Opis patentowy opublikowano: 1987 09 30 Twórcawynalazku: Uprawniony z patentu: TAURUS GUMIIPARI VALLALAT, Budapeszt (Wegry) Przepona walkowa do amortyzatorów powietrznych Wynalazek dotyczy przepony walkowej do amortyzatorów powietrznych, zwlaszcza do amor¬ tyzatorów powietrznych stosowanych w zawieszeniach pojazdów ciezarowych, autobusów, ciagni¬ ków siodlowych i podobnych pojazdów.Faktem dobrze znanym jest, ze od chwili obciazenia przepony walkowej amortyzatorów powietrznych juz w czasie rozpoczecia napelniania powietrzem, wielkosci cisnienia, rozbudowuja¬ cego sie we wnetrzu amortyzatora powietrznego, zmienia sie stosownie do tego czy zachodzi obciazenie lub odciazenie. W czasie uzytkowania z powodu deformacji przepony lub histerezy gumy czesc pracy marszczenia i odksztalcania przemienia sie w cieplo. Z tego punktu widzenia grubosci scianki przepony przypisuje sie wieksze znaczenie, poniewazprzy grubszej sciance tworze¬ nie sie ciepla, wystepujace z powodu pracy marszczenia i odksztalcania jest wieksze niz przy cienkiej sciance przepony. Przy jednakowych okolicznosciach i przy jednakowym cisnieniu wew¬ netrznym przepona o mniejszej srednicy, wzglednie nieznacznej dlugosci — to znaczy o mniejszej przestrzeni powietrznej — nagrzewa sie silniej.Oczywiscie odksztalcenie amortyzatora powietrznego zalezy znacznie takze od stanu drogi.Przepony sa wystawione podczasjednej godziny jazdy pojazdu najezdni o sredniejjakosci, na wiele tysiecy obciazen i odciazen. Statystyczne badania potwierdzaja, ze przy zmiennych stosunkach: droga, szybkosc i obciazenie, po przebiegu 50000 km cykl marszczenia przepony resora powietr¬ znego wynosi 6,5 X 106, to znaczy przepona musi podczas swojego okresu trwalosci wytrzymac wielokrotnie te wartosc. Podczas wspomnianego cyklu pracy, dajace wytrzymalosc wlókna kordu w scianach przepony sa wystawione na obciazenia rozciagajace i sciskajace. Obciazenia sciskajace sa dla wlókien kordu bardziej niebezpieczne, tak, ze nalezy dazyc do ich obnizenia.Z drugiej strony dobrze znany jest fakt, ze w ogólnosci wytwórcypojazdów obok zabezpiecze¬ nia resorowania stawiaja takze wymagania, azeby amortyzatory powietrzne byly odpowiednie do podniesienia jakichkolwiek czesci zawieszenia. Dalszy warunek polega na tym zwlaszcza, gdyjest transportowany w duzych ilosciach lekki ladunek wrazliwy na wstrzasy, to wtedy praktycznie nie moze wystapic calkowite obciazenie pojazdu i dlategojedna os podnosi sie do góry podczas pracy, przez co takze przy maksymalnych warunkach resorowania moga byc osiagniete w przyblizeniu jednakowe wlasciwosci resorowania. Przy licznych pojazdach mechanicznych, przyczepach, ciag¬ nikach siodlowych itd. wysuwa sie na pierwszy plan zastosowania amortyzatorów powietrznych, poniewaz w ten sposób moze byc osiagnieta lepsza charakterystyka resorowania. Równiez uklady LUDOWA URZAD PATENTOWY PRL2 139303 amortyzatorów powietrznych stosuje sie korzystnie w pojazdach z zasobnikami, wagonach ze zbiornikami itd., poniewaz dzieki temu moze bycpolepszona nie tylkojakosc resorowania podczas jazdy bez obciazenia, ale takze ochrona calego pojazdu, a takze jest umozliwione podniesienie kól w stanie nieobciazonym. Podczas pracy pojazdu mechanicznego maksymalny stan