Hydropneumatické odpružení

To, že jsou v současné době používány pouze v určitých vozidlech, je důsledkem zejména konstrukční náročnosti a vysokých nákladů na komponenty odpružení.

Argo-Hytos nyní nabízí modulární systém, který kromě zlepšeného poměru náklady/užitná hodnota také snižuje konstrukční náročnost.

Dvě hydraulická řešení, vyvinutá speciálně za tímto účelem, nabízejí mimoto i značné výhody oproti stávajícím známým systémům konkurence. Komfort, produktivita a hospodárnost patří dnes k nejčastějším požadavkům kladeným na vlastnosti mobilních strojů. Stoupající nároky na komfort přitom vycházejí především ze směrnice 2002/44/EG, která definuje přípustné denní zatížení řidiče vibracemi. Jinými slovy: čím méně vibrací pronikne až k řidiči, tím pohodlněji jede a tím déle je mu dovoleno pracovat. Toto kritérium může zvláště u prací v terénu rozhodovat o tom, zda řidič smí určitou práci provádět po celý pracovní den, nebo ji musí předčasně přerušit.

Komfort tedy není spojován pouze s osobním pohodlím uživatele aplikace, ale i s konkrétní optimalizací pracovní doby a tím i s efektivitou. Zvýšený komfort navíc umožní řidiči provádět pracovní úkony rychleji a precizněji, čímž se zvyšuje jeho efektivita a produktivita.

K dosažení tohoto komfortu je třeba takový systém odpružení, který znemožní přenos vibrací způsobených nerovnostmi povrchu na podvozek vozidla, resp. na řidiče. Hydropneumatické systémy odpružení mohou být umístěny na různých místech vozidla.

Typické jsou tři případy aplikace: odpružení kol nebo nápravy, odpružení kabiny a odpružení výložníku, resp. naloženého břemene. U odpružení kol/nápravy se přidává ještě jedna důležitá výhoda – vyrovnávají se síly působící na jednotlivá kola, resp. přítlak kol k terénu, a tím se zlepšuje přenos tažné síly. Tím stoupá jak efektivita, tak produktivita, což vede k další ekonomické optimalizaci.

Typické pro vozidla s častou změnou zátěže je použití odpružení s nastavitelnou výškou. Ve většině případů je to hydropneumatické odpružení, tedy systém skládající se z válce odpružení, hydropneumatického akumulátoru a systému regulace polohy (schematické znázornění viz obr. 1).

V současnosti se odpovídajícími systémy odpružení vybavují téměř výhradně vozidla vyšší třídy Premium nebo vyráběná ve vysokém počtu kusů. K tomu se přidávají různé speciální aplikace, které by měly být odpružením vybaveny. Důvodem pro chybějící odpružení jsou současné vysoké náklady na vývoj (a tím i výrobní náklady) ve spojení s dlouhou dobou, investovanou do vývoje. Obojí platí především tehdy, když OEM zavede systém odpružení na svém vozidle poprvé, nebo i tehdy, pokud má být integrován nejbližší vyšší stupeň vývoje. Tato překážka je často důvodem, proč je rozhodnutí pro využití odpružení odkládáno, přestože výše popsané výhody jsou zřejmé.

Cílem společnosti Argo-Hytos proto je pro společnosti OEM, které projevily zájem, usnadnit vstup do technologie hydropneumatických systémů odpružení nebo do jejich dalšího vývoje. Je třeba snížit náklady na vývoj a podstatně zkrátit dobu, na něj vynaloženou. Toho se dosáhne pomocí nové strategie, která se vyznačuje především třemi výhodami:

1. standardizovaným modulárním regulačním systémem pro hydropneumatické odpružení, skládajícím se z hydrauliky a elektroniky
2. jednoduchým přizpůsobením tohoto systému specifickým přáním zákazníka díky výběru vhodných modulů a parametrů
3. podporou a poradenstvím zákazníkovi, zejména při integraci celkového systému odpružení do vozidla a při jeho zprovoznění.

