Elementy tłumiące - amortyzatory
W zawieszeniach współczesnych sa-
mochodów prawie wyłącznie stoso-
wane są amortyzatory hydrauliczne,
których działanie polega na przepompowywaniu cieczy przez małe kalibrowane otwory. Praca potrzebna do pokonania występujących przy tym oporów przepływu wykonywana jest kosztem energii drgań pojazdu, dzięki czemu następuje tłumienie tych drgań. Siła tłumienia w takich amortyzatorach jest proporcjonalna do kwadratu prędkości względnej tłoka i cylindra. W niektórych typach samochodów spotyka się niekiedy mechaniczne amortyzatory bezwładnościowe lub amortyzatory cierne. Konstrukcje takie są jednak spotykane sporadycznie.
Ze względu na sposób działania rozróżnia się amortyzatory hydrauliczne jednostronnego i dwustronnego działania. Amortyzatory jednostronnego działania mają własności tłumiące tylko przy odciążaniu zawieszenia, natomiast przy dociążaniu, gdy pojazd najeżdża na przeszkodę, przepływ cieczy jest swobodny, dzięki czemu siła tłumienia amortyzatora nie przeciwstawia się ugięciu elementów resorujących. W amortyzatorach dwustronnego działania siła oporów tłumienia występuje podczas względnego ruchu kół i nadwozia, zarówno przy odciążaniu jak i przy dociążaniu. Początkowo sądzono, że korzystniejsze jest działanie amortyzatorów jedno
stronnego działania, gdyż występowanie dodatkowej siły oporów tłumienia przy ściskaniu elementów sprężystych zwiększa pozornie sztywność zawieszenia. Jednak ze względu na zbyt małą skuteczność ich działania (zbyt długi czas zanikania drgań) we współczesnych samochodach przeważnie stosuje się amortyzatory dwustronnego działania, przy czym najczęściej są to amortyzatory o niesymetrycznej charakterystyce, tzn. takie których skuteczność dzia-łinia przy odciążaniu jest większa (2-^4 razy) niż podczas dociążania.
Pod względem konstrukcji amortyzatory dzielimy na ramieniowe i teleskopowe.
Na rys. 16.20 przedstawiono budowę i zasadę działania amortyzatora ramieniowego. W sztywnym korpusie, połączonym z ramą lub nadwoziem, znajduje się cylinder wypełniony cieczą, w którym przesuwają się dwa połączone ze sobą tłoczki. Tłoczki te rozdzielają cylinder na dwie przestrzenie połączone kanałkami, w których umieszczone są zaworki. W tłoczkach znajdują się zawory zwrotne łączące przestrzeń zawartą między tłoczkami z przestrzeniami bocznymi. Ruchy tłoczków wywołane są ruchami dźwigienki umieszczonej na wspólnym wałku z ramieniem amortyzatora. Ramię amortyzatora jest połączone cięgnem z osią samochodu. Względne ruchy kół i nadwozia powodują przemieszczenia kątowe ramienia amortyzatora, obrót wałka
przesuwanie się tłoczków w cylindrze. Ciecz przepompowywana jest wówczas z przestrzeni po jednej stronie tłoczków do przestrzeni cylindra po drugiej ich stronie. Konstrukcja zawor-ków zapewnia żądaną charakterystykę pracy amortyzatora. W kierunku odpowiadającym dociążeniu zawieszenia (tzw. „dobicie") ciecz przepływa obydwoma kanałkami, a więc znacznie szybciej.
Przepływ Od-
powiadający odciążeniu zawieszenia (tzw. „odbicie") jest silniej tłumiony, ponieważ ciecz płynie tylko jednym kanałkiem. W ten sposób uzyskuje się niesymetryczną charakterystykę amortyzatora. Ponadto konstrukcja za worków umożliwia dodatkowe zmniejszenie oporów przepływu w przypadku nagłego wzrostu ciśnienia w cylindrze, wywołanego np. najechaniem kołem na krawężnik lub inną przeszkodę. Zaworki zwrotne w tłoczkach zapewniają całkowite napełnienie cieczą przestrzeni na zewnątrz tłoczków.
Amortyzatory ramieniowe stosowane są obecnie najczęściej w samochodach ciężarowych. W samochodach osobowych powszechnie stosuje się amortyzatory teleskopowe (w kształcie walca zmieniającego swą długość wraz z przemieszczaniem się względnym kół i nadwozia). Podstawowymi elementami amortyzatora teleskopowego są: cylinder, tłok z tłoczyskiem oraz zaworki pracujące przy dobiciu i odbiciu. Spotyka się wiele rozmaitych
rozwiązań konstrukcyjnych amortyzatorów teleskopowych, różniących się budową za worków, tłoka, systemem uszczelnień itp. Na rys. 16.21 przedstawiono przykładowo konstrukcję hydraulicznego amortyzatora teleskopowego, produkowanego w Polsce na licencji angielskiej firmy Armstrong. Jest to amortyzator dwustronnego działania, wykonywany w Polsce w kilku rozmiarach i stosowany w wielu samochodach produkcji krajowej. Amortyzatory firmy Armstrong są szeroko stosowane w różnych typach samochodów na całym świecie.
Zasada działania amortyzatora
systemu Armstrong polega na tym, że
podczas powolnego odciążania zawiesze-
nia (skok odbicia) ciecz przepływa z prze-
strzeni nad tłokiem przez kalibrowane
kanaliki 1 nacięte na czołowej powierz-
chni śruby zaworu tłokowego 2. Podczas
szybkiego odciążania, wskutek wzrostu
ciśnienia w przestrzeni nad tłokiem, ot-
wiera się dodatkowo zaworek odciążający
3, umożliwiając szybszy wypływ cieczy —
a więc powodując zmniejszenie siły tłu-
mienia amortyzatora. Podczas dociążania,
gdy tłok powoli porusza się w dół, ciecz
wypływa przez kalibrowane kanaliki 4
nacięte w korpusie dolnego zaworu 5.
Niewielkie jej ilości przedosta ą się row-
nież nad tłok przez kanaliki / w zamkniętym zaworze tłokowym. Przy szybkim ruchu tłoka w dół, wskutek wzrostu ciśnienia w przestrzeni pod tłokiem, otwiera się zawór tłokowy 2 i ciecz przedostaje się nad tłok. Ponieważ jednak podczas ruchu tłoka w dół objętość przestrzeni pod tłokiem zmniejsza się w większym stopniu niż wzrasta objętość przestrzeni nad tłokiem (wpływ objętości tłoczyska) — nadmiar cieczy z przestrzeni nad tłokiem przedostaje się na zewnątrz cylindra przez zaworck odciążający 3.
Charakterystyka pracy takiego amortyzatora (wykres siły tłumiącej w funkcji prędkości tłoka) nie jest więc Unią prostą, lecz załamuje się przy dobiciu — w chwili otwarcia zaworu tłokowego 2 — oraz przy odbiciu — w chwili otwarcia zaworu odciążającego 3. Zmieniając sprężynki w tych zaworach lub podkładając pod nie podkładki można regulować charakterystykę amortyzatora, dobierając optymalny jej przebieg dla danego pojazdu.