ES2221514B1 - Cilindro de suspension oleoneumatico. - Google Patents
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Abstract
Cilindro de suspensión oleoneumático, que comprende un cilindro telescópico constituido por una camisa externa y dos émbolos telescópicos concéntricos, existiendo adyacente un acumulador de líquido hidráulico que presenta en su interior una cámara de gas comprimida como elemento elástico. Los émbolos telescópicos son operativamente aptos para que actúe solo uno cuando se encuentra el vehículo en vacío y actúen ambos cuando el vehículo presenta la máxima carga.
Description
Cilindro de suspensión oleoneumático.
La presente solicitud de Patente de Invención
tiene por objeto el registro de un cilindro de suspensión
oleoneumático para vehículos que incorpora notables innovaciones y
ventajas frente a los actuales amortiguadores y suspensiones
utilizadas para vehículos, especialmente en situaciones donde la
carga a la que se somete es altamente variable.
Más concretamente se trata de un cilindro
oleoneumático que presenta un doble o múltiple émbolo telescópico y
una cámara adyacente o acumulador de aceite con un regulador de
presión a gas, y que permite mantener prácticamente constante la
altura de un vehículo respecto al suelo independientemente de que
vaya en vacío o presente una carga considerable. Así se evita que
el vehículo reduzca su carrera de amortiguación con el consecuente
endurecimiento progresivo de la suspensión cuando pasa del estado
sin carga a estar soportando una carga o peso notoriamente
superior, todo esto sin ningún aporte externo o suplementario de
energía, líquido o gas.
Las suspensiones convencionales para vehículos,
constituidas por un elemento elástico y un amortiguador
independiente, presentan el problema que cuando el vehículo se
carga considerablemente su altura desciende notoriamente. Este
suceso se hace más acusado en aquellos vehículos en los que la
carga máxima sobrepasa considerablemente la propia tara del mismo.
Soluciones adoptadas hasta la actualidad consisten principalmente
en el endurecimiento general de la suspensión con un aumento de la
rigidez de los elementos elásticos o mediante aportes externos de
energía o fluidos que intervienen activamente en el mecanismo.
El cilindro de suspensión oleoneumático de la
presente invención tiene como objeto proporcionar un elemento de
suspensión que minimice la variación de la altura del vehículo
entre la situación de marcha en vacío y la carga máxima admisible,
ofreciendo una disminución mínima de dicha altura frente a un
incremento notable de la carga a la que se encuentra sometido.
El resultado práctico buscado en la invención
consiste en que a pesar de que aumente considerablemente el
esfuerzo en el cilindro telescópico, debido al aumento de carga
del vehículo, el aumento de la presión a la que se encuentra
sometido el gas sea lo menos pronunciada posible, mostrando solo
una ligera variación.
En efecto, la nueva invención está constituida
por un cilindro hidráulico telescópico múltiple que comprende una
camisa principal llena de aceite o líquido hidráulico. En dicha
camisa se encuentran dispuestos dos o más émbolos telescópicos
concéntricos que entran axialmente en la misma. Adyacente se
encuentra un acumulador hidráulico para la absorción y suministro
del aceite hidráulico desplazado por los émbolos en el interior
del citado cilindro. En el interior de dicho acumulador se
encuentra una cierta cantidad de gas comprimido y que constituye el
elemento elástico del conjunto. Entre el cilindro y el acumulador
se ha previsto que esté intercalada una válvula reguladora de
flujo según el sentido del mismo, responsable del doble efecto
amortiguador.
La hipótesis inicial consiste en que cuando el
vehículo se encuentra en vacío actúa solamente el émbolo externo y
de menor diámetro como elemento amortiguador movible. Dicho émbolo
puede considerarse comprimido a la mitad del recorrido nominal del
conjunto. Cuando el vehículo se encuentra cargado en su peso máximo
el émbolo externo está introducido totalmente en el émbolo
interno, estableciendo contacto mediante la arandela que existe en
el extremo de dicho émbolo externo. La arandela transmite el
esfuerzo al émbolo interno, el cual también ejerce presión sobre
líquido hidráulico. A partir de este punto el esfuerzo del peso se
comunica al seno del fluido mediante la combinación de las dos
superficies interiores efectivas de ambos émbolos, ya que ahora
son los dos los que se mueven solidariamente.
