Amortyzatory

Kolumna MacPhersona : amortyzator hydrauliczny i płyta sprężyny

Amortyzator jest częścią zabezpieczającą istotne w obudowie , co pozwala na drgania o masie zawieszonej szybko ustępują i tłumi drgania nieresorowanej masy na oponie sprężyny . Przekształcając energię wibracji w ciepło za pomocą specjalnych środków, generowane są wibracje znacznie tłumione . Bez tych środków oscylacja zanikałaby zbyt wolno.

Termin „ tłumik drgań ” byłby słuszny , ponieważ nie wpływa to na uderzenie, ale na jego działanie. Amortyzatory nie służą do amortyzacji wstrząsów wprowadzanych do pojazdu przez nierówną nawierzchnię. Za to odpowiada zawieszenie .

Znaczenie amortyzatorów w pojazdach samochodowych

Hydrauliczny amortyzator na osi ramienia korby a VW Beetle , tutaj w Formule Vee samochód wyścigowy

Zadaniem amortyzatorów jest tłumienie drgań konstrukcji na resorach zawieszenia oraz drgań kół na resorach opon. Bez tłumienia drgania strukturalne w zakresie częstotliwości drgań własnych byłyby zbyt duże, co miałoby negatywny wpływ zarówno na komfort jazdy, jak i bezpieczeństwo jazdy. Zbyt duże tłumienie pogarsza komfort jazdy, ale poprawia kontakt z drogą. Koordynacja pomiędzy komfortem jazdy a bezpieczeństwem jazdy jest zatem zawsze kompromisem. Konstrukcja amortyzatorów w kierunku ciągnięcia i pchania oraz dla małych i dużych prędkości amortyzatorów zapewnia jak najlepsze spełnienie wymagań dotyczących dynamiki jazdy i komfortu jazdy.

Wykrywanie uszkodzonych amortyzatorów w samochodach

Zmniejszające się tłumienie jest często nieświadomie kompensowane przez zmianę stylu jazdy ze strony kierowcy. . Widoczne są oznaki pogarszania się stanu amortyzatorów, przez co występujące efekty nie pojawiają się nagle, ale są związane z coraz większym zużyciem amortyzatora:

• Wielokrotne oscylacje końcowe, gdy pojazd jest ręcznie wibrowany w pobliżu koła (prosty test działania, zachowanie jest szczególnie widoczne w przypadku całkowicie niesprawnych amortyzatorów)
• Pojazd kołysze się po wybojach
• Dudnienie na złych drogach przy niskiej prędkości (30 stref)
• Nierównomierne zużycie opon i zwiększone zużycie opon
• Trzepotanie kierownicy lub wiele przerwanych torów hamulcowych po zatrzymaniu awaryjnym z powodu podskakujących kół
• gąbczaste zachowanie na zakrętach, na pofałdowanej drodze pojazd dryfuje na zewnątrz w zależności od wzbudzenia drgań pionowych

Całkowicie uszkodzone amortyzatory można również rozpoznać po znacznej ilości oleju wydostającego się z tłoczysk amortyzatorów. Z drugiej strony, prawidłowego funkcjonowania nie da się uzyskać z całkowicie szczelnego amortyzatora.

Fizyczne zasady tłumienia

Amortyzatory hydrauliczne

Obecnie konwencjonalne amortyzatory w samochodach osobowych produkowane są głównie jako hydrauliczne amortyzatory teleskopowe w konstrukcji jedno- i dwururowej. Jego zasada opiera się na fakcie, że opór przepływu wypieranej cieczy ( oleju amortyzatora ) zależy od prędkości przepływu. Nie jest liniowa, lecz progresywna, co oznacza, że ​​rośnie wraz z prędkością przepływu.

Tłumik tarcia

Przed opracowaniem amortyzatorów hydraulicznych pojazdy były wyposażone w mechaniczne amortyzatory cierne. Wadą jest to, że zawieszenie jest blokowane przez tarcie statyczne w przypadku niewielkich bodźców . Zawieszenie źle reaguje.

Amortyzatory cierne składają się z kilku tarcz ciernych ułożonych jeden na drugim i dociskanych do siebie osiowo sprężyną. Te dyski na przemian tworzą dwie grupy, które mogą skręcać się ze sobą. Jedna z nich jest połączona z podwoziem, druga z częścią, której drgania mają być tłumione. Taki amortyzator cierny działa tak samo jak sprzęgło wielopłytkowe .

Rodzaje amortyzatorów w samochodach

Zasadniczo rozróżnia się amortyzator osi , czyli amortyzator drgań montowany samodzielnie, zespół sprężynowo-tłumiący („kolumna”), w którym sprężyna i amortyzator są połączone w jeden zespół, oraz kolumna MacPhersona , która w Dodatek do kół zarówno wzdłuż - jak i w poprzek prowadzi.

