PL214393B1 - Układ zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora hydraulicznego - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214393 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 383020 ^{(51) Int.Cl.}

B60G 13/08 (2006.01) F16F 9/34 (2006.01) F16K 15/08 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 27.07.2007

Opis patentowy przedrukowano ze względu na zauważone błędy (54)

Układ zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora hydraulicznego

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 02.02.2009 BUP 03/09	(73) Uprawniony z patentu: KORPUS MAREK ANDRZEJ, Warszawa, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.07.2013 WUP 07/13	(72) Twórca(y) wynalazku: MAREK ANDRZEJ KORPUS, Warszawa, PL

PL 214 393 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora hydraulicznego oraz w tłokach amortyzatorów w układach sprzężonych i częściowo sprzężonych pojazdów jednośladowych i wielośladowych.

Znane są zawory zwrotne, na przykład stosowane w układach hydrauliki siłowej, które wstrzymują otwarcie przepływu, ograniczają przepływ lub zamykają przepływ płynu hydraulicznego w jednym kierunku. Przy czym, przez stosowanie obciążenia sprężyną naciskową ustalone są wartości ciśnienia przepływu płynu, powyżej którego zawór ma otwierać, ograniczać lub zamykać przepływ płynu. Zaworem zwrotnym nawiązującym funkcją działania do proponowanego wynalazku jest, powszechnie stosowany ciśnieniowy zawór przeciążeniowy stosowany w instalacjach hydrauliki siłowej. Elementem nawiązującym do wynalazku, jest konstrukcja zaworu zwrotnego obciążona sprężyną naciskową. Powyżej ustalonego ciśnienia płynu, ciśnienie wymusza sprężynę zwalniając nacisk zaworu, otwierający zawór zwrotny przepływu płynu w trybie awaryjnym do zbiornika wyrównawczego płynu, zmniejszający ciśnienie do bezpiecznej wielkości.

Przykładem zastosowania zaworu z ustaloną wielkością ciśnienia płynu hydraulicznego przepływającego przez tłok amortyzatora hydraulicznego, stosowanego w pojeździe mechanicznym jest zaprezentowany, na przykład w czasopiśmie Auto Technika Motoryzacyjna z czerwca 2006 roku. W amortyzatorze firmy Koni o nazwie Frequency Selective Damping w formie pierścienia płytki opartej na sprężynie. Płytka jest zaworem ograniczającym przepływ płynu hydraulicznego przez tłok amortyzatora. Ugięcie sprężyny jest czynnikiem ustalającym wielkość ciśnienia, przy którym jest zwiększony przepływ płynu przez tłok amortyzatora. Tak jest przy, względnie szybkim wybiciu amortyzatora, wymuszającym względnie wysokie ciśnienie przepływu, otwierające zawór przez wymuszenie płytką na sprężynę.

Istotą wynalazku jest układ zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora hydraulicznego z kulką lub z pierścieniem płytki zamykającej przepływ płynu hydraulicznego z pierścieniami zaworów ugięcia i wybicia przylegającymi do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia dystansowego.

Zaletą stosowania układu zaworów zwrotnych w tłokach, jest odmiana tłoka z osobną nastawą współczynnika tłumienia dla wymuszeń nadwozia, wynikłych z niskoczęstotliwościowych przechyłów dla amortyzatora w działaniu niezależnym od sprzężenia hydraulicznego.

Ponadto, praktycznie nieograniczony współczynnik tłumienia w warunkach niskoczęstotliwościowych wymuszeń siłami odśrodkowymi na nadwozie, umożliwiający współpracę amortyzatorów w układach sprzężenia hydraulicznego.

Inną zaletą stosowania układu zaworów w tłokach w układach sprzężenia hydraulicznego amortyzatorów jest wykorzystanie efektu wyparcia płynu hydraulicznego przez tłoczyska amortyzatorów wymuszonych, wysokoczęstotliwościowymi wymuszeniami, jako sposób ograniczenia wzbudzeń rezonansowych zawieszenia, zwłaszcza o mniejszej charakterystyce tłumienia amortyzatorów.

Przedmiot wynalazku jest zobrazowany na rysunkach ośmiu figur.

Na rysunku figury pierwszej jest sam tłok amortyzatora hydraulicznego, wyposażony w kulkę zaworową. Na rysunku figury drugiej jest sam tłok amortyzatora hydraulicznego, wyposażony w pierścień płytki zamykającej. Na rysunku figury trzeciej przedstawione są dwa amortyzatory w układzie sprzężenia hydraulicznego. Na rysunku figury czwartej są dwa układy sprzężenia hydraulicznego, na przykładzie zastosowania w pojeździe czterokołowym. Na rysunku figury piątej są dwa układy sprzężenia hydraulicznego do zastosowania w podwoziu trójosiowym. Na rysunku figury szóstej jest przykład sprzężenia trzech amortyzatorów hydraulicznych. Na rysunku figury siódmej jest przykład sprzężenia trzech amortyzatorów hydraulicznych z innym sposobem połączenia ze zbiornikiem wyrównawczym. Na rysunku figury ósmej jest przykład zastosowania układu zaworów zwrotnych w tłoku w układzie sprężyn resorujących, częściowo sprzężonych, znanego z patentu polskiego o numerze 1 73360.

Układ zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora jest urządzeniem hydraulicznym, więc tłoki tych amortyzatorów, komory nad i pod tymi tłokami w rurach amortyzatorów, przewody, zawory odpowietrzające oraz zawory zwrotne ze zworkami ograniczników przepływu płynu, przedstawione w poniższej części opisu i na schematach sprzężenia instalacji hydraulicznych, przedstawionych na rysunkach figur 3, 4, 5, 6, 7 i 8 są w całości wypełnione płynem.

Ponadto, przyłącza nadtłokowe i przyłącza podtłokowe amortyzatorów, wymienione w opisie są urządzeniami hydraulicznymi oraz zaprezentowane na wymienionych rysunkach przewody są przewodami hydraulicznymi, a pod pojęciem płynu występuje płyn hydrauliczny.

PL 214 393 B1

Na rysunku figury 1 przedstawiona jest budowa układu zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora, przedstawiona w przekroju.