resorowania wystepuje czesto wtedy, gdy w resorze powietrznym panujace cisnienie powietrza spadlo do niewielkiej wartosci. Podczas transportu pojazdu np. statkiem, koleja itp. wystepuje takze stan bez nadcisnienia. W tym stanie podniesienie pojazdu jest niewielkie, poniewaz we wnetrzu przepony panuje cisnienie atmosferyczne, przez co powstaje niekorzystne zagiecie, które przy ustawieniu pojazdu na kola moze prowadzic do szkodliwego odksztalcenia i zgniecenia przepony.Podobny krytyczny stan powstaje przy wymianie kola, zakladanego w pozycji garazowania, to znaczy przy wszystkich okazjach, gdy karoseria jest nagle podniesiona i przez to w przeponie powstaje zmniejszone nadcisnienie i zwiekszona objetosc. Stwierdzono, ze profil zwykle uksztalto¬ wanej przepony walkowej, zmienia sie w przypadkach ekstremalnych, zgniata sie przy powtarzaja¬ cym obciazeniu i latwo zgina.Aby móc uniknac tych objawów sa proponowane zewnetrzne usztywnienia przez zastosowa¬ nie plaszcza metalowego. Rozwiazania te nie prowadza jednak do pozadanych rezultatów, ponie¬ waz plaszcz latwo koroduje i nie spelnia swoich funkcji. Z wegierskiego opisu patentowego nr 167 387jest znane rozwiazanie, w którym w celu zmniejszenia przedstawionych powyzej szkodli¬ wych objawów pomiedzy lub nad jednym lub szeregiem wkladek materialowych przepony walko¬ wej, tworzacych rombowy uklad wlókien, umieszczonych z nimi jeden nad drugim, jest przewidziana co najmniej na jednym odcinku powierzchni pobocznicy cylindrycznej czesci prze¬ pony, jedna lub szereg dalszych wkladek, które sa zamocowane na pierwszej wspomnianej wkladce i które dziela uklad wlókien wspomnianych rombowych wlókien na trójkatne wlókna. Terozwia¬ zanie przynosi w danych odcinkach stan pewnej sztywnosci, który zmniejsza rozmiar odksztalcenia i szkodliwe wplywy.Zadaniem wynalazku jest ulepszenie przepony walkowej do amortyzatorów powietrznych, w której struktura kordu przyjmuje obciazenia rozciagajace a obciazenia sciskajace sa zmniejszone.Dalszym zadaniem wynalazku jest stworzenie przepony walkowej, która przy powyzej opisanym dzialaniu wzmacniajacym zapewnia nadzwyczaj korzystne i odpowiednie miekkie resorowanie, a przy niskiej wartosci cisnienia nie wystapilyby zadne uszkodzenia splaszczonej przepony, co pozwoliloby na przedluzenie trwalosci przepony, bez koniecznosci stosowania oddzielnego, zewnetrznego plaszcza lub dodatkowych wkladek, Zadanie to zostalo rozwiazane dzieki temu, ze w stanie bezcisnieniowym tworzaca jednego, górnego stozka jest nachylona pod katem y\ — 1-^5°, a tworzaca drugiego dolnego stozka pod katem y% = 2-r-10° z tym, ze yi = 2yi, a, wartosc kata kordu, wynoszaca przy srednicy maksymalnej stozka scietego 25^-40°, zwieksza sie wzdluz tworzacych stozków i wynosi przy kolnierzu górnym 40-^50°, a przy kolnierzu dolnym 50-H500, przy czym wysokosc H przepony wynosi 0,5-2,5 srednicy maksymalnej stozka scietego. Rozwiazanie wedlug wynalazku polega na stwierdzeniu, ze przez modyfikacje profilu przepony walkowej, na podstawie wzajemnego dzialania podtrzymujacego kat stozka scietego, które usztywnia w ten sposób powsta¬ jacy kat kordu przepony i chroni przed odksztalceniem przez co usuwa sie niedogodnosci, wynika¬ jace z aktualnego stanu techniki, a