Амортисьорите гарантират, че колелата на автомобила остават в контакт с пътя, което ги прави ключов елемент за безопасност. Нова концепция за дизайн от Freudenberg Sealing Technologies опростява монтажа на уплътнението между корпуса и буталния прът вътре в амортисьора. Уплътнението с клиновидна форма намалява триенето, което води до по-малко износване.

Ако превозно средство се движи над дупка или през ограничител на скоростта, амортисьорите преобразуват кинетичната енергия в окачването в триене и я разсейват като топлина. Днес типичният хидравличен амортисьор има бутало, което се движи през корпус с масло. По отношение на дизайна им има съществена разлика между по-прости двутръбни и по-сложни еднотръбни технологии, използвани в амортисьорите. Последната опция предлага по-голяма ефективност на затихване, по-добро разсейване на топлината и възможност за по-прецизно регулиране. Технологията с една тръба се среща особено при първокласни превозни средства, спортни автомобили и SUV, както и в моторни шейни и мотоциклети.

От 70-те години се създава система от две части за уплътнението на горната част на буталото в еднотръбни амортисьори. Пръстенът от акрилонитрил бутадиен (NBR), свързан към корпуса, поддържа динамично уплътнение. Три ръба уплътняват буталния прът. Задържащият пръстен оказва необходимото налягане върху ръбовете, непрекъснато се оказва натиск към външния ръб на уплътнението и го компресира. Автомобилният доставчик Freudenberg Sealing Technologies произвежда повече от 27 милиона уплътнения от този тип годишно.

Опростен дизайн на уплътнението

Инженерите от Freudenberg Sealing Technologies са разработили алтернативна концепция за уплътняване на еднотръбни амортисьори: клиново уплътнение. Конструкцията с клиновидна форма води до силно опростена структура, тъй като прави поддържащия пръстен, използван в конвенционалните системи от две части ненужен. Дизайнът улеснява логистиката и монтажа по време на процеса на производство на амортисьорите, тъй като трябва да се доставят, сглобяват и монтират по-малко компоненти.

„По-прецизното разпределение на контактното налягане намалява триенето между уплътнението и буталния прът с до 5 процента“, казва Саймън Уотлинг, мениджър в отдела за амортисьори на Freudenberg Sealing Technologies. Както показват отзивите от тестовете на клиентите, амортисьорите с новата уплътняваща система реагират много чувствително на неравности, което подобрява управлението на автомобила. И в други показатели за ефективност клиновите уплътнения работят добре или дори по-добре от конвенционалните уплътнения. Например, инженерите успяха да понижат работната температура на уплътнителната система с допълнителни 2 до 4 ° C.

Freudenberg Sealing Technologies продължава да използва флуороеластомерни материали FKM като основен материал за тези нови уплътнения. Уникалният конусен контур на горната част на уплътнението поддържа компонента в корпуса и е клиновидно оформен в напречно сечение. Освен това клиновото уплътнение е иновация в индустрията по начина, по който се уплътнява към буталния прът: В новата система налягането на маслото се упражнява върху ръбовете на уплътнителя в амортисьора. Високото хидравлично налягане – което варира от около 30 бара в покой до повече от 150 бара при динамично натоварване – води до еластична деформация на уплътнението, което от своя страна до удължаване на уплътнителните ръбове. Те се притискат се към буталния прът и го уплътняват. „За да постигнем този ефект, ние упражняваме необходимото разпределение на усилията вътре в уплътнението със специален дизайн на геометрията на уплътнителя и стеблото, – каза Уотлинг. Тук решаващите фактори са последователността в деформацията на трите уплътнителни ръба и големината на упражненото усилие. Първо, долният уплътнителен ръб трябва да контролира дебелината на масления филм, за да предотврати изтичане и да увеличи максимално живота на уплътнението. Останалите два уплътнителни ръба сработват при по-високо налягане, спомагайки за намаляване на триенето, като същевременно поддържат уплътняващия ефект. Когато налягането в амортисьора надвиши 50 бара, се постига максималният ефект на уплътняване, а контактното налягане на трите уплътнителни ръба е приблизително същото и помага за намаляване на триенето, като същевременно поддържа ефекта на уплътняване.

Нов процес на виртуално развитие

Freudenberg Sealing Technologies използва нов процес за виртуална разработка, за да създаде концепции за уплътняване и да се изберат различни материали към конкретно приложение. Процесът включва методи за симулиране на крайни елементи, плътно свързани с други изчислителни процеси. Уотлинг: „Ние можем да разработим нови уплътнения изключително бързо и ефективно, без да се налага да произвеждаме прототипни компоненти.“ След като симулациите приключат успешно, инженерите произвеждат тестови образци за изпитвания на стендове, за да проверят резултатите от изчисленията.

Новата клинова уплътнителна система е преминала изпитанието и се използва в серийно производство при известен автомобилен производител. Успоредно с това, компанията продължава да развива своя конвенционален дизайн на уплътнения от две части. Акцентът му е до голяма степен върху новите полимерни материали, които допълнително разширяват обхвата на работните температури на уплътнението.

Източник: Freudenberg Sealing Technologies