W otworze górnej, wewnętrznej płaszczyzny tłoka 1 amortyzatora, od spodu, połączeniem gwintowanym zamocowana jest płyta cokołu 4, a powyżej płaszczyzny płyty jest wycięte gniazdo spiralnej sprężyny 5 zaworowej o zwojach końcowych przyłożonych i szlifowanych. Cokół 4 w centralnej części płyty ma pionowy otwór 2 przepływowy, do którego są doprowadzone poziome otwory 3, wewnątrz płyty cokołu 4. Pomiędzy wyciętą, płaską krawędzią pod otworem wewnątrz tłoka 1 w jego środkowej części a płaszczyzną gwintowanej tulei kołnierza tłoczyska 16 jest oparty nieruchomy, okrągły pierścień 9 dystansowy z otworem. Od góry, do płaszczyzny pierścienia 9 dystansowego przylega zewnętrzny kołnierz ruchomego pierścienia 7 zaworu zwrotnego wybicia. Pierścień 7 posiada wyprowadzoną do góry tulejkę, która jest częścią tego pierścienia 7. Wewnątrz pierścienia 7, wzdłuż jego osi pionowej jest otwór 6 przepływowy. Na dolnej płaszczyźnie zewnętrznego kołnierza tulejki, od góry pierścienia 7 jest dolne gniazdo sprężyny 5 zaworowej. Sztywność sprężyny 5 rozpartej pomiędzy gniazdem pod płytą cokołu 4 a gniazdem na pierścieniu 7 wymusza ze stałą siłą nacisk tego pierścienia 7 do górnej płaszczyzny pierścienia 9 dystansowego.

Tłok 1 jest połączony z tłoczyskiem 16 połączeniem gwintowanym.

Od spodu, do płaszczyzny pierścienia 9 dystansowego przylega zewnętrzny kołnierz ruchomego pierścienia 10 zaworu zwrotnego ugięcia. Pierścień 10 posiada wyprowadzoną do dołu tulejkę, która jest częścią tego pierścienia 10. Wewnątrz pierścienia 10, wzdłuż jego osi pionowej jest otwór 12 przepływowy. Na górnej płaszczyźnie zewnętrznego kołnierza tulejki, od spodu pierścienia 10 jest gniazdo spiralnej sprężyny 11 zaworowej o zwojach końcowych przyłożonych i szlifowanych. W otworze na dnie górnej, wydrążonej części tłoczyska 16, od góry połączeniem gwintowanym zamocowana jest płyta cokołu 15, a poniżej płaszczyzny płyty jest wycięte dolne gniazdo sprężyny 11 zaworowej. Sztywność sprężyny 11 rozpartej pomiędzy gniazdem pod pierścieniem 10 a gniazdem na płycie cokołu 15 wymusza ze stałą siłą nacisk tego pierścienia 10 do spodniej płaszczyzny pierścienia 9 dystansowego. Cokół 15 w centralnej części płyty ma pionowy otwór 14 przepływowy, do którego są doprowadzone poziome otwory 13, wewnątrz płyty cokołu 15. Ponadto, pionowy otwór 14 cokołu 15 ma połączenie z poziomymi otworami w tłoczysku 16.

Wysokości tulejek pierścieni 7 i 10 są elementami wielkości ugięcia sprężyn 5 i 11, ustalającymi wielkości szczelin, wymuszonych otwarciem układu zaworów zwrotnych pomiędzy płaszczyznami pierścienia 9 dystansowego a kołnierzami pierścieni 7 i 10, ponadto ustalającymi wielkość prześwitu między zwojowego, odpowiedniego dla zachowania ich wytrzymałości zmęczeniowej.

Kulka 8, jako element ruchomy pomiędzy pierścieniami 7 i 10 jest wewnątrz otworu pierścienia 9 dystansowego. Średnica kulki 8 jest większa od średnicy otworu 6 przepływowego w pierścieniu 7 oraz jest większa od średnicy otworu 12 przepływowego w pierścieniu 10, lecz jest mniejsza od średnicy otworu pierścienia 9 dystansowego.

Powierzchnia przekroju otworu pierścienia 9 dystansowego, pomniejszona o powierzchnię przekroju poziomego tej części kulki 8, której część jest wewnątrz najmniejszej średnicy otworu pierścienia 9 dystansowego, w momencie wymuszenia przez tą kulkę 8 pierścienia 7 do góry lub w momencie wymuszenia przez tą kulkę 8 pierścienia 10 do dołu jest powierzchnią przekroju strumienia płynu przepływającego przez układ zaworów zwrotnych. Przy czym, strumień płynu przepływający przez szczelinę pomiędzy kołnierzami pierścieni 7 lub 10 a górną lub spodnią płaszczyzną pierścienia 9 ma kształt wycinka stożka o kącie nachylenia stożka, wymuszonym kątem nachylenia górnej lub spodniej płaszczyzny pierścienia 9 względem osi pionowej tłoka 1. Powierzchnia przekroju poziomego otworu pierścienia 9, pomniejszona o powierzchnię części przekroju kulki 8 jest nie mniejsza od powierzchni przekroju strumienia płynu przepływającego przez szczelinę, pomiędzy kołnierzami pierścieni 7 lub 10 a górną lub spodnią płaszczyzną pierścienia 9, a także jest nie mniejsza od powierzchni przekroju pionowego otworu 2 przepływowego w cokole 4 lub od powierzchni przekroju pionowego otworu 14 przepływowego w cokole 15 i jest nie mniejsza od sumy powierzchni przekrojów poziomych otworów 3 w cokole 4 lub od sumy powierzchni przekrojów poziomych otworów 13 w cokole 15 oraz jest nie mniejsza od powierzchni przekroju pionowego otworu 6 przepływowego w pierścieniu 7 lub od powierzchni przekroju pionowego otworu 12 przepływowego w pierścieniu 10, ponadto jest nie mniejsza od sumy powierzchni przekrojów poziomych kanałów w tłoczysku 16.