uksztaltowanie wedlug wynalazku stwarza w porównaniu do znanych przepon resorów powietrznych z diagonalnym wzmocnieniem poprzecznym, przepone z gumy o istotnie korzystnych charakterystykach. Przepona walkowa jest uwidoczniona w przykla¬ dach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 do 3 przedstawiaja profile znanych i w ogólnosci stosowanych przepon walkowych, a fig. 4 — przepone wedlug wynalazku. Przepona walkowa 2, sciskana tlokiem, uwidoczniona na fig. 1 jest zaopatrzona w plaszcz 1. Uksztaltowanie profilu przepony walkowej 2 polega na tym, ze wysokosc H cylindrycznej przepony jest równa srednicy D lub rózni sie od niej, to znaczy stosunek H/D^l, korzystnie 0,65-H.W tym rozwiazaniu wzmocnienie kordu jest wykonane z co najmniej dwóch, wzajemnie krzyzujacych sie wkladek w postaci wlókien kordu. Srednica przepony 2 zmienia sie podczas resorowania, mianowicie w ten sposób, ze srednica na odcinku pod plaszczem 1 pozostaje stala, podczas gdy na odcinku bez wzmocnienia mozna spostrzec powiekszenie, przy czym kat kordu wkladek zwulkanizowanej przepony lezy pomiedzy 40° i 50°. Profil przepony, przedstawiony na139303 3 fig. 1 moze byc stosowany w stosunkowo ograniczonym zakresie, wylacznie w autobusach.Nidogodnosc tego rozwiazania polega na tym, ze w stanie nieobciazonym plaszcza czesto zeslizguje sie, przez co nie tylko przepona, ale takze plaszcz 1 zgina sie. Rozwiazanie, pokazane na fig. 2, zawierajace wlókna kordu, umieszczone we wkladkach pod katem równowagi, ewentualnie uksz¬ taltowane z jednej strony stozkowo, charakteryzuje sie tym, ze dlugosc H cylindrycznej lub stozkowej z jednej strony przepony 2 jest równa srednicy D lub ja przekracza, to znaczy HD.Katy profilu przepony sa nastepujace: [ 7i i 72 = 90° lub 7i = 90° i r2=85^75° Takze w tym przypadku zastosowane wzmocnienie kordu sklada sie z przynajmniej dwóch, wzajemnie krzyzujacych sie wkladek przy czym pod obciazeniem i nadcisnieniu wlókna kordu tworza kat z osia wzdluzna, pod którym srednica moze zmieniac sie tylko nieznacznie. To uksztaltowanie jest juz o wiele lepsze od rozwiazania, uwidocznionego na fig. 1, zaopatrzonego w plaszcz 1, jednak takze w tym. uksztaltowaniu dochodzi do stanu zgniatania przepony w stanie nie obciazonym.Fig. 3 przedstawia przepone wedlug juz przytoczonego wegierskiego opisu patentowego 167387, w której stosunek wysokosci H do przecietnej srednicy D wynosi 0,65-5-2, zas 71 = 72, a Di7*D27*D3; Di, D2D3 Za pomoca ukladu wzmacniajacego na odcinku 1 unika sie w tym rozwiazaniu zgniatania, jednak nie mozna osiagnac jego calkowitego usuniecia. Takwiec to rozwiazanie, zreszta korzystne, ma jeszcze ciagle niedogodnosc, ze nie eliminuje wciagania przepony w stanie nieobciazonym, które moze przy tym powstawac przy zwulkanizowanych koncach pasów, wywolujac uszkodzenie wlókien kordu przenoszacych naprezenie. Rozwiazanie wedlug wynalazku jest przedstawione na fig. 4. Na fig. 4jest przedstawiona przepona w stanie nieobciazonym, w którym srednicajej zmienia sie wzdluz tworzacych górnego i dolnego stozka scietego, wychodzac z górnego i dolnego kolnierza przepony, az do osiagniecia wspólnej maksymalnej srednicy D3. Wysokosc H przepony walkowej wedlug wynalazku odpowiada celowo okolo 0,5 -^-2,5 