Amortyzator dźwigni

Zwykłe obrotowe amortyzatory cierne nazywane są amortyzatorami dźwigniowymi. Jajko. re. Ruch liniowy, który ma być tłumiony, zwykle wymaga wstawienia dźwigni, która obraca się wokół środka tłumika.

Amortyzator Houdaille to amortyzator hydrauliczny z obrotowymi tłokami w podzielonej cylindrycznej obudowie, która jest również obracana za pomocą dźwigni.

Jako amortyzatory dźwigniowe wymienia się jednak również konstrukcje, w których amortyzator poruszający się liniowo działa na dźwignię obracającą się w innym miejscu podwozia. Taka dźwignia jest zwykle łącznikiem w zawieszeniu koła . Dotyczy to również starszego amortyzatora dźwigni kolanowej , w którym tłok posuwisto-zwrotny w cylindrze jest uruchamiany z zewnątrz za pomocą dźwigni kolankowej.

• 

  Amortyzator cierny z łącznikiem

• 

  Amortyzator cierny na ramieniu korby

• 

  Amortyzatory dźwigni Houdaille

Amortyzatory ruchu liniowego (amortyzatory teleskopowe)

Amortyzator jednorurowy (tłumik ciśnienia gazu)

Amortyzator jednorurowy podzielony jest na komorę roboczą (komorę olejową) i komorę przeciwciśnieniową (komorę gazową). Właściwa praca amortyzatora odbywa się w komorze olejowej, tzn. zawory tłumiące na tłoku przeciwstawiają się przepływowi oleju przez tłok. Powoduje to powstanie różnicy ciśnień, która przeciwdziała ruchowi tłoczyska względem pojemnika z siłą tłumiącą. Komora gazowa kompensuje zmiany objętości, gdy tłoczyska wysuwają się i cofają oraz z powodu wahań temperatury. Amortyzator jednorurowy ma zwykle podstawowe ciśnienie wewnętrzne ok. 20–30 bar. To napięcie wstępne jest wymagane, aby słup oleju w górnej komorze roboczej (komora nad tłokiem) nie oderwał się podczas sprężania i nie utworzyły się w oleju pęcherzyki gazu (ryzyko kawitacji ). Miałoby to szkodliwy wpływ na charakterystykę siły amortyzatora. Ze względu na ciśnienie gazu amortyzator jest również słabą sprężyną gazową .

Amortyzator dwururowy

Oprócz rurki cylindra, w której tłok przymocowany do tłoczyska i wyposażony w dalsze części zaworowe porusza się osiowo, amortyzator dwururowy ma kolejną, umieszczoną współosiowo rurę pojemnikową. Tłok dzieli wewnętrzną komorę olejową na górną i dolną komorę roboczą. W fazie sprężania tłoczysko cofa się i część oleju przepływa z dolnej komory roboczej przez zawór tłokowy do górnej komory roboczej. Objętość oleju odpowiadająca nurnikowemu tłoczysku jest wtłaczana przez dolny zawór umieszczony na dolnym końcu rury cylindra do tzw. przestrzeni kompensacyjnej między cylindrem a rurami pojemnika. Różnica ciśnień istotna dla tłumienia jest również generowana przez zawór denny. Gdy tłoczysko wysuwa się (etap odbicia), zawór tłokowy przejmuje tłumienie, podczas gdy objętość oleju odpowiadająca wysuwanemu tłoczysku wraca w dużej mierze bez przeszkód przez dolny zawór.

Budowa i funkcja hydraulicznego amortyzatora teleskopowego

Model ruchu amortyzatora

Model ruchu amortyzatora (dwururowego) pokazuje, jak poziom oleju w amortyzatorze wzrasta i spada wraz z ruchem tłoczyska do wewnątrz i na zewnątrz. Ruch poziomu oleju pokazano mocno przesadnie. Skok poziomu oleju jest większy niż skok tłoczyska. Nie odpowiada to ani wymiarom modelu, ani proporcjom prawdziwego amortyzatora samochodowego. Dla ruchu poziomu oleju przyjmuje się, że objętość wycofującego się tłoczyska jest równa objętości unoszenia się oleju na powierzchni pierścienia między rurami, tj.:

${\ displaystyle A_ {S} \ cdot h = A_ {R} \ cdot H}$

lub

${\ styl wyświetlania H = h \ cdot A_ {S} / A_ {R}}$

Z

${\ styl wyświetlania A_ {S}}$ = Pole przekroju tłoczyska

${\ styl wyświetlania A_ {R}}$ = Obszar pierścienia między rurą zewnętrzną i wewnętrzną

${\ styl wyświetlania d}$ = Średnica tłoczyska

${\ styl wyświetlania D_ {a}}$ = Średnica wewnętrzna rury zewnętrznej (rura kontenera)

