CS232208B1 - Pneumatic spring with selfdumping - Google Patents

Abstract

Vynález ae týká kmitajících soustav odpružených pneumatickými pružinami. Účinný prostor pneumatické pružiny s vlastním tlumením je rozdělen na proměnlivý prostor a na konstantní prostor. Prvý z nich může měnit svoji velikost, může se zvětšovat i zmenšovat, plyn v něm se může stlačovat i volně expandovat. Druhý prostor je uzavřen v pevné nádobě, která zajišluje jeho konstantnost. Je pouze odpouštěn do poddajného prostoru, pokud ten vlivem expanze mé již nižší tlak, nebo je naopak z proměnlivého prostoru doplňován, jestliže tento má při kompresi tlak vyšší. Vynález se uplatní v oborech, kde se užívají pneumatické pružiny.The invention relates to oscillating systems sprung springs. Effective air spring space with its own damping is divided into changeable space and constant space. The first one can change its size it can grow and shrink, the gas in it it can be compressed and freely expanded. The second space is enclosed in a solid container which ensures its constancy. Yippee merely forgiving into a pliable space if it is already lower due to my expansion pressure, or vice versa, from a variable space replenished if it has at compression higher. The invention is applicable in the fields where air springs are used.

Description

Vynález se týká pneumatické pružiny s vlastním tlumením k tlu mění kmitající soustavy odpružené pneumatickými pružinami.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-damping pneumatic spring for changing oscillating systems suspended by pneumatic springs.

Dosavadní tlumení takovýchto soustav, opatřených pneumatickými pružinami, se provádí za pomoci hydraulických tlumičů, což má značné nevýhody. Spočívají především v tom, že se nedá plně využít výhod pneumatických pružin. Pneumatická pružina může totiž velmi snadno měnit svoji charakteristiku tím, že se při zvyšování zátěže na ní zvýší v ní přetlak plynu. Za použití regulačních polohových ventilů se tím ani nezmění její střední poloha. Tato změna její tuhosti probíhá zcela automaticky a impulsem pro zvýšení tlaku v ní je změna její střední polohy, která se pak opět vyrovná. Může tedy dobře odpružovat značný rozsah zátěží, aniž by změnila svoji střední polohu, která byla stanovena na počátku. Potíž nastává při rozkmitání takové' soustavy. Kmitá-li malá zátěž, je třeba utlumit méně energie při likvidaci kmitů, než když kmitá zátěž veliká. Hydraulický tlumič vyvozuje tlumící sílu v závislosti na rychlosti pohybu pístu uvnitř tlumiče, nikoliv na velikosti energie rozkmitané soustavy. Pro takový hydraulický tlumič může vyhovovat jen pevně definovaná kmitající soustava. Jsou proto snahy konstruovat hydraulické tlumiče s regulovatelnou tlumící sílou. Tyto tlumiče vycházejí podstatně dráže než obyčejné hydraulické tlumiče, avšak výsledky tomu nejsou úměrné. Jelikož pneumatická pružina, běžné konstrukce, nemá téměř žádné vlastní tlumení, musí kmitající soustava opatřená těmito pružinami mít o to účinnější hydraulické tlumiče.The prior art damping of such systems equipped with air springs is carried out by means of hydraulic dampers, which has considerable disadvantages. They consist primarily in the fact that the benefits of air springs cannot be fully exploited. This is because the pneumatic spring can very easily change its characteristic by increasing the overpressure of the gas therein as the load is increased. This does not change the center position of the control valves. This change in stiffness is fully automatic, and the impulse to increase the pressure in it is a change in its center position, which is then rebalanced. It can therefore well cushion a considerable range of loads without changing its center position, which was determined initially. The difficulty arises in oscillating such a system. If a small load oscillates, less energy must be damped when disposing of vibrations than when a large load oscillates. The hydraulic damper exerts a damping force depending on the speed of movement of the piston inside the damper, not the magnitude of the energy of the oscillated system. Only a fixed vibration system can be suitable for such a hydraulic damper. Efforts are therefore made to design hydraulic shock absorbers with adjustable damping forces. These dampers are much more expensive than ordinary hydraulic dampers, but the results are disproportionate. Since the pneumatic spring of conventional construction has almost no damping effect, the oscillating system provided with these springs must have even more efficient hydraulic dampers.

Uvedené nevýhody v podstatné míře odstraňuje pneumatická pružina s vlastním tlumením podle vynálezu, opatřená pryžokordovým vlnovcem, vakem nebo membránou.· Jeho podstata spočívá v xom, že je tvořena pryžokordovým dílcem s proměnlivým prostorem a ná- 2 232 208 dobou s konstantním prostorem, navzájem propojenými nejméně jedním škrticím orgánem.The above-mentioned disadvantages are substantially eliminated by the self-damped pneumatic spring of the invention provided with a rubber-bellows, bag or diaphragm, which consists in the fact that it consists of a flexible-space rubber-cord component with a constant space connected to each other. by at least one throttle.

