PL221444B1 - Amortyzator hydroprogresywny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest amortyzator hydroprogresywny, zwłaszcza do ochrony obiektów fizycznych, przede wszystkim pojazdów oraz ich kierowców i pasażerów przed skutkami zderzeń, kolizji i wstrząsów.

Znane są rozwiązania amortyzatorów, które chronią kierowcę i pasażerów pojazdu przed skutkami zderzeń przy użyciu sztywno mocowanych do nadwozia pasów bezpieczeństwa, a ponadto poduszek powietrznych oraz zagłówków, natomiast pojazdy chronione są za pomocą znanych zderzaków oraz tzw. stref kontrolowanego zgniotu. Dla ochrony pojazdów przed wstrząsami wyposaża się ich zawieszenia w sprężyny, resory i amortyzatory hydrauliczne, jak również stosuje się elektronicznie sterowane zawieszenia hydroaktywne, których zadaniem jest poprawa komfortu jazdy i przyczepności kół do nawierzchni drogi.

Powszechnie znany amortyzator tłokowy ma cylindryczną komorę ciśnieniową, która jest wypełniona płynem w postaci cieczy lub gazu. We wnętrzu tej komory jest umieszczony przesuwnie cylindryczny tłok, którego toczysko wystaje poza obręb komory przez otwór utworzony w jej dnie i jest otoczone sprężyną powrotną. Szczegółowe rozwiązania tego znanego amortyzatora są ujawnione w publikacjach patentowych nr nr PL 193 377, PL 197 307, EP 891 501 A1 oraz WO 2011/000 990.

Amortyzator hydroprogresywny według wynalazku ma co najmniej jedną komorę ciśnieniową, która jest wypełniona płynem. W komorze tej jest umieszczony przesuwnie cylindryczny tłok, którego tłoczysko wystaje poza obręb komory przez co najmniej jeden otwór i jest otoczone sprężyną powrotną. Zgodnie z wynalazkiem amortyzator charakteryzuje się tym, że każda komora ciśnieniowa ma postać stożkowej tulei obustronnie zamkniętej pokrywami, które są elementami prowadzącymi tłoczysko tłoka. Proporcje wymiarowe są tak dobrane, że w początkowej fazie suwu roboczego pomiędzy cylindrycznym tłokiem a ścianą stożkowej tulei jest utworzona szczelina, której powierzchnia jest równa lub mniejsza od powierzchni przekroju tłoka, zaś w końcowej fazie suwu wielkość tej szczeliny maleje do zera. Amortyzator o jednostronnym działaniu ma korzystnie pojedynczą komorę ciśnieniową z jednym tłokiem. W innym rozwiązaniu tego rodzaju amortyzator ma dwie lub więcej komór ciśnieniowych, przy czym w każdej komorze jest umieszczony pojedynczy tłok, natomiast wszystkie tłoki są osadzone na wspólnym tłoczysku. Z kolei amortyzator o dwustronnym działaniu ma komorę ciśnieniową, która składa się z dwóch odwróconych od siebie tulei stożkowych, natomiast wewnątrz tej komory jest umieszczony pojedynczy tłok.

Cylindryczny tłok amortyzatora jest wprawiany w ruch pod wpływem energii kinetycznej, związanej z ruchem postępowym chronionego obiektu. Ruch tłoka jest tłumiony przez wypełniający komorę płyn roboczy, korzystnie olej, który podczas przetłaczania przez progresywnie malejącą szczelinę powoduje rozłożoną w czasie i na zadanej drodze redukcję pędu chronionego obiektu (F*t = m*v-m*v0) przy stałej sile hamowania (f = Ek/s), Energia kinetyczna postępowego ruchu obiektu (mv²/2) jest prze₂ twarzana w energię ciśnienia dynamicznego (pv /2, gdzie p - ciśnienie statyczne) i generuje przepływ strumienia spod tłoka, który jest wchłaniany przez płyn znajdujący się nad tłokiem. Powrót tłoka do pozycji wyjściowej zapewnia odpowiednio dobrana sprężyna, której energia w fazie powrotu jest tłumiona łagodnie przez płyn zgromadzony nad tłokiem.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku amortyzator działa skutecznie w zmiennych warunkach, przy różnych prędkościach oraz masach chronionych obiektów. Amortyzator zapewnia rozłożoną w czasie i na zadanej drodze redukcję pędu obiektu przy zachowaniu stałej siły hamowania. W razie stosowania amortyzatorów wielokomorowych energia kinetyczna obiektu rozkłada się na poszczególne komory. W warunkach produkcji przemysłowej możliwe jest osiągnięcie stosunkowo niskich kosztów wytwarzania tulei stożkowych oraz ich pokryw przy użyciu tworzyw sztucznych.

Przedmiot wynalazku jest ukazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju wzdłużnym jednokomorowy amortyzator hydroprogresywny o jednostronnym działaniu, fig. 2 - przekrój wzdłużny amortyzatora dwukomorowego o działaniu jednostronnym, fig. 3 przekrój wzdłużny amortyzatora jednokomorowego o działaniu dwustronnym, a na fig. 4, 5 i 6 przedstawiono zastosowania amortyzatorów hydroprogresywnych do ochrony kierowców oraz pasażerów przed skutkami zderzeń i kolizji pojazdów.

Amortyzator hydroprogresywny o działaniu jednostronnym zgodnie z fig. 1 ma pojedynczą, wypełnioną olejem komorę ciśnieniową w postaci stożkowej tulei 1, która jest obustronnie zamknięta pokrywami 2. We wnętrzu komory ciśnieniowej jest umieszczony przesuwnie cylindryczny tłok 4 osadzony na tłoczysku 3, które wystaje poza obręb komory przez otwory w pokrywach 2, będących jego

PL 221 444 B1 elementami prowadzącymi i jest otoczone sprężyną powrotną 5. Sprężyna ta wywołuje powrót tłoka 4 do pozycji wyjściowej po wykonaniu suwu roboczego.

