BE1013649A3 - Schokopvangsysteem. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding betreft een schokopvangsysteem dat tot doel heeft om schokken van welke aard ook te herleiden tot een minimum. Het verschil met de reeds bestaande schokdempers is dat de schokken niet gedempt worden maar nagenoeg volledig geneutraliseerd. Daar waar de klassieke schokdemper eerder als passief systeem te beschouwen is, is dit systeem actief. Alhoewel het voorbeeld de toepassing op een wagen betreft kan het systeem echter op tal van uiteenlopende zaken toegepast worden (moto's, vrachtwagens, industriele toepassingen, etc.).Doorgaans bestaat dit systeem uit 3 delen : waarneming , verwerking en bijsturing. Het waarnemingsgedeelte (sensoren) verzamelt de gegevens betreffende optredende schokken en/of de oorzaken ervan, het verwerkingsgedeelte vormt ze om zodat dit bruikbaar is voor de bijsturing, welke schokken effectief aanpakt. Deze 3 delen kunnen van uiteenlopende aard zijn (mechanisch, elektrisch, pneumatisch, menselijk,...). In het voorbeeld zijn bijkomende voordelen zoals het niet doorhangen in de bochten en bij zwaardere ladingen evansl onveranderde dempingseigenschappen in deze situatie's een automatsich gevolg van het systeem.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Schokopvan9m'steem   De onderhavige uitvinding betreft een schokopvangsysteem dat tot doel heeft om schokken van welke aard ook te herleiden tot een minimum. 



  Het verschil met de reeds bestaande schokdempers is dat de schokken niet gedempt worden maar nagenoeg volledig geneutraliseerd. 



  Daar waar de klassieke schokdemper eerder als passief systeem te beschouwen is, is dit systeem actief. 



  Alhoewel onderstaand voorbeeld de toepassing op een wagen betreft kan het systeem echter op tal van uiteenlopende zaken toegepast worden. 



  Voorbeelden van andere mogelijke toepassingen zijn : moto's, vrachtwagens, industriele toepassingen, etc.. 



  Doorgaans bestaat dit systeem uit 3 delen : waarneming, verwerking en bijsturing. 



  Hier volgt een uiteenzetting van de basisppbouw van het systeem en een praktisch voorbeeld ter verduidelijking. 



  Opbouw van het systeem : 
1. Waameming
2. Verwerking
3. Bijsturing, uitvoering 1.   Waarneming.   



  Dit gedeelte is afhankelijk van de toepassing van het systeem maar heeft algemeen tot doel het vaststellen en doorgeven van de toestand van het gedeelte dat trillingsvrij dient gehouden te worden of -in zeldzamere gevallen- de toestand van het trillingsveroorzakende gedeelte, of om het even wat dan ook dient vastgesteld dient te worden om de goede werking van het systeem te verzekeren. 



  Dit gedeelte is niet steeds noodzakelijk ; bij zeer eenvoudige systemen (zoals de fiets) kunnen 2 of 3 delen van het systeem in een enkel element   geïntegreerd   zijn. 



  2. Verwerking. 



  Dit gedeelte is vooral van belang bij meer uitgebreide systemen, waarbij vaak meerdere   (waamemings-)   elementen (sensoren, meters) gebruikt worden. 



  Dit is ook doorgaans het gedeelte waar het systeem de door de gebruiker 
 EMI1.1 
 ingestelde wensen in rekening brengt om eventuele bijsturingen naar het uitvoerende (bijsturings-) correct uit te voeren. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Het meest voor de hand liggend is het gebruik van een elektronische eenheid hoewel ook hier andere mogelijkheden bestaan. 



  3. Bijsturing. 



  Dit gedeelte is het actieve deel van het systeem, hier worden de optredende schokken   effectief geneutraliseerd.   



  Dit gedeelte kan gezien de verscheidenheid van mogelijke toepassingen van uiteenlopende aard zijn. 



