ES2221533B1 - Cilindro de suspension variables perfeccionado. - Google Patents
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Abstract
Cilindro de suspensión variable perfeccionado, que comprende un cilindro telescópico, constituido por una camisa externa y dos émbolos telescópicos concéntricos, presentando en su interior una cámara de gas comprimida como elemento elástico y alternativamente una cámara de fluido hidráulico. 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 variable
perfeccionado.
La presente solicitud de Patente de Invención
tiene por objeto el registro de un cilindro de suspensión variable
perfeccionado, 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 cierta cantidad de gas absorbente de las oscilaciones del mismo
que lo llena totalmente o parcialmente junto con una cierta
cantidad de aceite hidráulico 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 variable perfeccionado
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 en
su interior una cámara de gas llena total o parcialmente en
conjunción con una cámara llena de aceite o líquido hidráulico, que
actúa a modo de transmisor de esfuerzos. En dicha camisa del
cilindro se encuentran dispuestos dos o más émbolos telescópicos
concéntricos que entran axialmente en la misma. El gas actúa de
elemento elástico y de elemento amortiguador.
En el caso de que el cilindro contenga una carga
de líquido hidráulico el gas actúa de elemento elástico y el
líquido de elemento amortiguador del conjunto.
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 émbolos los que se mueven solidariamente.
El esfuerzo que devuelve el cilindro depende de
la variación del volumen de gas en el seno del cilindro. Cuando
solo se mueve el émbolo externo, la variación de volumen del gas
comprimido en el cilindro 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 conforma
un solo conjunto, por el efecto de arrastre que establece la
arandela de contacto. En esta situación la variación del volumen de
gas comprimido está determinada por el recorrido que realizan
ambos émbolos y su superficie efectiva combinada. 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. El
cilindro está protegido contra sobrepresión por la presencia de la
arandela, que al alcanzar el final del recorrido del émbolo
interno, hace tope con el cuerpo del cilindro limitando la
compresión máxima y por lo tanto el volumen mínimo de la cámara de
gas.
De esta manera la relación entre el incremento
de la presión del gas cuando el vehículo está en vacío y la presión
del gas 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 volumen de la cámara inicial de gas depende
principalmente del recorrido de los émbolos, ya que debe poder
contener la diferencia en volumen del liquido hidráulico
correspondiente al volumen desplazado por los dos émbolos y quedar
aún un volumen final, que mediante la fórmula física de "presión
x volumen = constante" nos da una contrapresión preestablecida
y aceptada por el diseño del vehículo.
A su vez, la presión inicial de gas que contiene
el cilindro 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 debido al peso del vehículo.
Tal como se ha comentado, el cilindro comprende
en su interior una cámara de gas y una cámara de aceite o líquido
hidráulico. Ambas cámaras están separadas mediante un medio
adecuado, tal como una vejiga elástica de caucho o un émbolo
intermedio con sus correspondientes juntas de estanqueidad. La
cámara de líquido hidráulico está dispuesta adyacente a los émbolos
telescópicos preferentemente, por su más fácil estanqueidad y a su
vez el gas está dispuesto en oposición, en el extremo cerrado del
cilindro. El líquido actúa de transmisor de la presión entre los
émbolos y la cámara de gas.
El elemento eliminador del efecto rebote está
constituido por una pieza, con un orificio calibrado, dispuesta en
la embocadura interna del cilindro interior con una válvula que
permite su doble efecto. Así cuando el émbolo exterior se mueve
respecto al émbolo interior el fluido hidráulico desplazado pasa
por dicha válvula eliminando el efecto rebote. La válvula es de
paso libre para el flujo del líquido desde el espacio existente
entre ambos émbolos hacia el interior de la vejiga de caucho y de
caudal estrangulado para el flujo inverso.
La carga del fluido hidráulico en el cilindro se
hace preferentemente por un conducto realizado en el eje del émbolo
exterior y que comunica directamente con el espacio interior del
émbolo interior no ocupado por el émbolo exterior y se sella
herméticamente con un tapón adecuado. Este conducto presenta su
tramo más exterior roscado para el acoplamiento del macho que
sujeta una de las rótulas de articulación. A su vez el gas se
carga por un orificio existente en el fondo del cilindro, en el
lado opuesto a los émbolos telescópicos.
El cilindro presenta en sus dos extremos medios
de sujeción al chasis y a los brazos de la suspensión. Esta
conexión se lleva a cabo mediante las rótulas de articulación,
estando la rótula correspondiente con el extremo telescópico unida
con un perno o macho, por ejemplo y fijando la arandela tope.
El gas contenido en el depósito es un gas inerte
como, por ejemplo, el nitrógeno o similar, cuyas características
termodinámicas sean adecuadas.
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.
Se ha previsto, como alternativa de realización,
una constitución del cilindro simplificado, en el que el
equipamiento hidráulico ha sido eliminado y presenta solo gas como
elemento elástico y de amortiguación. El cilindro comprende los
medios de compresión conformado por los émbolos telescópicos y la
arandela de tope. En el interior de la camisa del cilindro dichos
émbolos se introducen directamente en el seno del gas comprimido.
Este tipo de, cilindro es adecuado para aquellos vehículos en los
que el efecto de amortiguación y absorción de la energía por parte
de la suspensión no es importante, sino que el efecto buscado es
el relativo a la absorción controlada de la variación del peso de
la carga y descarga del vehículo con una escasa variación de
altura. Este cilindro presenta la válvula de carga de gas en el seno
del conducto existente en el émbolo exterior para una conformación
más estanca.
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 representan los detalles más significativos de
la invención.
Figura 1.- Muestra una vista seccionada del
cilindro de nueva invención con la configuración mixta neumática -
hidráulica.