El esfuerzo que devuelve el cilindro depende del
líquido que los émbolos desplazan al interior del acumulador
comprimiendo el gas. Cuando solo se mueve el émbolo externo la
cantidad de líquido que se desplaza del cilindro al acumulador
depende del incremento de recorrido y de la superficie efectiva de
dicho émbolo externo, provocando un determinado incremento de
presión del gas. Cuando el vehículo está cargado al máximo el
desplazamiento de los dos émbolos es conjunto por la relación
establecida mediante la arandela de contacto. En esta situación el
líquido desplazado está determinado por el recorrido que realizan
ambos cilindros y su superficie combinada, que es sustancialmente
mayor. Para un avance del recorrido determinado el desplazamiento
de líquido es mayor con lo que la presión de equilibrio del gas en
el acumulador se alcanza más rápidamente. Ello provoca que para un
incremento de presión del gas forzado por el líquido desplazado el
recorrido de los émbolos es menor, obteniéndose los resultados
deseados. El punto del recorrido que corresponde al final del
recorrido del émbolo exterior e inicio de recorrido del émbolo
interior se corresponde con una variación reducida del
endurecimiento de la suspensión.
De esta manera la relación entre el incremento de
la presión del líquido cuando el vehículo está en vacío y la
presión del líquido cuando el vehículo está en plena carga es
mucho menor que la relación directa entre los pesos en vacío y en
plena carga. El diseño conlleva que la sección efectiva de ambos
émbolos sea proporcional a la carga en vacío y máxima del
vehículo. A su vez, la longitud del émbolo externo se determina
según el recorrido de amortiguación en vacío del vehículo y la
longitud del émbolo interno se determina según la diferencia que se
desea entre la altura deseada en vacío y la altura en plena carga
del vehículo además de la carrera o desplazamiento establecido
para la amortiguación con el vehículo cargado.
El tamaño del acumulador depende principalmente
del recorrido de los émbolos ya que debe poder contener la
diferencia en volumen del liquido hidráulico correspondiente a su
cota máxima de expansión y su cota mínima y el volumen que ocupe el
gas cuando está comprimido al máximo. Dicho volumen comprende la
cámara barrida por el émbolo externo entre la posición de máxima
expansión y la posición de contacto entre ambos émbolos y la
cámara barrida por ambos émbolos desde el punto de recorrido
correspondiente al contacto al punto de mínima expansión.
A su vez, la presión inicial de gas que contiene
el acumulador es menor que la generada en el seno del cilindro por
el peso del vehículo en vacío, permitiendo que cuando se realice
el montaje del cilindro en el vehículo este descienda hasta una
cota intermedia prevista. Dicha cota se corresponde con la
equivalencia entre la presión de la cámara de gas y la presión
ejercida sobre la superficie del émbolo externo.
El cilindro y el acumulador están conectados
mediante un conducto presurizado de circulación del fluido
hidráulico. En dicho conducto existe intercalada una válvula para
obtener un doble efecto según sea expansión o compresión del
cilindro. La válvula es de paso libre para el flujo del líquido
desde el acumulador al cilindro y de caudal regulado para el flujo
desde el cilindro al acumulador.
El gas contenido en el depósito es un gas inerte
como por ejemplo el nitrógeno o similar, cuyas características
termodinámicas sean adecuadas. Dicho gas está contenido
preferentemente en una vejiga conformada por una membrana de caucho
o similar. En una alternativa de realización la separación entre la
cámara de gas y la cámara de líquido hidráulico puede ser un
diafragma o émbolo rígido desplazable.
Se ha previsto como medida de seguridad que el
émbolo externo presenta en su extremo interior un punzón de
estrangulamiento del orificio de salida del líquido hidráulico.
Dicho punzón es preferentemente troncocónico y a medida que el
cilindro se comprime al final de su carrera reduce la sección de
paso del citado orificio, dificultando la salida de fluido. Dicha
dificultad progresiva de la salida del fluido actúa de freno
evitando que dicho émbolo interno llegue a golpear violentamente
contra el fondo de la camisa.
Según sea necesario los émbolos telescópicos
pueden ser en un número mayor de dos, estableciendo una serie de
escalonamientos en el incremento del endurecimiento a lo largo de
la carrera. De esta forma se obtiene un endurecimiento progresivo
del cilindro de suspensión.
Para completar la descripción que seguidamente se
va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus
características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de
un juego de figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, donde
se
\hbox{representan} los detalles más significativos de
la invención.
La figura única muestra una vista seccionada del
cilindro de nueva invención.