  De keuze hiervan zal dus ook van die specifieke toepassing afhangen. 



  Een greep uit voor de hand liggende mogelijkheden is : elektrisch (elektromotor), hydraulisch (cilinder), mechanisch, pneumatisch (luchtcilinder,   balg,...),....   



  Deze laatste (pneumatisch) bijvoorbeeld bied een   grote "zachtheid" terwijl   de eersten een grotere "precisie" (hoogte) bieden. 



  Voor de keuze van dit deel zullen vele aspecten zoals voorgenoemde maar ook andere zoals kostprijs, praktische uitvoerbaarheid en dergelijken van belang zijn. 



  Hier volgt een voorbeeld van een mogelijke toepassing van het systeem. 



  De 3 verschillende delen worden hierbij besproken. 
 EMI2.1 
 



  Voorbeeld : wagen.Waarneming : Daar het hoofddoel van het systeem het trillingsvrij houden van een bepaald gedeelte (in dit geval het chassis) van het systeem is, zal er een sensor nodig zijn die de'beweging'van het systeem (chassis) vaststelt. 



  Ook hier zijn er weer tal van mogelijkheden. 



  Een eerste mogelijkheid is een versnellingssensor   of accelerometer. Deze   dient dan op het chassis gemonteerd te worden en stelt de grootte van de versnelling en dus de schok vast. 



  In het geval er als bijsturingseenheid een hydraulische of pneumatische cilinder gebruikt wordt, kan er in de cilinder of balg een druksensor gemonteerd worden die de druk en dus ook drukschommelingen doorgeeft aan de verwerkingseenheid. Deze drukschommelingen kunnen (mits de nodige compensaties, gegeven door andere sensoren) tevens een maat zijn voor de bewegingstoestand van het chassis. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Naast deze sensor is er ook nog een element nodig (zie verder) dat de hoogte van het chassis tot de grond (bij een vlakke   ondergrond) 'meet'.   



  Ook hier weer zijn er meerdere mogelijkheden. 



  Een eenvoudige, doch vrij accurate oplossing is bvb. een potentiometer die de uitslaglengte van het wiel (en ophanging) omzet naar een elektrische grootheid, welke bruibaar is voor de verwerkingseenheid. 
 EMI3.1 
 



  Verwerking. bijsturing Beschouwen we nu dit voorbeeldsysteem even in werking. 



  Stel dat tijdens het rijden   een'put'optreed   in het wegdek ; het wiel zal de grond onder zieh als het ware voelen'wegvallen', als gevolg hiervan zal de cilinder of balg 1)'uitrekken'en zal de druk in de cilinder   of balg (l) verlagen.   



  Tevens zal het chassis als gevolg hiervan beginnen'vallen' (versnellen). 



  Zowel de druksensor als de versnellingssensor zullen dit meteen waarnemen en doorgeven aan de verwerkingseenheid. 



  Deze zal ter compensatie van dit ongewenst verschijnsel de nodige hoeveelheid lucht of vloeistof doen verpompen naar (of van) de cilinder ofbalg (l) zodat de druk in de cilinder   of balg(1)   constant blijft. 



  Hierbij zal de   cilinderuitslag   vergroten met een afstand die (in ideale toestand) precies overeenstemt met het optredend hoogteverschil van het wegdek. 



  Na deze put zal de wagen terug op zijn oorspronkelijke hoogte komen (door   terugvloeien   van fluidum). Wanneer er nu een blijvend hoogteverschil optreedt zal de hoogtesensor dit waarnemen en zal de wagen toch (door de bijsturing) op de gewenste hoogte terugkomen. 



