Fot. Archiwum, Emmetec

Charakterystykę amortyzatora dwururowego w fazie ściskania (dobicia) wyznacza zawór denny. Przeważnie jest to cały system zespolonych zaworów umieszczonych na dnie cylindra wewnętrznego.

Zawór denny przepuszcza olej w obie strony, lecz tylko przy ściskaniu odbywa się to ze zwiększonym oporem. Podobnie jak zawór w tłoku, jest on wyposażony w by-passy i otwory przepływu oleju zamykane płytkami dociskanymi przez elementy sprężyste. Jego część górna, czyli wewnętrzna względem przekroju cylindra wewnętrznego, ma na ogół konstrukcję bardzo podobną do stosowanej w górnej części tłoków o dwóch powierzchniach roboczych.

Konstrukcja ze sprężyną cylindryczną

Zawór denny ze sprężyną cylindryczną (rys. 1 i 2) składa się ze sworznia (oznaczonego kolorem zielonym), górnej sprężyny stożkowej (kolor czerwony), tarczy przesuwnej (kolor ciemnoniebieski), korpusu (kolor czarny), elementu zamykającego (kolor błękitny), dolnej sprężyny cylindrycznej (kolor czerwony) i tarczy oporowej (kolor różowy).

Rys. 1. Komplet elementów zaworu dennego ze sprężyną cylindryczną

W trakcie rozciągania amortyzatora olej przepływa przez kanały bliższe obwodu zaworu i podnosi tarczę przesuwną, która nie stawia przy tym większego oporu. W konsekwencji więc zawór denny nie wpływa na charakterystykę amortyzatora w fazie rozciągania.

Korpusy zaworów mogą być wykonywane w różnych formach. Z lewej strony (rys. 2) pokazano jego kształt najbardziej popularny, przy którym podczas niskich prędkości ruchu olej omija zawór, przepływając przez by-pass utworzony pod tarczą przesuwną, czyli przez otwór osiowy, a następnie przez otwór promieniowy sworznia. Tak trafia do elementu zamykającego, znajdując ujście po pokonaniu wstępnego naprężenia sprężyny.

Z prawej strony (rys. 2) przedstawiono najbardziej rozwiniętą formę zaworu, wyposażoną w dodatkowe kanały umożliwiające bezpośredni przepływ oleju do elementu zamykającego, bez korzystania z otworów w sworzniu. W obu pokazanych wersjach charakterystyka tłumienia przy średnich prędkościach zależy od przekroju wydrążenia tarczy oporowej (rys. 3) oraz sztywności dolnej sprężyny.

Rys. 5. Części zaworu dennego Emmetec: A. nakrętka, B. tarcza ograniczająca podnoszenie blaszek, C (1 i 2). sprężyny talerzowe, D. korpus zaworu, E. podkładka, F. blaszki pełne dostępne w różnych grubościach, G. kalibratory dostępne z 1, 2, 3 lub 4 wcięciami, H. tłoczek dostępny z 1, 2 lub 4 otworami, których liczbę można zwiększyć do 6 lub 8 dla zmniejszenia szybkości przepływu oleju

W przypadku przedstawionym z lewej strony ustawienie przy wysokich prędkościach ruchu zależy od liczby kanałów promieniowych oraz ich przekroju. W przypadku przedstawionym z prawej natomiast nie ma możliwości regulacji. Nie jest ona konieczna, gdy przekroje przepływu w korpusie zaworu są dużo większe niż w sworzniu. Dzięki temu utrzymana zostaje mniejsza prędkość przepływu oleju, korzystna dla komfortu jazdy po nierównościach. Poza tym, system pokazany z lewej strony może powodować nieprzyjemne gwizdy. Drugi z systemów jest zatem o wiele lepszy, choć i on w praktyce ma następujące wady:

• Luzy między sworzniem a korpusem i elementem zamykającym będące skutkiem zużycia bardzo utrudniają regulację tłumienia w fazie ściskania amortyzatora.

• Sprężyny cylindryczne o małych wymiarach znacznie różnią się między sobą, co powoduje wyżej wspomniane problemy także przy średnich prędkościach ruchu.

• Sprężyny cylindryczne o małych wymiarach szybko tracą sztywność i amortyzator staje się zbyt "miękki".

• Wstępne naprężenie sprężyny zależy w znacznym stopniu od doszczelnienia talerzyka, wpływającego również na wycieki oleju i niewłaściwe przesuwanie się elementu zamykającego.