Stosunek powierzchni tłoka 1 do powierzchni przekroju strumienia płynu przepływającego przez szczelinę w układzie zaworów zwrotnych jest stałym współczynnikiem tłumienia amortyzatora. Kulka 8 wewnątrz otworu pierścienia 9 leży swobodnie na pierścieniu 10, nad jego otworem 12 i przy ciśnieniu

PL 214 393 B1 płynu wymuszającym na kulkę 8, jest ona elementem wykonawczym, zamykającym przepływ płynu przez układ zaworów zwrotnych lub przy większym ciśnieniu płynu wymuszającym na kulkę 8, jest ona elementem pośredniczącym w skokach, zwróconych naprzeciw siebie pierścieni 7 i 10, otwierającym przepływ płynu przez układ zaworów zwrotnych.

Pierścienie 7 i 10, przylegając do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia 9 dystansowego są układem dwu, zwróconych naprzeciw siebie zaworów zwrotnych w tłoku 1 amortyzatora, zależnych od siły nacisku sprężyn 5 i 11 zamykających lub otwierających przepływ płynu zewnętrznymi kołnierzami pierścieni 7 lub 10 w zależności od wielkości ciśnienia i kierunku przepływu płynu oraz od położenia kulki 8, współzależnej od kierunku przepływu płynu, zamykającej lub otwierającej przepływ płynu otworami przepływowymi 6 lub 12.

Stała siła nacisku sprężyn 5 i 11 na pierścienie 7 i 10, w warunkach wymuszeń sił odśrodkowych na nadwozie jest sposobem wykorzystania amortyzatora w funkcji siłownika hydraulicznego lub silnika hydraulicznego z jego praktycznie nieograniczonym współczynnikiem tłumienia i w tym celu jest elementem warunkowego blokowania wybicia górnego pierścienia 7 do góry lub warunkowego blokowania ugięcia dolnego pierścienia 10 do dołu. Funkcja siłownika hydraulicznego lub silnika hydraulicznego jest warunkiem wykorzystania amortyzatorów za pośrednictwem instalacji sprzężenia hydraulicznego do korekcyjnych ugięć tylnych amortyzatorów, wymuszających korekcyjne ugięcie tylnych sprężyn resorowych zawieszenia pojazdu.

Na rysunku figury 2 przedstawiona jest odmiana budowy układu zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora, przedstawiona w przekroju.

Wewnątrz tłoka 1, pomiędzy przestrzenią wewnątrz górnej części tłoka 1 a tłoczyskiem jest oparty nieruchomy pierścień 9 dystansowy z otworem. Wewnątrz tego otworu jest ruchomy pierścień płytki 18 zamykającej. Pierścień 17 zaworu wybicia i pierścień 19 zaworu ugięcia, naciskany sprężynami zaworowymi, przylegają do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia 9 dystansowego.

Płytka 18 leży swobodnie w otworze pierścienia 9, nad otworem pierścienia 19 i jest elementem wykonawczym, pośredniczącym w skokach, zwróconych naprzeciw siebie pierścieni 17 lub 19.

Pierścienie 17 i 19, oddzielone od siebie pierścieniem 9 dystansowym są układem dwu, zwróconych naprzeciw siebie zaworów zwrotnych w tłoku 1 amortyzatora, zależnych od siły nacisku sprężyn zaworowych i zależnych od położenia pierścienia płytki 18, zamykającej lub otwierającej przepływ płynu otworami przepływowymi w pierścieniu 17 lub 19, w zależności od kierunku przepływu płynu.

Przy czym, dopuszczalna jest odmiana tłoka 1 z rysunku figury 2 z nastawą współczynnika tłumienia dla wymuszeń nadwozia, wynikłych z niskoczęstotliwościowych przechyłów dla wersji amortyzatora w działaniu niezależnym od sprzężenia hydraulicznego.

Czynnikiem ustalającym nastawę współczynnika tłumienia amortyzatora jest wielkość otworu dławiącego przepływ płynu na środku płytki 18 zamykającej przepływ płynu, wzdłuż osi tłoka 1 amortyzatora.

W górnej części rury, w tej wersji amortyzatora jest zbiornik powietrza lub gazu, na przykład azotu pod ciśnieniem większym od atmosferycznego w celu wyrównania objętości tłoczyska.

Na rysunku figury 3 jest schemat pojedynczej instalacji sprzężenia przewodami dwu amortyzatorów, posiadających tłoki 1 wyposażone w układy zaworów zwrotnych, takie jak na rysunku figury 1 lub 2 do stosowania, na przykład w pojeździe jednośladowym.

Są to jednorurowe amortyzatory wyposażone w dławice uszczelniające z wyprowadzonym na zewnątrz tłoczyskiem z zainstalowanym tłokiem 1 wewnątrz rury amortyzatora.

Zgodnie z rysunkiem figury 3, amortyzatory A i B są wzajemnie sprzężone przewodami. Przyłącze 26 nadtłokowe amortyzatora A jest sprzężone przewodem z przyłączem 29 podtłokowym amortyzatora B. Przyłącze 27 podtłokowe amortyzatora A jest połączone przewodem z przyłączem 28 nadtłokowym amortyzatora B, a równoległy do tego przewodu odcinek przewodu, poprzez trójnik 23 połączony jest ze zbiornikiem 21 wyrównawczym płynu. Przy czym, uwzględniając rozmieszczone według rysunku figury 3 przyłącza 26 i 27 lub 28 i 29, przystosowujące amortyzatory do sprzężenia hydraulicznego, to, opisana wcześniej wersja amortyzatora z dopuszczalną odmianą tłoka 1 z rysunku figury 2 w działaniu niezależnym od sprzężenia hydraulicznego posiada takie przyłącza 26 i 27 lub 28 i 29 zamknięte.

Do zbiornika 21, przewodem 20 pneumatycznym doprowadzone jest powietrze lub gaz, na przykład azot, pod ciśnieniem większym niż atmosferyczne.

Do odcinka przewodu pomiędzy trójnikiem 23 a zbiornikiem 21, jest szeregowo połączony zawór 22 zwrotny, zbocznikowany zworką ogranicznika przepływu płynu.