Potřebná hydraulika se sestává přinejmenším ze základního modulu. Je to řídicí blok, který slouží k regulaci polohy, a proto odvádí z prostoru nebo do něj přivádí nad pístem válce odpružení olej. Zvláštností tohoto bloku je, že vystačí pouze s jedním elektromagnetickým ventilem v proporcionálním provedení a potřebuje pouze jeden elektromagnet. To má dvě výhody: oproti dosud běžným řídícím blokům se ušetří nejméně jeden elektromagnet a nastavení polohy lze řídit spojitě. To znamená, že při malých změnách polohy je možné reagovat velmi citlivě a při velkých změnách polohy (nebo také při nízkých teplotách a tím vysoké viskozitě oleje) lze ventil úplně otevřít a tím opět rychle nastavit požadovanou polohu (rozsah regulace 2,5 až 25 l.min-1). Ventil a požadované přestavování v bloku regulace polohy a v řídicím bloku jsou patentovány.

Navíc Argo-Hytos nabízí různé moduly pro nastavení tlaku v prostoru pístnice u předepnutých systémů odpružení. Tím lze měnit tuhost systému v širším rozsahu. Modul pro hydromechanickou regulaci tlaku je k dispozici ve třech variantách. První provedení zajišťuje konstantním tlak, druhé provedení modulu řídí tlak podle předem nastavené charakteristiky (varianta používaná zvláště pro traktory; udělen německý patent). Třetí provedení modulu nabízí plynulé řízení tlaku, a tím i výhodu měkkého a plynulého zvyšování tlaku a následně i tuhosti odpružení při snižování zátěže. Poslední provedení modulu využívá pro regulaci tlaku v prostoru pístnice proporcionální rozvaděč, který ve spojení s tlakovým snímačem zajišťuje plynulé elektrohydraulické nastavení tlaku. To umožňuje optimální přizpůsobení tuhosti odpružení dané provozní situaci.

Kromě toho lze pomocí modulu pro řízení tlaku nad pístem měnit průtok oleje mezi prostorem válce odpružení a hydraulickým akumulátorem. Tím lze nastavit úroveň tlumení nebo úplně zablokovat hydropneumatické odpružení. Pro tyto funkce se používají proporcionální nebo přepínací ventily. Stavebnicově uspořádané moduly řídicího hydraulického bloku umožňují také selektivní odpojení části obvodu s prostorem nad pístem ve válci. Místo popsaného modulu lze variantně použít víceválcový modul, který umožňuje oddělení dvou hydropneumatických akumulátorů a tím zajištění stability proti výkyvům.

Jednotlivé hydraulické moduly jsou vzájemně sešroubovány. Manipulace s nimi je velmi jednoduchá a jednotlivé plochy modulů mají shodné využití: připojovací plochy modulů vpravo a vlevo, vstup pro napájení modulů vzadu, vstupy pro připojení obvodu odpružení vpředu, ventily montované na vrchní ploše a závity pro mechanické upevnění dole. Samozřejmě lze hydraulický blok namontovat v libovolné poloze. K systému lze rovněž dodat hydropneumatické akumulátory různých velikostí a tlakových stupňů podle dimenzí systému odpružení. Díky optimálnímu poměru cena/výkon bývají nejčastěji používány membránové akumulátory svařované elektronovým paprskem.

V projektech se nabízí použití modulárního systému odpružení již ve fázi prototypu vozidla. V první fázi vypracuje Argo-Hytos pomocí výpočetních a simulačních programů návrh vhodného typu a parametrů odpružení a vhodnou kombinaci modulů. Následují testy na vozidle, při kterých se ověří návrh, optimalizují parametry a definitivně stanoví konfigurace modulů i jejich nastavení. V dalším kroku se zákazník rozhodne, zda použije validované modulové řešení i pro sériovou výrobu, nebo bude požadovat speciální zákaznický řídicí hydraulický blok. Speciální modifikovaný blok bývá řešením především v případech, kdy jsou k dispozici pouze omezené zástavbové prostory, nebo při hledání cesty ke snížení výrobních nákladů při výrobě většího počtu kusů. V tomto případě vytvoří Argo-Hytos modifikovaný hydraulický blok podle potřeb zákazníka, který zajistí již ověřené funkce.

O+P 11-12/2013 Agritechnica-Ausgabe
Dr. Wolfgang Bauer, Dr. Marcus Fischer

Argo-Hytos

Bc. David Grušák
d.grusak@argo-hytos.com
www.argo-hytos.com