Základní výhoda pneumatické pružiny s vlastním tlumením podle vynálezu spočívá v tom, že se při stlačování jeví jako pružina tužší, neboť při větších rychlostech harmonického pohybu je tlak plynů v proměnlivém prostoru větší než v prostoru konstantním, škrcení zabraňuje jejich vyrovnání. Při roztahování se naopak jeví jako měkčí, neboť při větších rychlostech harmonického pohybu se nestačí přepouštět plyn z konstantního prostoru do prostoru proměnlivého, kde je tím vlastně menší tlak plynů. Pružina se chová, jako by proti jejímu stlačování i roztahování působila síla hydraulického tlumiče.The basic advantage of the self-cushioning air spring according to the invention is that the spring appears to be stiffer when compressed, since at higher speeds of the harmonic movement the pressure of the gases in the variable space is greater than in the constant space, throttling prevents their equalization. On the contrary, it appears softer when stretching, because at higher velocities of harmonic motion it is not enough to transfer gas from a constant space to a variable space, where the gas pressure is actually lower. The spring behaves as if the force of the hydraulic damper counteracts its compression and expansion.

Provedení i funkce pneumatické pružinyp»dle vynálezu je blíže popsáno na příkladech provedení podle připojených výkresů, kde obr. 1 značí dvouvlnovcovou pneumatickou pružinu s vlastním tlumením, u které je konstantní prostor umístěn ve vlastní pružině, obr. 2 dvouvlnovcovou pneumatickou pružinu s vlastním tlumením, která má konstantní prostor mimo vlastní pružinu a obr. 3 nárys provedení membránové pneumatické pružiny s vlastním tlumením v řezu.The embodiment and function of the pneumatic spring according to the invention are described in more detail in the accompanying drawings, in which Fig. 1 denotes a self-damping twin-wave air spring in which a constant space is located in the self-spring. 3 shows a front view of an embodiment of a diaphragm pneumatic spring with self-damping in section. FIG.

Dvouvlnovcová pružina s vlastním tlumenímffclle obr. 1 sestává z pryžokordového dvouvlnovce s proměnlivým prostorem 1, ohraničená víkem 2 ^a nádoby 6, ve které je konstantní prostor 2. Při stlačování pružiny se proměnlivý prostor 1 zmenšuje a narůstá v něm tlak. Plyn uniká škrtícím orgánem £ s pojistnou funkcí do konstantního prostoru 2. Zatímco na začátku a na konci zdvihu, kdy je rychlost harmonického pohybu malá, stačí se tlaky v obou prostorech 1, 2 vyrovnávat, při větších rychlostech harmonického pohybu, to je ve středních částech zdvihu, se tlak mezi proměnlivým prostorem 1 a konstantním prostorem 2 přes škrtící orgán 2 ^s pojistnou funkcí vyrovnávat nestačí a narůstá tlakový rozdíl mezi těmito prostory. Tlak v proměnlivém prostoru 1 je větší než tlak v konstantním prostoru 2 a pružina se jeví jako tužší. Při roztahování pružiny se zvětšuje proměnlivý prostor 1, který je postupně doplňován přes škrticí ventil 4· Zatímco v okolí'krajních poloh, kde je malá rychlost harmonického pohybu se tlaky v obou prosto..- 3 232 20β rech stačí vyrovnávat, v okolí středních poloh, kde je harmonické rychlost největší, se tlaky vyrovnávat nestačí a tlak v proměnlivém prostoru 1 je nižší než tlak v konstantním prostoru 2, v důsledku toho se pružina jeví jako měkčí než obyčejná pružina s jedním prostorem· Podmínkou dobré funkce pneumatické pružiny s vlastním tlumením při opakovaných zdviž/ch je, aby se tlaky v pbou prostorech stačily v krajních úvratích vyrovnávat. Podle toho se musí zvolit dimenze škrtícího orgánu £ s pojistnou funkcí a škrtícího ventilu £, případně škrtícího otvoru. Samotná velikost tlumícího účinku pneumatické pružiny s vlastním tlumením je určena poměrem velikostí proměnlivého prostoru 1 a konstantního prostoru 2 a charakteristikou škrtícího orgánu £ s pojistnču funkcí a škrtícího ventilu Poměr obou prostorů v pružině je stálý, čímž se vlastně tlumení přizpůsobuje zátěži a charakteristika tlumení se nemění. Škrtící orgán £ s pojistnou funkcí má kromě škrcení zabránit při extrémních rázech velikému nárůstu tlakové diference mezi proměnlivým prostorem 1 a konstatním prostorem 2.The self-damping double-wobble spring of FIG. 1 consists of a rubber-wound double-wobble with a variable space 1, bounded by a lid 2 ^{and a} container 6 in which there is a constant space 2. As the spring is compressed, the variable space 1 decreases and increases. The gas escapes through the throttle 4 with the locking function into the constant space 2. While at the beginning and at the end of the stroke, when the speed of the harmonic movement is low, it is sufficient to equalize the pressures in both spaces 1, 2. of the stroke, the pressure between the variable space 1 and the constant space 2 via the throttle 2 ^{with the} safety function is not sufficient to equalize and the pressure difference between these spaces increases. The pressure in the variable space 1 is greater than the pressure in the constant space 2 and the spring appears stiffer. As the spring expands, the variable space 1 is increased, which is gradually replenished through the throttle valve 4. where the harmonic velocity is greatest, the pressures are not enough to equalize and the pressure in the variable space 1 is lower than the pressure in the constant space 2, as a result the spring appears softer than an ordinary single space spring. of repeated lifts is that the pressures in the pba spaces can be equalized at extreme dead centers. Accordingly, the dimensions of the throttle element 6 with safety function and the throttle valve 6 or the throttle bore must be selected. The actual damping effect of the self-damped pneumatic spring is determined by the ratio of the variable space 1 to the constant space 2 and the characteristics of the throttle body 6 with the function lock and the throttle valve. . In addition to throttling, the throttle body 8 with the locking function is intended to prevent, in extreme shocks, a large increase in the pressure difference between the variable space 1 and the constant space 2.