PL 214 393 B1

Na odcinku przewodu pomiędzy przyłączem 27 podtłokowym amortyzatora A, a trójnikiem 23 jest zainstalowany zawór 24 zwrotny, zbocznikowany zworką ogranicznika przepływu płynu. Ponadto, równolegle do przewodów połączonych z przyłączami 27 i 26 amortyzatora A, za pośrednictwem trójników połączony jest zawór 25 odpowietrzający.

Zawór 25 odpowietrzający jest hydraulicznym zaworem zwrotnym - normalnie otwartym z dwukierunkowym zamknięciem przepływu. Jest to zawór odpowietrzający przewód sprzęgający amortyzator A z amortyzatorem B, zapewniający przepływ gazu, wytrąconego z płynu w wyniku kawitacji oraz zapewniający przepływ powietrza przenikającego do płynu od nieszczelności instalacji hydraulicznej. Korzystne jest, jeżeli odcinek instalacji hydraulicznej, na odcinku przewodu, pomiędzy górnym trójnikiem, do którego jest przyłączony zawór 25 a trójnikiem 23 jest ułożony poniżej tego trójnika 23, a zawór 25, gdy jest w pozycji pionowej. Przy względnie niewielkim ciśnieniu płynu, wymuszającym zamknięcie przepływu płynu przez układ zaworów zwrotnych w tłoku 1, przy względnie niewielkiej sile wymuszającej na amortyzator A lub B, płyn przemieszcza się, bezpośrednio przez zawór 25 odpowietrzający od lub do zbiornika 21 wyrównawczego w zależności od wynurzenia lub zanurzenia tłoczyska w rurze amortyzatora A lub B. Otwarty zawór 25 pozwala na skoki tłoków 1 amortyzatorów z pominięciem przepływu płynu w układzie sprzężenia hydraulicznego, wynikającego ze wzajemnego oddziaływania amortyzatorów A i B.

Warunkiem zamknięcia zaworów 25 odpowietrzających w dwóch pojedynczych układach sprzężenia jest wzrost siły wymuszonej siłą odśrodkową na nadwozie, przy zamkniętym przepływie płynu przez układy zaworów zwrotnych we wszystkich tłokach 1 amortyzatorów sprzężonych.

Na rysunku figury 4 jest zestawienie dwu pojedynczych instalacji sprzężenia przewodami czterech amortyzatorów w taki sposób jak w pojedynczej instalacji sprzężenia z rysunku figury 3, posiadających tłoki z układami zaworów zwrotnych, z pierścieniami zaworów zwrotnych ugięcia i wybicia przylegającymi do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia dystansowego, zgodnie z rysunkiem figury 1 lub 2, korzystne do stosowania w pojazdach dwuśladowych.

Z tym, że zamiast dwu osobnych zbiorników wyrównawczych płynu dla każdej, pojedynczej instalacji sprzężenia hydraulicznego, zastosowany jest jeden wspólny zbiornik 21 wyrównawczy, do którego przyłączony jest przewód 20 pneumatyczny doprowadzający powietrze lub, na przykład azot pod ciśnieniem większym niż atmosferyczne.

Amortyzator A z amortyzatorem A' oraz amortyzator B z amortyzatorem B' są sprzężone po przekątnych pojazdu.

Korzystne jest, jeżeli amortyzator A jest od przedniego lewego zawieszenia. Amortyzator A' jest od przedniego prawego zawieszenia. Amortyzator B' jest od lewego tylnego zawieszenia. Amortyzator B jest od prawego tylnego zawieszenia. Amortyzator A jest analogiczny z amortyzatorem A', a amortyzator B z amortyzatorem B'. Ponadto, przyłącza 26 i 27 amortyzatora A są analogiczne z przyłączami 26' i 27' amortyzatora A'. Zawór 25 odpowietrzający jest analogiczny z zaworem 25' odpowietrzającym. Przyłącza 28' i 29' amortyzatora B' są analogiczne z przyłączami 28 i 29 amortyzatora B. Zawory 22 i 24 oraz trójnik 23 są analogiczne z zaworami 22' i 24', a trójnik 23 jest analogiczny z trójnikiem 23'.

Na rysunku figury 5 jest zestawienie dwu pojedynczych instalacji sprzężenia przewodami sześciu amortyzatorów, posiadających tłoki z układami zaworów zwrotnych, z pierścieniami zaworów zwrotnych ugięcia i wybicia przylegającymi do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia dystansowego, zgodnie z rysunkiem figury 1 lub 2.

Korzystne do stosowania w pojazdach trójosiowych. Na przykład, w trójosiowym autobusie przegubowym lub w trójosiowej naczepie ciągnika siodłowego w zestawie transportu ciężarowego typu TIR.

Z tym, że tak jak w przypadku zestawu instalacji, według rysunku figury 4, zamiast dwu osobnych zbiorników wyrównawczych płynu dla każdej, pojedynczej instalacji sprzężenia hydraulicznego, to według rysunku figury 5 dwu pojedynczych instalacji sprzężenia, też zastosowany jest jeden wspólny zbiornik 21 wyrównawczy, do którego przyłączony jest przewód 20 pneumatyczny doprowadzający powietrze lub, na przykład azot pod ciśnieniem większym niż atmosferyczne.

Zgodnie z rysunkiem figury 5, do przewodów dwu pojedynczych instalacji sprzężenia amortyzatorów A z B oraz A' z B', tak jak na rysunku figury 4, do tego zestawu dwu instalacji sprzężenia przewodami czterech amortyzatorów, w taki sposób jak w pojedynczej instalacji sprzężenia z rysunku figury 3, dodatkowo za pośrednictwem trójników 30 i 31 oraz trójników 30' i 31' sprzężone są amortyzatory C i C'.

PL 214 393 B1

W taki sposób, że równolegle do przewodów od przyłączy 28 i 28' nadtłokowych amortyzatorów B i B' za pośrednictwem przewodów, od trójników 30 i 30' sprzężone są przyłącza 32 i 32' nadtłokowe amortyzatorów C i C', a równolegle do przewodów od przyłączy 29 i 29' podtłokowych amortyzatorów B i B' za pośrednictwem przewodów, od trójników 31 i 31' sprzężone są przyłącza 33 i 33' podtłokowe amortyzatorów C i C'.

