro di lavoro 3. Le forze di smorzamento vengono determinate dalla corrente volumetrica percentuale, la quale scorre attraverso le valvole di strozzatura 7 nello stadio di trazione, rispettivamente in quello di pressione. Per realizzare per esempio un elevato smorzamento alle frequenze di risonanza, rispettivamente bande di risonanza, caratteristiche e rilevanti per il veicolo (intervallo di frequenza propria delle ruote e della carrozzeria), si deve provvedere a che, a queste frequenze, attraverso le valvole di strozzatura 7 pervenga una corrente volumetrica corrispondentemente grande. Nel caso di altre frequenze si deve mettere a disposizione della valvola di strozzatura 7 una corrente volumetrica corrispondentemente minore.

Il principio operativo menzionato precedentemente è realizzato con componenti idraulici passivi in unione con una adatta tecnica circuitale, ovvero di commutazione, idraulica, laddove ciò viene denominato nel seguito col termine di rete.

La figura 2 mostra il circuito operativo, la figura 3 lo schema idraulico risultante dallo stesso. La rete presenta due punti di risonanza caratterisici . Considerati isolatamente, l'induttanza di tubo Lhl con la capacità Chi e con lo smorzamento di conduttura tubolare Rhl forma un circuito oscillante idraulico in serie con l'impedenza Zi dipendente dalla frequenza (primo risonatore).

La capacità Ch2 forma con la resistenza Rh2 l'impedenza in serie Z2. Le impedenze ZI e Z2 sono collegate in parallelo e formano un circuito risonante in parallelo (secondo risonatore). Le resistenze di smorzamento RhZ e RhD sono parimenti collegati in parallelo alle impedenze ZI e Z2.

In ZI in corrispondenza del punto di risonanza si trova un minimo di impedenza, dovuto al circuito in serie, per cui in questo punto scorre la corrente volumetrica maggiore possibile (primo punto di risonanza) . Nel circuito risonante in parallelo in presenza di risonanza si ha un massimo di impedenza, per cui ivi si presenta la corrente volumetrica più piccola possibile (secondo punto di risonanza). Secondo la figura 1 i componenti sono dimensionati in modo tale che il primo punto di risonanza si trova esattamente tra le due frequenze di risonanza caratteristiche di un autoveicolo. Ivi al pistone 8 viene sottratto un massimo di corrente volumetrica, perchè l'impedenza Zi contiene un minimo, il che equivale ad uno smorzamento più piccolo.

Il secondo punto di risonanza si trova nell'intervallo della frequenza propria delle ruote. Ivi, in seguito alla risonanza di parallelo, è presente un massimo di impedenza, con la qual cosa il pistone 8 ha nuovamente a disposizione la corrente volumetrica massimale, il che porta nuovamente allo smorzamento massimale. A frequenza crescente la reattanza induttiva XLh intercetta sempre più la corrente volumetrica nell'elemento ZI, mentre nello stesso tempo diminuisce in continuo la reattanza capacitiva XCh2. In tal modo al pistone 8 viene sottratta sempre più corrente volumetrica, e la forza di smorzamento, nel campo al di sopra della frequenza propria delle ruote, a frequenza crescente diviene nuovamente più piccola.

La tabella sottostante, riferentesi al diagramma della figura 4 mostra i risultati di misura delle serie di misurazioni di un prototipo, misurati su un pulsometro idraulico adatto. In questo diagramma le forze di smorzamento F[N] sono illustrate linearmente sulla frequenza ad una velocità di controllo costante di 0,52 m/s. Si riconosce chiaramente i massimi di smorzamento raggiunti nei due intervalli caratteristici delle frequenze proprie, il minimo di smorzamento tra i due intervalli di frequenze proprie, come pure lo smorzamento diminuente a frequenza crescente oltre la frequenza propria delle ruote.

Rivendicazioni

1. Ammortizzatore operante selettivamente nella frequenza, costituito di un cilindro di lavoro riempito con liquido di

Claims

smorzamento ed il quale è diviso in due spazi di lavoro da un pistone fissato ad un'asta di pistone e presentante valvole di strozzatura, caratterizzato dal fatto che al cilindro di lavoro (3) sono associate per lo meno due capacità (Ch) idrauliche, una delle quali è collegata, attraverso una induttanza (Rh) idraulica, con lo spazio di lavoro la inferiore.
2. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che per lo meno una capacità (Ch) è collegata, attraverso una induttanza idraulica (Rh), con lo spazio di lavoro (la) inferiore.
3. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che al cilindro di lavoro (3) sono associate tre capacità idrauliche (Chi, Ch2, Ch3).
4. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che lo spazio di lavoro superiore (lb) è munito di una capacità idraulica (Ch3) e lo spazio di lavoro (la) inferiore è munito di due capacità idrauliche (Chi, Ch2).
5. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che come capacità idraulica (Ch) è previsto un accumulatore idraulico (5, 6) precaricato con gas compresso.
6. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la capacità (Ch) dello spazio di lavoro (lb) superiore è eseguita assialmente come spazio di compensazione (2) precaricato con gas compresso e delimitato, attraverso un pistone di separazione (0), dallo spazio di lavoro (lb) superiore.
7. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una delle capacità (Ch) è eseguita come capacità meccanica.
8. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 6, caratteriz zato dal fatto che come capacità meccanica è previsto un elemento elastico di gomma.
9. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che come induttanza (Lh) idraulica è previsto un collegamento di corrente (4).
10. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che come collegamento di corrente (4) è prevista una conduttura tubolare rigida e/oppure una conduttura flessibile.
11. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che lo spazio di compensazione (2) è disposto radialmente.
12. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il pistone di separazione (10) è eseguito come pistone di separazione anulare.
13. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che per lo meno una capacità (Ch) circonda coassialmente lo spazio di lavoro (3).
14. Ammortizzatore secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che per lo meno una parte della parete divisoria della capacità (Ch) è eseguita elasticamente .