U dvouvlnovcové pružiny s vlastním tlumením jídle obr. 2 je konstantní prostor 2 plněn z proměnlivého prostoru 1 přes škrtící orgán £ s pojistnou funkcí a odpouštěn přes dálkově ovládaný škrtí cí ventil 4. Proudění mezi proměnlivým prostorem 1 a konstantním prostorem 2 je provedeno trubkami 2, případně hadicemi. Jelikož je konstantní prostor 2 mimo pružinu, je prostor v pružině zmenšen speciálním víkem 10, aby proměnlivý prostor 1 nebyl příliš veliký. Při tomto provedení jsou oba ventily přístupné a lze je snadněji seřizovat.In the double-wave spring with self-damping of FIG. 2, the constant space 2 is filled from the variable space 1 via a throttle element 4 with a safety function and discharged via a remotely controlled throttle valve 4. The flow between the variable space 1 and the constant space 2 is effected by pipes 2, or hoses. Since the constant space 2 is outside the spring, the space in the spring is reduced by a special lid 10 so that the variable space 1 is not too large. In this embodiment, both valves are accessible and easier to adjust.

Skutečné realizace pneumatické pružiny s vlastním tlumením je^ázprftěna na obr. 3· Škrcení průtoku plynu mezi proměnlivým prostorem 1 a konstantním prostorem 2 zajišťuje seřiditelný škrtící ventil 4 ^v obou směrech. Proměnlivý prostor 1 je jištěn proti neúměrnému vzrůstu tlaku v něm škrticím orgánem £, u kterého je zde potlačena funkce škrtící oproti funkci pojistné. Tento orgán je tlačen na těsnící plochu pružinkou 13» Tato pneumatická pružintí s vlastním tlumením používá pryžokordové membrány 11.The actual implementation of the self-damped pneumatic spring is shown in FIG. 3. The throttling of the gas flow between the variable space 1 and the constant space 2 is provided by an adjustable throttle valve 4 ⁱⁿ both directions. The variable space 1 is secured against a disproportionate increase in the pressure therein by the throttle element 6, in which the throttling function is suppressed here as opposed to the insurance function. This member is pushed onto the sealing surface by a spring 13 »This self-damped pneumatic spring uses rubber cord membranes 11.

Pneumatické pružiny s vlastním tlumením|dle vynálezu se necháSelf-cushioning air springs according to the invention are left

- 4 232 208 použít tam, kde se nyní používají pneumatické pružiny obyčejné spolu s hydraulickými tlumiči. Přitom by na hydraulické tlumiče zbylo k utlumení podstatně méně energie harmonického pohybu. Při dostatečných pasivních odporech v Jcmitající soustavě,, které by utlumily malé zdvihy, by hydraulické tlumiče nebyly třeba.- 4,232,208 can be used where pneumatic springs now common with hydraulic dampers are used. At the same time, considerably less energy of the harmonic movement would remain on the hydraulic shock absorbers. With sufficient passive resistances in the oscillating system to dampen small strokes, hydraulic dampers would not be required.

Claims (1)

Pneumatická pružina s vlastním tlumením, opatřená pryžokor dovým vlnovcem, vakem nebo membránou, vyznačená tím, že je tvořena pryžokordovým dílcem s proměnlivým prostorem /1/ a nádobou /6/ s konstantním prostorem /2/, navzájem propojenými nejméně jedním škrticím orgánem/5/.Self-damped pneumatic spring, fitted with a rubber-corrugated bellows, bag or diaphragm, characterized in that it consists of a rubber-cord component with a variable space (1) and a container (6) with a constant space (2) interconnected by at least one throttle (5). .