Korzystne jest w konfiguracji instalacji sprzężenia sześciu amortyzatorów stosowanie pierwszej pary amortyzatorów A i A' do zawieszenia kół przednich autobusu i do zawieszenia pierwszej pary kół naczepy ciągnika siodłowego.

Na rysunku figury 6 jest schemat instalacji sprzężenia przewodami trzech amortyzatorów, posiadających układy zaworów zwrotnych, z pierścieniami zaworów zwrotnych ugięcia i wybicia przylegającymi do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia dystansowego, zgodnie z rysunkami figury 1 lub 2.

Instalacja składająca się z trzech amortyzatorów jest przeznaczona do zawieszenia motocykli i skuterów.

Zgodnie z rysunkiem figury 6, amortyzatory E i F są wzajemnie sprzężone przewodami.

Przyłącze 38 nadtłokowe amortyzatora E jest sprzężone przewodem z przyłączem 40 nadtłokowym amortyzatora F, a od tego przewodu, równolegle połączonego z trójnikiem 37 połączony jest przewód sprzężenia hydraulicznego do przyłącza 35 podtłokowego amortyzatora D, sprzęgającego hydraulicznie amortyzatory E i F z amortyzatorem D.

Przyłącze 39 podtłokowe amortyzatora E jest połączone przewodem z przyłączem 41 podtłokowym amortyzatora F, a równoległy do tego przewodu odcinek przewodu, poprzez trójnik 23 połączony jest ze zbiornikiem 21 wyrównawczym płynu oraz drugi, równoległy od tego samego przewodu odcinek przewodu, poprzez trójnik 36 połączony jest z przyłączem 34 nadtłokowym amortyzatora D, łączący go ze wspólnym zbiornikiem 21 wyrównawczym amortyzatorów E i F.

Do zbiornika 21, przewodem 20 pneumatycznym doprowadzone jest powietrze lub gaz, na przykład azot, pod ciśnieniem większym niż atmosferyczne.

Do odcinka przewodu pomiędzy trójnikiem 23 a zbiornikiem 21, jest szeregowo połączony zawór 22 zwrotny, zbocznikowany ogranicznikiem przepływu płynu.

Na odcinku przewodu pomiędzy przyłączem 39 podtłokowym amortyzatora E a trójnikiem 23. jest zainstalowany zawór 24 zwrotny, zbocznikowany ogranicznikiem przepływu płynu, a na odcinku przewodu pomiędzy przyłączem 41 podtłokowym amortyzatora F a trójnikiem 36, jest zainstalowany zawór zwrotny 24'', zbocznikowany ogranicznikiem przepływu płynu.

Ponadto, równolegle do przewodów połączonych do przyłączy 39 i 38 amortyzatora E, pomiędzy trójnikami połączony jest zawór 25 odpowietrzający oraz równolegle do przewodów połączonych z przyłączami 41 i 40 amortyzatora F, pomiędzy trójnikami połączony jest zawór 25'' odpowietrzający. Korzystne jest zastosowanie amortyzatorów E i F w teleskopach przednich motocykla lub skutera, a amortyzatora D w centralnie umieszczonym, tylnym zawieszeniu motocykla lub w tylnym zawieszeniu skutera.

Na rysunku figury 7 jest schemat instalacji sprzężenia przewodami trzech amortyzatorów, posiadających układy zaworów zwrotnych, z pierścieniami zaworów zwrotnych ugięcia i wybicia przylegającymi do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia dystansowego, zgodnie z rysunkami figury 1 lub 2.

Instalacja składająca się z trzech amortyzatorów jest do stosowania, na przykład w podwoziach lotniczych.

Od instalacji z rysunku figury 6 różni się sposobem przyłączenia amortyzatorów D, E i F do zbiornika wyrównawczego.

Zgodnie z rysunkiem figury 7, amortyzatory E i F są wzajemnie sprzężone przewodami.

Przyłącze 39 podtłokowe amortyzatora E jest sprzężone przewodem z przyłączem 41 podtłokowym amortyzatora F, a do tego przewodu, równolegle połączonego z trójnikiem 36 połączony jest przewód sprzężenia hydraulicznego do przyłącza 34 nadtłokowego amortyzatora D, sprzęgającego hydraulicznie amortyzator D z amortyzatorami E i F.

Przyłącze 38 nadtłokowe amortyzatora E jest połączone przewodem z przyłączem 40 nadtłokowym amortyzatora F, a równoległy do tego przewodu odcinek przewodu, poprzez trójnik 23 połączony jest ze zbiornikiem 21 wyrównawczym płynu oraz drugi, równoległy od tego samego przewodu odcinek przewodu, poprzez trójnik 37 połączony jest z przyłączem 35 podtłokowym amortyzatora D. łączący go ze wspólnym zbiornikiem 21 wyrównawczym amortyzatorów E i F.

PL 214 393 B1

Do zbiornika 21, przewodem 20 pneumatycznym doprowadzone jest powietrze lub gaz, na przykład azot, pod ciśnieniem większym niż atmosferyczne.

Do odcinka przewodu pomiędzy trójnikiem 23 a zbiornikiem 21, jest szeregowo połączony zawór 22 zwrotny, zbocznikowany ogranicznikiem przepływa płynu.

Na odcinku przewodu pomiędzy przyłączem 35 podtłokowym amortyzatora D a trójnikiem 37, jest zainstalowany zawór 24 zwrotny, zbocznikowany ogranicznikiem przepływu płynu.

Ponadto, równolegle do przewodów połączonych z przyłączami 35 i 34 amortyzatora D, pomiędzy trójnikami połączony jest zawór 25 odpowietrzający.

Korzystne jest zastosowanie amortyzatora D w goleni dziobowej samolotu, a amortyzatory E i F w goleniach pod skrzydłowych.