  Daar een wegdek zeer onregelmatig kan zijn en de cilinder dus constant heen en weer gaat zal de hoogtesensor geen waardevolle meting kunnen uitvoeren en zal de verwerkingseenheid deze gegevens dienen om te zetten in een 'gemiddelde'waarde om aldus een goede bijsturing te verzekeren. 
 EMI3.2 
 



  Ten gevolge van de druk- de druk in de cilinder(1) blijven. Dit houdt in wezen in dat het contact met het wegdek ten allen tijde even sterk blijft en het chassis blijft zoals gewenst   versnelling-en   dus schokvrij   (schokarm).   



  Stel nu dat er iemand plaatsneemt in de wagen. Deze bestuurder heeft een gewenste hoogte ingesteld. Wanneer hij nu plaatsneemt zal er een bepaalde gewichtsverdeling optreden tussen de 4 wielen, ter compensatie hiervan zal er in de cilinders (snel) een hogere druk opgebouwd worden en de nodige hoeveelheid lucht of olie verpompt worden zodat de wagen op de gewenste 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
 EMI4.1 
 hoogte in evenwicht blijft. Er word dus een nieuwe (voorlopig vaste) drukwaarde gevormd. 



  Een bijkomende gewenste instelling die kan voorzien worden is deze van de 'vrije slagruimte'. 



  Er kan een vrije'uitslaglengte'alsook'indruklengte'gedefmieerd worden. 



  Samen vormen zij deze vrije slagruimte. 



  Als we nu een systeem bouwen met een cilinder waarvan de maximale slaglente bijvoorbeeld 40 cm bedraagt (en we hem zodanig monteren dat wanneer de cilinder volledig ingedrukt is, het chassis de grond net niet raakt). 



  Wanneer de bestuurder nu een grondhoogte van bvb. 15 cm heeft ingesteld, betekent dit dat vanuit deze situatie de indruklengte maximaal cm bedraagt en de uitreklengte maximum 25 cm (40-15 = 25). 



  Dit betekent dat wanneer er een'berg'optreedt die groter is dan 15 cm, de cilinder'gedwongen'zou worden verder te bewegen dan zijn maximale indruklengte. Dit is uiteraard ontoelaatbaar gezien de hevige schok en als gevolg daarvan de schade die het zou aanrichten. 



  Diezelfde redenering is uiteraard geldig voor een'put'groter dan 25 cm, bovendien verliest men contact met het wegdek. 



  Dit kan men nu vermijden door de vrije slagruimte te beperken. 



  Dit betekent concreet dat wanneer men deze overschrijdt, er minder olie of lucht zal vloeien zodat hierdoor het chassis nu wel (zacht) in beweging zal komen. 



  De vrije slagruimte kan men instellen via de verwerkingseenheid. 



  Eens buiten de vrije slagruimte zal het systeem zich beginnen te gedragen als een klassieke (passieve) schokdemper. 



  In dit gebied zal er dus wel een versnelling (schok) van het chassis optreden. 



  Deze versnelling kan men lineair, exponentieel, logaritmisch of welke gewenste wijze dan ook laten verlopen zoals ook deze ingesteld is in de verwerkingseenheid. 



  De tot hiertoe besproken bijsturing (laten we ze 2'orde noemen) heeft een trage bijsturing tot gevolg daar er eerst waargenomen, daarna verwerkt en dan bijgestuurd dient te worden. 



  Om een snelle orde) te verzekeren bouwen we aangepaste kleppen in op de cilinders (of De overdrukklep zorgt ervoor dat wanneer de druk groter word dan de ingestelde waarde het fluidum vrij kan wegstromen. 



  De onderdrukklep zorgt ervoor dat wanneer de druk onder de ingestelde waarde valt er fluidum (onder druk van compressor uit) binnenstroomt. 



  Hoe minder de over- van elkaar verschillen, hoe 'n'-- < -. - 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
15Voor het verloop buiten de vrije   slagruimte   zorgen de (gestuurde) vemauwingventielen (smoorkleppen) (2, 3). 



  Deze vemauwen de   uit (in) stroomopening   buiten de   vrije   slagruimte zodat er minder   fluïdum   wegstroomt (instroomt) waardoor het chassis gaat versnellen. 