Zawór denny Emmetec

Ta wersja konstrukcyjna (rys. 4 i 5) składa się (od prawej) z centralnej śruby, tłoczka, kalibratora, jednej lub kilku blaszek sprężystych, korpusu, sprężyny talerzowej lub stożkowej, tarczy ograniczającej skok oraz nakrętki mocującej. Przy rozciąganiu amortyzatora olej popycha tłoczek ku wnętrzu cylindra, odrywa go od korpusu zaworu, tworząc w ten sposób wylot przepływu. Nacisk sprężyny talerzowej (lub stożkowej) jest nieznaczny, więc niemal zerowy opór stawia zamykany nią zawór.

W fazie ściskania olej przepływa przez wzdłużne otwory tłoczka, a następnie napotyka na kalibrator i na blaszki, których sprężystość wyznacza charakterystykę tłumienia przy niskich i średnich prędkościach. W zakresie wysokich prędkości funkcję tę pełnią tłoczki z większą lub mniejszą liczbą otworów o różnych przekrojach. Jeśli stosuje się tłoczyska o grubości 20 lub 22 mm, odpowiednie są tłoczki z czterema lub z większą liczbą otworów, gdyż zmniejszają one szybkość przepływu oleju, co poprawia komfort jazdy na nierównościach.

Główne zalety zaworu Emmetec to:

• prostota budowy i działania,

• łatwość demontażu i czyszczenia,

• samoczynne wypłukiwanie zanieczyszczeń spomiędzy tłoczka i korpusu.

Konstrukcja blaszkowa

Zawór denny blaszkowy (rys. 6 i 7) składa się z profilowanej nakrętki (kolor błękitny), sprężyny stożkowej (kolor czerwony), tarczy przesuwnej (kolor czarny), korpusu zaworu (czarna linia przerywana), pierwszej podkładki (kolor wiśniowy), blaszek zamykających (kolor czarny pod korpusem zaworu), drugiej podkładki (kolor wiśniowy), kalibratora z zespołem blaszek (niebieska linia przerywana) oraz śruby (kolor zielony). W niektórych wykonaniach nakrętka i śruba mogą być zastąpione połączeniem wciskowym.

Korpus zaworu dennego posiada liczne otwory rozmieszczone na współśrodkowych okręgach. W fazie rozciągania olej wypływa ze szczeliny do cylindra, przepływa przez otwory umieszczone w skrajnym zewnętrznym okręgu i podnosi blaszkę przesuwną, wstępnie dociskaną przez sprężynę stożkową. Podobnie jak w innych zaworach dennych opór przepływu jest tu nieistotny, natomiast w fazie ściskania olej z cylindra wewnętrznego przepływa przez zawór kanałami umieszczonymi bliżej środka korpusu. Olej ugina sprężystą blaszkę zamykającą i otwiera w ten sposób kanał prowadzący do kalibratora oraz zespołu kolejnych zaworów blaszkowych. Ich sztywność i wstępne naprężenie wyznaczają charakterystykę tłumienia przy niskich i średnich prędkościach ruchu tłoka. Tłumienie przy dużych prędkościach wynika z liczby i średnic kanałów umieszczonych w pobliżu środka zaworu.

Konstrukcja ta jest bardzo korzystna z następujących względów:

• brak elementu zamykającego ze sprężyna cylindryczną eliminuje problem szczelności;

• eliminacja sprężyny cylindrycznej zapobiega różnicom w charakterystykach amortyzatorów z tej samej partii;

• wszystkie części przesuwne i sprężyste są bardzo lekkie, co zmniejsza ich inercję i hałas w porównaniu z masywnym elementem zamykającym.

Regulacja by-passów

Dla sprawnego działania amortyzatora dwururowego konieczne jest, by jego cylinder wewnętrzny był zawsze wypełniony olejem. W przeciwnym wypadku tłok pracuje częściowo w środowisku gazowym, co sprawia, iż tłumienie staje się nieregularne. Jeśli z jakiegoś powodu górna część cylindra opróżni się częściowo z oleju, a ubytek ten zostanie skompensowany powietrzem (lub gazem), tłok porusza się bez oporu. Tak dzieje się do momentu ponownego wypełnienia cylindra olejem, co objawia się nagłym, uderzeniowym wzrostem siły tłumienia.