Na rysunku figury 8 jest przykład zastosowania amortyzatorów z układem zaworów zwrotnych w tłokach w zastosowaniu do układu częściowo sprzężonych, dzielonych sprężyn resorujących zawieszenia. System sprzężenia hydraulicznego, na przykładzie dwu częściowo sprzężonych, dzielonych sprężyn resorujących jest taki sam, jak w układzie sprzężenia hydraulicznego dwu amortyzatorów z rysunku figury 3. Ponadto, w ułożeniu przewodów połączonych z przyłączami nadtłokowymi, a zwłaszcza podtłokowymi, wzdłuż rur amortyzatorów, jak na rysunkach figur 3, 4, 5, 6 i 7, na rysunku figury 8 przedstawione jest przełożenie tych przewodów przez otwory przez wspólną płytę, na której oparte są sprężyny resorowe razem z zainstalowanym doń amortyzatorem w taki sposób, że przewody - najlepiej w formie sztywnych rurek są pomiędzy wewnętrzną średnicą zwojów sprężyn resorowych a zewnętrzną średnicą rur amortyzatorów.

Zgodnie z rysunkiem figury 8, tłoki 1 w amortyzatorach G i H posiadają układy zaworów zwrotnych, z pierścieniami zaworów zwrotnych ugięcia i wybicia przylegającymi do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia dystansowego, zgodnie z rysunkiem figury 1 lub 2.

Amortyzator G jest sprzężony hydraulicznie z amortyzatorem H, zgodnie z figurą rysunku 3. Tłoczyska amortyzatorów G i H są przymocowane na stale do pierścieni 43 i 43' oddzielających. Do spodu pierścienia 43 jest przymocowana sprężyna 44, a do spodu pierścienia 43' jest przymocowana sprężyna 44'. Pierścienie 43 i 43' oddzielają sprężyny zawieszenia pojazdu na dwie części. Sprężyny 42 i 42' są górnymi częściami elementów resorujących zawieszenia, a sprężyny 44 i 44' są dolnymi częściami elementów resorujących zawieszenia.

Przedstawione amortyzatory, zasadniczo są przeznaczone do funkcjonowania w układach sprzężenia, lecz mogą znaleźć zastosowanie jako amortyzatory funkcjonujące indywidualnie, bez przyłączania do instalacji hydraulicznej układu sprzężenia.

Najlepiej, z użyciem układu zaworów zwrotnych w odmianie tłoka dla wersji amortyzatora przystosowanej do działania niezależnego od sprzężenia hydraulicznego, przedstawionego na rysunku figury 2.

W wyniku najechania kołem pojazdu na wybój lub wjechania do wyrwy, przy względnie wysokiej prędkości przemieszczania pojazdu, siła wymuszająca wysokoczęstotliwościowy skok do góry lub do dołu tłoczyska 16 wymusza wewnątrz rury amortyzatora różnice ciśnień płynu - pod i nad tłokiem 1. Różnica ciśnień wymusza skok płytki 18 do dołu lub do góry - w zależności od kierunku skoku tłoczyska 16. Skok tłoka 1 do góry wymusza różnicę ciśnień płynu w układzie zaworów zwrotnych w tłoku 1, zwiększając nacisk płytki 18, od góry zamykającej przepływ płynu otworem w pierścieniu 19 zaworu zwrotnego i wymuszając jego skok z wymuszonym ugięciem sprężyny zaworowej, otwierającym szczelinę pomiędzy spodnią płaszczyzną pierścienia 9 a kołnierzem pierścienia 19, dławiącym przepływ płynu do dołu przez szczelinę współczynnika tłumienia. Jednocześnie, spod tłoka 1 poziomymi otworami w dolnym cokole oraz otworem w pierścieniu 17, nadmiar płynu wypartego przez tłoczysko 16, jest wymuszony otworem w górnym cokole do góry nad tłok 1. Tłoczysko 16 wypierając, podnosi poziom płynu i ciśnienie gazu w górze cylindra amortyzatora. Skok tłoka 1 do dołu wymusza różnicę ciśnień płynu w układzie zaworów zwrotnych w tłoku 1, wymuszając skok płytki 18, od spodu zamykającej przepływ płynu otworem w pierścieniu 17 zaworu zwrotnego i wymuszając jego skok do góry z wymuszonym ugięciem sprężyny zaworowej, otwierającym szczelinę pomiędzy górną płaszczyzną pierścienia 9 a pierścieniem 17. Ciśnienie płynu pod tłokiem 1, wymusza poziomymi otworami w tłoczysku 16, pionowym otworem w dolnym cokole oraz otworem w pierścieniu 19 i dławione przez szczelinę współczynnika tłumienia jest wymuszone poziomymi otworami i pionowym otworem górnego cokołu do góry nad tłok 1. Tłoczysko 16 wynurzając, obniża poziom płynu i ciśnienie gazu w górze cylindra amortyzatora.

PL 214 393 B1

Uwzględniając przedział wielkości sił wymuszających w warunkach niskoczęstotliwościowych wymuszeń siłami odśrodkowymi na nadwozie, działanie amortyzatora, niezależnie od sprzężenia oparte jest na dławieniu płynu przez otwór w płytce 18 zamykającej. Współczynnik tłumienia dla wymuszeń niskoczęstotliwościowych jest większy, niż taki współczynnik przy wymuszeniach wysokoczęstotliwościowych z zadziałaniem układu zaworów zwrotnych w tłoku 1 amortyzatora. Jednak stosowanie amortyzatorów w układach sprzężenia jest korzystniejsze.

Pozwala na takie obniżenie środka ciężkości nadwozia pojazdu przy kompensowaniu wymuszeń siłami odśrodkowymi, że cała płaszczyzna pojazdu jest równoległa, względem nawierzchni drogi.