A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo
con la numeración adoptada, se puede observar en las mismas una
realización preferente aunque no limitativa de la invención, la
cual comprende un cilindro hidráulico telescópico constituido por
una camisa (1) externa y dos émbolos (2 y 3) telescópicos
concéntricos existiendo entre ellos los correspondientes anillos
(5) de retención, juntas (6) de estanqueidad y aro (7) de guiado y
cierre. El émbolo (2) externo y la camisa (1) del cilindro presentan
en sus extremos opuestos respectivamente un anclaje (4) por
bulones o similares. El émbolo (2) externo presenta en su parte
superior una arandela (19) de interferencia con la cabeza o borde
exterior del émbolo (3) interno, en tanto que dicho émbolo (2)
externo presenta en su extremo interior un punzón (8) de
estrangulamiento del aforo (9) de salida de líquido. Dicho aforo
(9) está comunicado simultáneamente con una conexión (10) de carga
de líquido hidráulico y con un orificio (11) de conexión con el
latiguillo (20) o conducto intermedio entre la camisa (1) del
cilindro y el acumulador (13). La nueva invención presenta adjunta
un acumulador (13) de líquido hidráulico comprendiendo en su
interior una vejiga o membrana (17) elástica separadora de una
cámara (16) que contiene gas inerte y la cámara (15) que contiene el
líquido hidráulico desplazado por los émbolos (2 y 3). La membrana
(17) presenta un tope o tetón (18) antiextrusión enfrentado al
aforo (21) de entrada de líquido. Dicha cámara (15) está
comunicada mediante una conexión (12) con el latiguillo (20) de
unión con la camisa (1) del cilindro. A su vez, el acumulador (13)
presenta una válvula (22) de carga de gas comunicada con la cámara
(16). El latiguillo (20) o conducto presenta intercalada una
válvula (14) de doble sentido, siendo de paso libre en dirección
desde el acumulador (13) hacia la camisa (1) del cilindro y de
caudal regulado en sentido inverso.
Claims (8)
1. Cilindro de suspensión oleoneumático, apto
para su uso en un vehículo permitiendo una gran variación entre el
peso en vacío y la carga máxima admisible con un descenso de la
altura de dicho vehículo reducida o despreciable respecto a la
carrera del mismo, esencialmente caracterizado porque
comprende un cilindro hidráulico constituido por una camisa (1)
exterior y dos o más émbolos (2 y 3) telescópicos concéntricos,
estando dicha camisa (1) comunicada mediante un latiguillo (20) o
conducto con la cámara (15) de almacenamiento existente en el seno
de un acumulador (13) de aceite, existiendo también en el interior
de dicho acumulador (13) una cámara (16) de gas presurizado de
compresión; y porque el émbolo (2) externo presenta en proximidad
con su extremo libre una arandela (19) de tope operativamente apta
para su interferencia con el extremo o cabeza del émbolo (3) en su
desplazamiento de introducción a lo largo del recorrido de la
carrera.
2. Cilindro de suspensión oleoneumático, de
conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la
camisa (1) del cilindro comprende una conexión (10) de carga de
líquido hidráulico y una conexión (11) con el latiguillo (20)
para el paso del fluido al acumulador (13) comunicadas con el
interior de la camisa (1); y porque las conexiones (10 y 11)
están comunicadas a través del aforo (9).
3. Cilindro de suspensión oleoneumático, de
conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el
acumulador comprende una membrana (17) elástica entre la cámara
(15) de almacenamiento de fluido hidráulico desplazado del
cilindro y la cámara (16) de gas presurizado; y porque la cámara
(15) está relacionada con el latiguillo (20) a través de una
conexión (12); y porque la cámara (16) presenta una válvula (22)
de carga de gas.
4. Cilindro de suspensión oleoneumático, de
conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la
membrana (17) presenta un tetón (18) antiextrusión enfrentado al
(21) aforo del acumulador.
5. Cilindro de suspensión oleoneumático, de
conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el
émbolo (2) presenta en su extremo interior un punzón (8) de
estrangulamiento enfrentado con un aforo (9) de evacuación de
líquido hidráulico.
6. Cilindro de suspensión oleoneumático, de
conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el
latiguillo (20) o conducto de flujo de líquido presenta
intercalado una válvula (14) de doble efecto con paso libre de
fluido y regulación de carga entre la camisa (1) del cilindro y el
acumulador (13).
7. Cilindro de suspensión oleoneumático, de
conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en
una alternativa de realización comprende un émbolo o diafragma
rígido entre las cámaras (15) y (16) del acumulador (13).
8. Cilindro de suspensión oleoneumático, de
conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque en
una alternativa de realización comprende más de dos émbolos (2 y
3); y porque la arandela (19) puede ser múltiple, dispuesta
respectivamente sobre cada uno de los émbolos (3) internos que
existan y una arandela (19) de tope en el extremo del émbolo (2)
externo.
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|---|---|---|---|
| ES200200201A ES2221514B1 (es) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | Cilindro de suspension oleoneumatico. |
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| ES2221514A1 ES2221514A1 (es) | 2004-12-16 |
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2002
- 2002-01-29 ES ES200200201A patent/ES2221514B1/es not_active Expired - Fee Related
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