Na figurze 1 tłok 4 jest usytuowany w pozycji wyjściowej, kiedy szczelina utworzona pomiędzy jego ścianą cylindryczną a ścianą stożkowej tulei 1 jest największa. Proporcje wymiarowe są tak dobrane, że w początkowej fazie roboczego suwu tłoka 4 powierzchnia tej szczeliny jest równa lub mniejsza od powierzchni przekroju tłoka 4. W końcowej fazie roboczego suwu tłoka 4 wielkość szczeliny maleje do zera.

Jak pokazano na fig. 2, amortyzator o działaniu jednostronnym ma dwie komory ciśnieniowe w postaci stożkowych tulei 1, zamkniętych skrajnymi pokrywami 2 oraz przedzielonych pośrednią pokrywą 6. W każdej tulei 1 jest umieszczony pojedynczy tłok 4, natomiast oba tłoki 4 są osadzone na wspólnym tłoczysku 3 otoczonym sprężyną powrotną 5. Podczas suwu roboczego tłoki 4 przemieszczają się w oddzielnych komorach ciśnieniowych, co powoduje rozkład energii kinetycznej na wszystkie komory.

Uwidoczniony na fig. 3 amortyzator o działaniu dwustronnym ma komorę ciśnieniową, która składa się z dwóch wzajemnie połączonych oraz odwróconych od siebie stożkowych tulei 1 i jest obustronnie zamknięta pokrywami 2. Wewnątrz tej komory jest umieszczony pojedynczy tłok 4, osadzony na tłoczysku 3 otoczonym dwiema przeciwległymi sprężynami powrotnymi 5, które utrzymują tłok 4 w pozycji wyjściowej. Taki amortyzator reaguje zarówno na przyspieszenia, jak i opóźnienia obiektów, w związku z czym może być stosowany w zawieszeniach pojazdów zamiast znanych amortyzatorów hydraulicznych oraz systemów hydroaktywnych.

Jak pokazano na fig. 4, amortyzator hydroprogresywny o jednostronnym działaniu może być wbudowany między zwijacz pasa bezpieczeństwa a nadwozie pojazdu. W tym rozwiązaniu w momencie kolizji roboczy suw amortyzatora wywołuje kontrolowane wychylenie korpusu pasażera w kierunku ruchu pojazdu, łagodząc siłę bezwładności korpusu oraz niechronionej pasem głowy. Widoczny na fig. 4 rozkład sił wskazuje, że w tym rozwiązaniu amortyzowana jest tylko cześć energii kinetycznej pasażera, co adekwatnie łagodzi skutki zderzenia. Amortyzator o dwustronnym działaniu według fig. 5 może być użyty dla ochrony pasażera razem z przesuwnym fotelem.

Takie rozwiązanie chroni pasażera przed przyspieszeniem w razie hamowania i opóźnieniem w przypadku uderzenia w tył pojazdu. Pas bezpieczeństwa jest w tym rozwiązaniu mocowany do fotela, a amortyzator i prowadnice fotela do nadwozia. Sprężyny utrzymują fotel z pasażerem w pozycji wyjściowej z siłą gwarantująca ich stabilność podczas dynamicznej jazdy. Siła sprężyn jest pomijalnie mała w porównaniu z siłą bezwładności fotela wraz z pasażerem, w momencie zderzenia. Wprawdzie fig. 6 pokazuje przykład zastosowania amortyzatora dwukomorowego o jednostronnym działaniu do amortyzacji zderzaków w pojazdach, to jednak może on również znaleźć zastosowanie w bezwładnościowych hamulcach przeciwpoślizgowych. Chociaż wynalazek opisano i przedstawiono w odniesieniu do korzystnych przykładów jego realizacji, to powinno być oczywiste, że możliwości realizacji wynalazku nie ograniczają się do przedstawionych przykładów.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Amortyzator hydroprogresywny z co najmniej jedną wypełnioną płynem komorą ciśnieniową oraz umieszczonym w niej przesuwnie cylindrycznym tokiem, którego toczysko wystaje poza obręb komory przez otwór utworzony w jej dnie i jest otoczone sprężyną powrotną, znamienny tym, że każda komora ciśnieniowa ma postać stożkowej tulei (1) obustronnie zamkniętej pokrywami (2), które są elementami prowadzącymi toczysko (3) tłoka (4), przy czym proporcje wymiarowe są tak dobrane, że w początkowej fazie suwu roboczego pomiędzy cylindrycznym tokiem (4) a ścianą stożkowej tulei (1) jest utworzona szczelina, której powierzchnia jest równa lub niniejsza od powierzchni przekroju tłoka (4), zaś w końcowej fazie suwu wielkość tej szczeliny maleje do zera.
2. 2. Amortyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że ma pojedynczą, ciśnieniową komorę (1) z jednym tokiem (4).
3. 3. Amortyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że ma dwie lub więcej ciśnieniowych komór (1), przy czym w każdej z nich jest umieszczony pojedynczy tok (4), a wszystkie tłoki (4) są osadzone na wspólnym toczysku (3).

   PL 221 444 B1
4. 4. Amortyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że ma podwójną komorę ciśnieniową, która składa się z dwóch odwróconych od siebie, stożkowych tulei (1), a wewnątrz tej komory jest umieszczony pojedynczy tłok (4).