Rys. 9. Do opróżnienia cylindra przy przy niskich prędkościach ruchu nie dochodzi, gdy po ustaleniu średnicy tłoka i tłoczyska stosunek przekrojów by-passów tłoka i zaworu dennego przekracza wartości charakterystyczne dla danej konstrukcji

Próby takiego amortyzatora na stole testowym opisuje wykres siły/skok (zaznaczony na rys. 8 kolorem czerwonym). Częściowe opróżnienie cylindra wewnętrznego może nastąpić w warunkach statycznych na zasadzie naczyń połączonych, czyli przepływu oleju z jednej rury do drugiej przez np. by-pass zaworu dennego. Problem ten rozwiązuje umieszczenie blaszki zamykającej by-pass w zaworze dennym (czarna blaszka na rys. 7) albo zwiększenie ciśnienia gazu w amortyzatorze dla podniesienia poziomu oleju w rurze wewnętrznej.

W warunkach dynamicznych problem staje się o wiele poważniejszy, gdyż przeważnie spowodowany jest brakiem wzajemnego dostrojenia oporów stawianych w fazie ściskania przez tłok i zawór denny. Taka sytuacja może być spowodowana:

• zbyt ciasnym przekrojem by-passów tłoka w stosunku do przekroju zaworu dennego (przy niskich prędkościach);

• zbyt sztywnymi lub za mocno naprężonymi sprężynami (przy średnich prędkościach);

• obecnością zanieczyszczeń w oleju, powodującą niedostateczne domykanie się blaszek;

• nieszczelnością rury wewnętrznej i przeciekami oleju do zewnętrznej.

W celu uniknięcia powyższych problemów należy zadbać o to, by proporcje wymiarowe średnic tłoczyska, cylindra wewnętrznego oraz by-passów zaworu dennego i tłoka utrzymywały się w granicach podanych na rys. 9. W praktyce najprostszym sposobem kontroli regulacji by-passów jest napełnienie olejem tylko cylindra wewnętrznego, włożenie do niego tłoka i osiowe poruszanie tłoczyskiem. Jeśli olej przepływa przez tłok z góry w dół, utrzymując pełny cylinder wewnętrzny, by-passy można uznać za dobrze uregulowane. Jeżeli natomiast olej będzie wypychany do rury zewnętrznej przez zawór denny, przekrój by-passów w zaworze należy zmniejszyć.

Powietrze czy azot?

Górna część cylindra zewnętrznego musi zawierać substancję gazową, czyli ściśliwą. Najprostszym rozwiązaniem jest pozostawienie w tej przestrzeni powietrza pod ciśnieniem atmosferycznym. Taki amortyzator potocznie nazywany jest olejowym, choć to określenie błędne, ponieważ we wszystkich amortyzatorach hydraulicznych olej pełni funkcję tłumienia.

Według innej koncepcji po zamknięciu amortyzatora dwururowego zwiększa się w nim ciśnienie, odpowiednio do średnicy tłoczyska (rys. 10). W taki sposób otrzymuje się amortyzator dwururowy ze zwiększonym ciśnieniem, który potocznie bywa nazywany amortyzatorem gazowym, co też jest określeniem błędnym, ponieważ gaz służy tu tylko do zwiększenia ciśnienia. Same zaś te określenia nie powinny być używane, ponieważ wnoszą jedynie terminologiczny zamęt. Należałoby raczej stosować konsekwentnie terminy: jednorurowy, dwururowy i dwururowy ze zwiększonym ciśnieniem. Zwiększenie ciśnienia w amortyzatorze dwururowym przynosi następujące korzyści:

• ułatwia montaż sprężyn zawieszeń dzięki wydłużeniu tłoczyska;

• stałe wypełnienie olejem cylindra wewnętrznego zapewnia cichą pracę tłoka;

• zapobiega mieszaniu się oleju z powietrzem i wytwarzaniu piany;

• podwyższa temperaturę wrzenia oleju amortyzatorowego.

Najlepszym sposobem zwiększania ciśnienia w amortyzatorze jest użycie narzędzia Emmetec 93-100 (rys. 11) z końcówkami dostosowanymi do różnych średnic tłoczysk. Stosowanie narzędzi z igłą, takich jak Emmetec 99-810 (rys. 12), jest możliwe tylko w przypadku amortyzatorów jednorurowych wyposażonych w silikonowy zawór. Źródłem sprężonego powietrza w sytuacjach wykluczających użycie narzędzia Emmetec 93-100 może być sprężarka Emmetec Bottom 93-200. Cdn.

Tweet

Carlos Panzieri
Konsultant techniczny EMMETEC