W działaniu konstrukcji układu zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora wykorzystane są różnice przedziału wielkości sił wymuszających na podwozie pojazdu, wymuszonych wstrząsami od wysokoczęstotliwościowych wybojów i wyrw występujących na drogach, względem przedziału wielkości sił wymuszonych siłami odśrodkowymi od niskoczęstotliwościowych przechyłów bocznych i wzdłużnych nadwozia pojazdu mechanicznego. Statystycznie, pojedyncze wielkości sił wymuszonych od wysokoczęstotliwościowych wstrząsów są większe od wielkości sił wymuszonych siłami odśrodkowymi. Na przykład, od rozpoczęcia hamowaniu nadwozia do momentu jego zakończenia - w tym samym czasie występuje wielokrotna ilość wysokoczęstotliwościowych wymuszeń, lecz biorąc pod uwagę bezwładność nadwozia, siła odśrodkowa przechyłu wzdłużnego, wymuszająca na przednią część pojazdu, wymuszona hamowaniem pojazdu - zamiast wymusić rzeczywisty przechył, to przez stosowanie sprzężenia hydraulicznego, wykorzystując przednie amortyzatory w roli siłowników hydraulicznych, tłoczących płyn przewodami do tylnych amortyzatorów w roli silników hydraulicznych, wymusza korekcyjne ugięcie tylnych sprężyn resorowych, wykorzystując zadziałania tylnych amortyzatorów, w części przejmujących wymuszenie siły odśrodkowej przechyłu wzdłużnego. Korekcyjne ugięcie tylnych amortyzatorów jest wynikiem, takiego podziału części wymuszenia siły odśrodkowej, wymuszającej na przednią część nadwozia, która wymusi ugięcie tylnych sprężyn resorowych z taką siłą, że przednie sprężyny resorowe, bezpośrednio ugięte siłą odśrodkową i tylne sprężyny resorowe, pośrednio korekcyjnie ugięte z udziałem amortyzatorów w układzie sprzężenia ulegają ugięciu z taką samą strzałką ugięcia, tak. że cała płaszczyzna pojazdu ulega ugięciu, względnie równoległe do nawierzchni drogi.

Wielkość siły korekcyjnego ugięcia tylnych sprężyn resorowych jest zależna od budowy układu zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora, uwzględniającego proporcje sztywności sprężyn resorowych przedniego zwieszenia do sztywności sprężyn resorowych tylnego zawieszenia w odniesieniu do umownie przyjętej wielkości siły odśrodkowej, wymuszającej na nadwozie pojazdu. Taką przyjętą siłą odniesienia, jest na przykład siła wymuszona na dystansie dwudziestu metrów, hamująca pojazd w czasie trzech sekund z opóźnieniem 4,4 metra na sekundę do potęgi drugiej. Uwzględniając przedział wielkości sił wymuszających w warunkach niskoczęstotliwościowych wymuszeń siłami odśrodkowymi na nadwozie, są to kryteria budowy układu zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora, ustalające siły nacisku pierścieni 7 i 10 sprężynami 5 i 11 zaworowymi na płaszczyzny pierścienia 9 w odniesieniu do wielkości otworów 2, 6, 12, 14, sumy otworów 3, 13 i sumy poziomych otworów w tłoczysku 16 oraz do wielkości otworu w pierścieniu 9, po odjęciu pola powierzchni przekroju kulki 8. Ponieważ, pole powierzchni przekroju, wymienionych otworów jest polem powierzchni przekroju strumienia płynu, który ciśnie, poprzez kulkę 8 zaworową na pierścień wybicia 7 lub na pierścień 10 ugięcia, w zależności od kierunku przepływu płynu.

Kulka 8, w zależności od wymuszonego kierunku przepływu płynu, alternatywnie przylega do otworu 5 lub do otworu 12, warunkowo zamykając przepływ płynu przez układ zaworów zwrotnych w tłoku 1 z pierścieniami 7 i 10 przylegającymi pomiędzy płaszczyznami pierścienia 9.

Są to stany zamknięcia układu zaworów zwrotnych oraz praktycznie nieograniczonej wielkości współczynnika tłumienia amortyzatora, przekształcające tłok 1 amortyzatora na szczelny tłok 1 siłownika hydraulicznego, umożliwiający tłoczenie tłokiem 1 płynu przewodami w układzie sprzężenia hydraulicznego do amortyzatora, przekształconego do funkcji silnika hydraulicznego.

W zestawieniu, według rysunku figury 4, przykładowe hamowanie nadwozia wymusza przednie amortyzatory A i A', które przekształcone do funkcji siłowników tłoczące tłokami 1 płyn przewodami sprzężenia pod tłoki 1 amortyzatorów tylnych B i B' w funkcji silników, wymuszając ich korekcyjne ugięcie, ściskające tylne sprężyny resorowe, a funkcją zworek ograniczników przepływu płynu zaworów 22 jest dławienie przepływu nadmiaru płynu do zbiornika 21 z nad tłoków 1 amortyzatorów tylnych, ale pod warunkiem takiej wielkości siły, która wymusi ugięcie sprężyny zamykającej zawór 22, jako tłumienie ugięcia tylnej części nadwozia oraz, jako zabezpieczenie przed kawitacją pod tłokami 1 amortyzatorów tylnych.

PL 214 393 B1

Nadmiar płynu wynika z różnicy ilości płynu, pomiędzy wewnętrznymi średnicami rur amortyzatorów tylnych a wewnętrznymi średnicami rur amortyzatorów przednich.

Ponieważ, wewnętrzne średnice rur amortyzatorów tylnych są większe od takich średnic amortyzatorów przednich. Różnice średnic wynikają z konieczności zachowania takich samych powierzchni przekroju nad tłokiem amortyzatora przedniego jak powierzchni przekroju pod tłokiem 1 amortyzatora tylnego, po odjęciu powierzchni przekroju jego tłoczyska.

W konsekwencji równoległego ugięcia nadwozia, odbicie nadwozia do góry z jednoczesną zmianą kierunku przepływu płynu przewodami sprzężenia hydraulicznego, przepływ płynu jest wyłącznie przez dławienie przepływu płynu zworkami ograniczników przepływu zaworów 24.

Stąd, odbicie płaszczyzny nadwozia jest w czasie dłuższym, niż czas jego ugięcia.

W warunkach wzrostu ciśnienia płynu wymuszającego na układ zaworów zwrotnych w tłoku 1, według figury rysunku 1, istotą działania układu zaworów zwrotnych jest otwarcie przez ten układ przepływu płynu przy wysokoczęstotliwościowych separacjach amortyzatorów wymuszonych od wybojów i wyrw z układu sprzężenia hydraulicznego, takiego jak na rysunku figury 3.