Figura 2.- Muestra una vista seccionada del
cilindro de nueva invención con la configuración neumática.
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 elementos
(5) de retención, juntas (6) de estanqueidad y aro (7) de guiado y
cierre. El émbolo (2) externo presenta en su parte superior una
arandela (18) para hacer tope con la cabeza o borde exterior del
émbolo (3) interno y la camisa (1) del cilindro. A su vez, dicho
émbolo (2) presenta un orificio (12) axial pasante, con una tapón
(10) de cierre del fluido hidráulico y cierre hermético, que
comunica a través de un conducto (9) de carga con el hueco del
émbolo (3) interno, la pieza (11) de la válvula (14) de
estrangulación antirrebote y la camisa (1) o vejiga (17) de
caucho. La parte externa de dicho orificio (12) presenta una zona
roscada en la que está acoplado el macho (8) de una rótula (4) de
articulación. La camisa (1) del cilindro presenta en su extremo
opuesto al conjunto de émbolos (2 y 3) telescópicos una rótula (4)
de articulación o similar.
El aro (7) de guiado del conjunto de los émbolos
(2 y 3) comprime contra la pared interna de la camisa (1) el
reborde de una vejiga (17) elástica. Esta vejiga (17) elástica
está dispuesta separando una cámara (15) de fluido hidráulico y una
cámara (16) de gas.
El émbolo (3) interior presenta en su embocadura
interna alojada en la cámara (15) de fluido hidráulico una pieza
(11) en el que existe intercalada una válvula (14) de doble
sentido, siendo de paso de aceite en una dirección y
estrangulamiento en sentido opuesto al pasar el aceite entre el
hueco del émbolo (3) y la zona de la cámara (15) delimitada por la
vejiga (17).
En una alternativa de realización en el interior
de la camisa (1) del cilindro existe solo una cámara (16) que
contiene gas como elemento elástico. En dicha situación los
émbolos (2 y 3) están acoplados directamente sobre la camisa (1) del
cilindro, con los correspondientes elementos (5) de retención y
juntas (6) de estanqueidad, presentando superiormente la rótula
(4) de articulación anclada por el macho (8) y la arandela (18) de
tope. El émbolo (2) presenta en el fondo del orificio (12) la
correspondiente válvula (13) de carga de gas que comunica con la
cámara (16) a través del conducto (9).
Claims (9)
1. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, 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 constituido por
una camisa (1) exterior y dos o más émbolos (2 y 3) telescópicos
concéntricos, presentando dicha camisa (1) una cámara (16) interior
de gas inerte presurizado, operativamente apto para la expansión de
dichos émbolos (2 y 3); y porque el émbolo (2) externo presenta en
proximidad con su extremo libre una arandela (18) de tope,
operativamente apta para su tope con el extremo o cabeza del
émbolo (3) en su desplazamiento de introducción a lo largo del
recorrido de la carrera; y porque la arandela (18) es de diámetro
suficiente para su tope con el extremo de la camisa (1) del
cilindro al llegar al punto de máxima compresión.
2. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, de conformidad con la reivindicación 1,
caracterizado porque la camisa (1) comprende una cámara
(15) de almacenamiento de aceite hidráulico o similar, adyacente a
la cámara (16) de gas y separada de ésta por un elemento
intermedio, tal como un émbolo o análogo; y porque la cámara (15)
aloja los émbolos (2 y 3) en su introducción en el seno de la
camisa (1) del cilindro, operativamente apto para transmitir la
presión que ejercen dichos émbolos (2 y 3) en su sección efectiva
al gas de la cámara (16).
3. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, de conformidad con las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque comprende una vejiga (17) elástica de
separación entre la cámara (16) de almacenamiento de gas y la
cámara (15) de aceite hidráulico sujeta por el reborde en el aro (7)
de guiado o similar, operativamente apto para constituirse en
separación mecánica entre ambas cámaras (15 y 16).
4. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, de conformidad con la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende una rótula (4) de
articulación en el extremo de la camisa (1) opuesto a los émbolos (2
y 3).
5. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, de conformidad con la reivindicación 1,
caracterizado porque el émbolo (3) interior comprende en su
embocadura interna o próxima a ella una pieza (11) en la que se
encuentra alojada una válvula (14) de doble efecto, estrangulación
de paso en un sentido y libre paso en el opuesto, dispuesta entre
la cámara (15) de fluido hidráulico y el espacio existente entre
el émbolo (3) interior, el émbolo (2) exterior y la pieza (11).
6. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, de conformidad con la reivindicación 1,
caracterizado porque el émbolo (2) exterior presenta un
orificio (12) axial en cuyo fondo existe un medio de cierre tal como
una válvula de carga o tapón (10 y 13) que comunica con un
conducto (9) de carga o llenado al interior de la camisa (1) del
cilindro; y porque el orificio (12) axial presenta su tramo
exterior roscado apto para el acoplamiento del macho (8) de la
rótula (4) de articulación extrema.
7. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, de conformidad con la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende una válvula (13) de carga de
gas a la cámara (16).
8. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, de conformidad con la reivindicación 1 y 2,
caracterizado porque comprende un tapón (10) de cierre de
fluido hidráulico en la cámara (15).
9. Cilindro de suspensión variable
perfeccionado, de conformidad con la reivindicación 1,
caracterizado porque en una alternativa de realización
comprende más de dos émbolos (2 y 3) existiendo una única arandela
(18) de tope en el extremo del émbolo (2) externo; y porque la
arandela (18) puede ser múltiple, dispuesta respectivamente sobre
cada uno de los émbolos (3) internos que existan.
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2221533A1 ES2221533A1 (es) | 2004-12-16 |
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