D3. Stozkowatosc obydwu stozków scietych jest róznorodna, to znaczy kat, pomiedzy linia, stykajaca sie z najwieksza srednica, lezaca na tworzacej, przebiegajaca równolegle do osi wzdluznej przepony a puntem przeciecia na srednicyDi wzglednie linia przedluzajaca tworzaca stozków, a tym punktem jest w górnym odcinku równy 71.Natomiast w dolnym odcinku kat 7 na srednicy D2 jest równy 72 z tym, ze 71= 1-5-5°, 7= 2-5-10° a jednoczesnie musi byc spelniony warunek: 72 = 2-71 Uklad wzmacniajacy przepony walkowej wedlug wynalazku sklada sie z co najmniej dwóch wkladek, zawierajacych wzajemnie krzyzujace sie wlókna, w których wartosc kata kordu, pod którym rozumie sie kat w plaszczyznie, przechodzacej w kontrolnym punkcie przepony, prosto¬ padlej do glównej osi obrotu przepony, zawierajacy styczna przechodzacado kontrolnegopunktu i wlókna kordu, zmienia sie ciagle wzdluz tworzacej przepony, mianowicie wychodzac od najwiek¬ szej srednicy D3max, przy której kat kordu wynosi 25-5-40°, w jednym kierunku do 40-S-500, a w drugim kierunku do 50-5-60°.Material podstawowy przepony walkowej wedlug wynalazku stanowi naturalny lub syntety¬ czny kauczuk. Tasma jest wykonana ze sztucznego jedwabiu, poliamidu, wlókien szklanych, wzglednie stalowych.Opisany powyzej profil przepony i wartosc kata wkladki wzmacniajacej, zmieniajacego sie wzdluz tworzacych stozków scietych wplywa na prosty, jednakze korzystny sposób pracy prze¬ pony, zmniejsza sie zmeczenie tasmy, jednoczesnie jest podwyzszona wytrzymalosc wobec nieko¬ rzystnych wplywów ekstremalnych stanów7, przy czym wszystkie wspomniane zalety zostaly osiagniete bez zastosowania dodatkowych wkladek, wzglednie wzmacniajacego plaszcza i bez podwyzszenia grubosci scianki przepony. Gdy przepona wedlug wynalazku jest uzywana pod cisnieniem i zachodzi amortyzowanie, to znaczy stan obciazenia, jej srednica powieksza sie tylko do pewnego wymiaru, na nie zwinietej powierzchni powiekszenia srednicyjest nieznaczne, w stanie nie obciazonym polozenie jest stabilne. Szkodliwe zgniatania, odksztalcenia nie wystepuja.4 139303 Dalsza zaleta przepony walkowej wedlug wynalazku polega na tym, ze szkodliwe obciazenia naciskowe moga byc znacznie zmniejszone, poniewaz w pierwszym rzedzie domunuje obciazenie rozciagajace, jednoczesnie grubosc scianki przepony, w porównaniu do znanych rozwiazan, jest nieznaczna, przez co unika sie nagrzewania, wywolanego przez odksztalcenia pofaldowania i naciskowe i jego szkodliwego oddzialywania.Dzieki temu, ze wzdluz tworzacej profilu przepony walkowej srednica ciagle sie zmienia, osiagniete jest korzystne wzmocnienie, poniewaz kat kordu uksztaltowany we wkladkach wzmac¬ niajacych równiez zmienia sie, mianowicie wychodzac od najwiekszej srednicy, asymetrycznie w obydwu kierunkach. W ten sposób moze byc w dalekim stopniu rozszerzony zakres stosowania amorytzatorów powietrznych. Amortyzatory powietrzne, zawierajace przepone walkowa wedlug wynalazku, moga byc zastosowane w róznorodnych pojazdach mechanicznych od autobusów do ciagników siodlowych, zapewniaja nie tylko optymalne resorowanie, ale takze czestotliwosc drgan wlasnych i pracuja dzialajac jako dzwignia bez potrzeby stosowania oddzielnego plaszcza, pasów lub innych dodatkowych elementów. PL