Przy najechaniu kołem pojazdu na wybój, przy jego względnie wysokiej prędkości, bezwładność nadwozia wymusza wewnątrz rury, przykładowo amortyzatora A, różnice ciśnień płynu - pod i nad tłokiem 1, wymuszając wysokoczęstotliwościowy skok tłoczyska 16 do góry, z możliwie jak najmniejszą zmianą pędu masy nadwozia przemieszczanego pojazdu, zależnie od wielkości współczynnika tłumienia.

Skok tłoka 1 do góry wymusza różnicę ciśnień płynu w układzie zaworów zwrotnych w tłoku 1, zwiększając nacisk kulki 8, od góry zamykającej przepływ płynu otworem 12 w pierścieniu 10 zaworu zwrotnego i wymuszając jego skok z wymuszonym ugięciem sprężyny 11, otwierającym szczelinę pomiędzy spodnią płaszczyzną pierścienia 9 a kołnierzem pierścienia 10. Jednocześnie, z nad tłoka 1, otworem 2 w cokole 4 oraz otworem 6 w pierścieniu 7, ciśnienie płynu dławione przez szczelinę współczynnika tłumienia jest wymuszone otworami 13 i otworem 14 w cokole 15, poprzez poziome otwory w tłoczysku 16 do dołu pod tłok 1. Z nad tłoka 1, nadmiar płynu, równoważny objętości zanurzonego tłoczyska 16 jest wymuszony przewodem, od przyłącza 27 podtłokowego amortyzatora A w kierunku zbiornika 21, zwiększając ciśnienie gazu w zbiorniku 21.

Jeżeli, stały współczynnik tłumienia amortyzatora jest mniejszy od stosunku powierzchni przekroju tłoczyska do powierzchni przekroju zworki ogranicznika przepływu zaworu 24 i jeszcze mniejszy od stosunku powierzchni przekroju tłoczyska do powierzchni przekroju zworki ogranicznika przepływu zaworu 22, a sztywność sprężyny obciążającej zawór 24 jest mniejsza od sztywności takiej sprężyny zaworu 22, to w zależności od wielkości wymuszenia, wysokoczęstotliwościowego skoku tłoka 1 do góry, wymuszony płyn jest dławiony - kolejno przepływając przez zworki zaworów 24 i 22 z progresywnym współczynnikiem tłumienia amortyzatora, niezależnie od stałego współczynnika tłumienia tego samego amortyzatora.

Kolejno - przy skoku tłoka 1 do góry, nadmiar płynu wypartego tłoczyskiem 16, przepływając do zbiornika 21, bezpośrednio przez zawory 24 i 22 jest dławiony - tylko przy stałym współczynniku tłumienia. Przy wzroście wymuszenia, ciśnienie płynu wymusza kulką zaworu 24 nacisk jego sprężyny, ograniczając przepływ płynu - tylko przez jego zworkę ogranicznika przepływu.

Przy tym zwiększonym dławieniu zworką zaworu 24, przepływ płynu do zbiornika 21 jest przez otwarty zawór 22. Przy progresji wymuszenia, ciśnienie płynu wymusza kulką zaworu 22 nacisk jego sprężyny, ograniczając przepływ płynu do zbiornika 21 - tylko przez jego zworkę ogranicznika przepływu. Ponadto, przepływ płynu wypartego tym tłoczyskiem 16 w kierunku zbiornika 21 jest blokowany ciśnieniem gazu w zbiorniku 21.

Reakcją dławienia przepływu płynu do zbiornika 21, poprzez instalację sprzężenia jest wymuszenie częścią dławionej siły tłoczyskiem 16 amortyzatora B do dołu, znajdującego się po przekątnej pojazdu w układzie sprzężenia, zwiększając w momencie uderzenia koła przedniego docisk koła tylnego, znajdującego się po przekątnej pojazdu do nawierzchni pokonywanej drogi.

Jest to czynnik zabezpieczający przed wzbudzeniem rezonansowym sprężyn resorowych.

Przy wjechaniu kołem pojazdu do wyrwy, przy jego względnie wysokiej prędkości, skok tłoka 1 do dołu wymusza różnicę ciśnień płynu w układzie zaworów zwrotnych w tłoku 1, wymuszając skok kulki 8, od spodu zamykającej przepływ płynu otworem 6 w pierścieniu 7 zaworu zwrotnego i wymuszając jego skok do góry z wymuszonym ugięciem sprężyny 5, otwierającym szczelinę pomiędzy górną płaszczyzną pierścienia 9 a pierścieniem 7. Ciśnienie płynu pod tłokiem 1, wymusza poziomymi otworami w tłoczysku 16, otworem 14 w cokole 15 oraz otworem 12 w pierścieniu 10 i dławione przez

PL 214 393 B1 szczelinę współczynnika tłumienia jest wymuszone otworami 3 i otworem 2 cokołu 4 do góry nad tłok 1, wyłącznie ze stałym współczynnikiem tłumienia amortyzatora, ponieważ zawory zwrotne 24 i 22 są otwarte. Jednocześnie przez przyłącze 27 podtłokowe amortyzatora A, od strony zbiornika 21, ciśnienie gazu w zbiorniku 21, kompensując podciśnienie nad tłokiem 1 wymusza nad ten tłok 1 ubytek płynu, równoważny objętości wynurzonego tłoczyska 16.

Dodatkowe wymuszenie ciśnienia płynu ciśnieniem gazu w zbiorniku 21 jest sposobem przeciwko zjawisku kawitacji w przewodach sprzężenia hydraulicznego przy zmianach kierunków przemieszczania nadwozia pojazdu, gdzie siła odśrodkowa wymuszająca przechyły boczne nadwozia pojazdu, wymusza na amortyzatory kół przednich umieszczone po wewnętrznej stronie zakrętu, ze zwrotem sił przeciwnym, względem zwrotu sił wymuszających na sprzężone z nimi hydraulicznie, bezpośrednio wymuszone amortyzatory kół tylnych po zewnętrznej stronie zakrętu.

Claims (1)

1. Układ zaworów zwrotnych w tłoku amortyzatora hydraulicznego z kulką lub z pierścieniem płytki zamykającej przepływ płynu hydraulicznego, znamienny tym, że pierścienie (10) lub (19) zaworów ugięcia (7) lub (17) zaworów wybicia przylegają do umieszczonego pomiędzy nimi pierścienia (9) dystansowego.