  Om geen extra kleppen te hoeven gebruiken kan men bijsturingen   (tluIdumverplaatsingen),   bv. aanpassing grondhoogte, laten verlopen door de drukinstellingen (5, 7) (tijdelijk) te veranderen. 



  Voor een beter verloop kan men de mogelijkheid voorzien om een additioneel onderdrukvat te voorzien (aan de ingang van de compressor) dat verbonden is met de uitgang van de cilinder ofbalg (l) om aldus een gesloten systeem te verkrijgen. 



  Het is vanzelfsprekend dat de cilinder   of balge 1)   de plaats inneemt van de klassieke schokdemper. 



  Alhoewel hier de wagen als voorbeeld besproken is, kan men voor moto's, vrachtwagens   e. a.   een gelijkaardig systeem toepassen. 
 EMI5.1 
 



  Bijkomende voordelen zoals het niet doorhangen in de bochten en bij u zwaardere ladingen evenals onveranderde dempingseigenschappen in deze situatie's zijn een automatisch gevolg van het systeem. 



  Ook kan men de grondhoogte van het voertuig eenvoudig instellen. 



  Extra sensoren (snelheid, wielhoek, afstandsensor vöör wielen,...) kunnen aangewend worden om bepaalde schokken te voorzien en dus een   effectiever   (snellere) bijsturing te verzekeren en aldus een betere werking.

Claims (6)

1. Conclusies : 1. Schokopvangsysteem dat tot doel heeft schokken van welke aard ook te beperken, tot een minimum te herleiden of indien mogelijks volledig te EMI6.1 neutraliseren, daardoor gekenmerkt dat het bestaat uit een waarneming-, verwerkings-
2. 2. Schokopvangsysteem, volgens konklusie 1, daardoor gekenmerkt dat het waamemingsgedeelte bestaat uit 1 of meerdere sensoren, schakelaars, meters of wat dan ook nodig om de gegevens te verzamelen die nodig zijn tot het vaststellen (waarnemen) van de aard (grootten, tijdstip, richting,...) van de optredende schokken en/of mogelijke schokoorzaken.
3. 3. Schokopvangsysteem, volgens een der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat het waamemingsgedeelte over extra sensoren beschikt die voorspellend van aard zijn om zoals aangehaald in de beschrijving tot een verbeterd resultaat te leiden.
4. 4. Schokopvangsysteem, volgens een der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat het verwerkingsgedeelte bestaat uit 1 of meerdere elementen dat (die) het mogelijk maakt (maken) de gegevens verkregen door het waamemingsgedeelte om te vormen, eventueel rekening houdend met de door de gebruiker ingestelde wensen, tot een (ofmeerdere) grootheid (-heden) (van welke aard ook ; elektrisch, pneumatisch, hydraulisch,...) die rechtstreeks bruikbaar is (zijn) voor de bijsturingseenheid.
5. 5. Schokopvangsysteem, volgens een der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat de bijsturingseenheid bestaat uit 1 of meerdere elementen (van welke aard ook) dat (die) tot doel heeft (hebben) de schokken effectief aan te pakken. Deze elementen kunnen actief, passief of een combinatie betreffen.

   Indien het volkomen of gedeeltelijk passief (rechtstreeks gevolg van de trilling) is kunnen waarneming-, en/ofverwerkingseenheid (-heden) geheel of gedeeltelijk wegvallen.
6. 6. Schokopvangsysteem, volgens een der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat 1 of meerdere delen geheel of gedeeltelijk het gevolg kunnen zijn van menselijke of andere externe invloed (activiteit), m. a. w. het gehele systeem werkt niet volledig autonoom maar word'geholpen'door deze invloed. Hierbij is het totale systeem bijgevolg te beschouwen als het (karakteristieke) technische gedeelte, vermeerderd met deze uitwendige invloed.