${\ styl wyświetlania D_ {i}}$ = Średnica zewnętrzna rury wewnętrznej (rury na cylinder)

${\ styl wyświetlania h}$ = Skok tłoczyska

${\ styl wyświetlania H}$ = Podniesienie poziomu oleju

Przy rzeczywistych wymiarach klapy (d = 11: Da = 36; Di = 29,4) wynik jest ${\ styl wyświetlania H = h \ cdot 0 {,} 28}$

Skok poziomu oleju to tylko 0,28-krotność skoku tłoczyska. Model ruchu powinien również pokazywać tę realistyczną wartość. Można to zrobić po prostu zmieniając podnośnik poziomu oleju. Idealnie, oczywiście, z dodatkowymi korektami wymiarów d, Da i Di w modelu ruchu, tak aby obliczenia i wygląd dokładnie pasowały.

Amortyzator olejowy z kompensacją objętości (amortyzator dwururowy)

Amortyzatory hydrauliczne składają się zasadniczo z cylindra wypełnionego olejem i prowadzonego w nim tłoczyska . Gdy tłoczysko (a tym samym tłok) porusza się osiowo względem cylindra, olej musi przepływać przez wąskie kanały i zawory w tłoku. Opór, któremu poddawany jest olej w procesie, tworzy różnice ciśnień, które generują siły tłumienia poprzez aktywne powierzchnie. Wynikająca praca tłumienia zamieniana jest na ogrzewanie oleju. Lepkość , a zatem efekt tłumienia oleju jest także zależna od temperatury. W celu ograniczenia wzrostu temperatury przepustnicy do poziomu, który jest tolerowany przez elementy, przepustnica musi być w stanie oddawać wystarczającą ilość ciepła do otaczającego powietrza.

Objętość opadającego tłoczyska musi być wyrównana w tłumiku. Nie może być amortyzatora z czystego oleju, ponieważ olej, jak wszystkie ciecze, jest prawie nieściśliwy. Kompensację można osiągnąć np. przez poduszkę gazową wykonaną z azotu lub powietrza pod wysokim ciśnieniem (~30 bar), która jest oddzielona od objętości oleju ruchomym tłokiem (tłumik jednorurowy). Przesuwając tłok rozdzielający, poduszka gazowa przejmuje kompensację objętości przy wycofaniu tłoczyska. Gaz działa jak dodatkowa sprężyna, dzięki czemu wspomagany jest efekt zawieszenia.

Odbicie i kompresja

Bezpośrednio połączony amortyzator hydrauliczny jest poddawany rozciąganiu podczas odbicia i ściskaniu podczas kompresji. Dlatego tłumienie podczas odbicia nazywamy fazą odbicia, a podczas kompresji – fazą kompresji.

Aby poprawić „sprężystość” podczas zbliżania się do poszczególnych przeszkód w kształcie rampy, etap odbicia jest zwykle trudniejszy niż etap kompresji. Innym powodem takiego rozwiązania jest harmonijna struktura kąta przechyłu podczas szybkich manewrów unikowych.

Inne formy

Specjalnym rodzajem konstrukcji stosowanej w wyścigach, takich jak Formuła 1, jest zewnętrzny obrotowy amortyzator . Nowością są amortyzatory pneumatyczne , które są montowane zarówno w pojazdach użytkowych, jak i osobowych. Oprócz zawieszenia i tłumienia możesz również przejąć kontrolę poziomu. Motocykle i rowery są również wyposażone w amortyzatory pneumatyczne, w których średnie powietrze przejmuje zarówno funkcję sprężyny, jak i amortyzatora.

Trwają badania nad rozwojem elektromechanicznego systemu amortyzatorów do pojazdów drogowych. Zaletą jest to, że zamiast ciepła wytwarzana jest przede wszystkim energia elektryczna, którą można wykorzystać bezpośrednio w pojeździe.

Zobacz też

• Sprężyna gazowa
• Hydropneumatyka
• Amortyzator rolkowy

literatura

• Peter Heuslinger: Nowoczesna mechanika w technologii motoryzacyjnej , Liebentreu-Haslinger Verlag, Ulm 2002
• Peter Causemann: Pojazd silnikowy amortyzatory , Verlag Moderne Industrie, Landsberg / Lech 2001

linki internetowe

Wikisłownik: amortyzator  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

Indywidualne dowody

1. ↑ Braess / Seiffert: Handbook of Motor Vehicle Technology , wydanie 3 2003, ISBN 3-528-23114-9 .
2. ↑ Rolf Isermann (red.): Kontrola dynamiki jazdy . Modelowanie, systemy wspomagania kierowcy, mechatronika. Wydanie I. Fryderyka. Vieweg & Sohn Verlag, GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2006, ISBN 978-3-8348-0109-8 , 12.5 system tłumienia sprężyn pneumatycznych.