ES2222113B1

ES2222113B1 - Dispositivo oleoneumatico de suspension.

Info

Publication number: ES2222113B1
Application number: ES200402580A
Authority: ES
Inventors: Manuel Carcare Gimeno
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: ES2222113A1

Abstract

Dispositivo oleoneumático de suspensión que presenta medios elásticos, preferentemente un muelle, que ejerce una resistencia entre dos puntos a la introducción de un primer émbolo telescópico en un segundo émbolo telescópico, adicional a la resistencia ejercida a través del fluido hidráulico del dispositivo.

Description

Dispositivo oleoneumático de suspensión.

La presente invención se refiere a un dispositivo oleoneumático de suspensión.

El dispositivo oleoneumático de suspensión según la presente invención puede ser utilizado en sustitución de los actuales amortiguadores y suspensiones para vehículos, siendo de especial utilidad en situaciones donde la carga a la que es sometido el dispositivo es muy variable.

Las Patentes españolas números 200200201 y 200201766, ambas del inventor de la presente invención, dan a conocer sendos dispositivos oleoneumáticos de suspensión que comprenden al menos dos émbolos telescópicos que desplazan en su movimiento de introducción en el cilindro un fluido hidráulico (aceite hidráulico) que fluye a través de unos elementos reguladores del flujo hacia una cámara de volumen variable receptora de fluido hidráulico. Al recibir el fluido hidráulico proveniente del desplazamiento provocado por el movimiento de los émbolos telescópicos dentro del cilindro, la cámara receptora de fluido hidráulico aumenta su volumen, comprimiendo a su vez una cámara en la que está contenido el gas. El gas, al comprimirse debido a la disminución del volumen de la cámara que lo contiene, aumenta la presión que ejerce sobre el fluido hidráulico, el cual ejerce a su vez una resistencia al movimiento de introducción del émbolo que depende de la citada presión y del área efectiva del émbolo telescópico que actúa en cada momento.

Un dispositivo de este tipo dotado de dos émbolos telescópicos concéntricos presenta la ventaja sobre otros dispositivos anteriormente conocidos de ofrecer una adecuada suspensión para un vehículo tanto si el vehículo se encuentra en vacío como si se encuentra a plena carga, presentando a su vez un recorrido de suspensión razonable.

Sin embargo, tal dispositivo dotado de dos émbolos telescópicos sigue sin proporcionar una suspensión totalmente adecuada cuando el vehículo se encuentra en un estado de media carga. Para solucionar este problema, las citadas Patentes Españolas números 200200201 y 200201766 dan a conocer la disposición de un mayor número de émbolos telescópicos. Sin embargo, esta solución lleva a dispositivos de mucha mayor complejidad mecánica. Por otro lado, en aquellos puntos del recorrido de la suspensión en los que se produce un cambio del émbolo que actúa, aumenta de manera brusca la resistencia ofrecida por el dispositivo, endureciéndose de esta manera la suspensión en ciertos puntos.

Es un objetivo de la presente invención dar a conocer un dispositivo oleoneumático de suspensión que presenta una adecuada suspensión cuando el vehículo se encuentra vacío, a media carga o a carga completa, y que resulta mecánicamente simple y de dimensiones compactas.

Según la presente invención, esto se consigue mediante un dispositivo oleoneumático que comprende:

-: un conjunto hidráulico que presenta un cilindro en cuyo interior pueden deslizar, al menos, un primer y un segundo émbolos telescópicos, de tal manera que el primer émbolo es susceptible de introducirse en el segundo émbolo, definiéndose una carrera de introducción para cada uno de los émbolos

-: medios elásticos de presurización de un fluido hidráulico contenido en el cilindro, que actúan durante la totalidad de los recorridos de introducción;

-: medios de control del flujo de fluido hidráulico provocado por el movimiento de introducción de al menos uno de los citados émbolos telescópicos.

Partiendo de este tipo de dispositivo conocido, la presente invención se caracteriza porque el citado dispositivo presenta medios elásticos adicionales que ejercen una resistencia al movimiento de introducción del primer émbolo, al menos entre dos puntos del recorrido de introducción del primer émbolo. La resistencia que ejercen los citados medios elásticos adiciones se suma a la acción ejercida por los medios elásticos de presurización de un fluido hidráulico a través de este último.

Preferentemente, los medios elásticos adicionales se elegirán de manera tal que la resistencia ofrecida por el dispositivo al final del recorrido de introducción del primer émbolo en el segundo émbolo iguale a la ejercida por el dispositivo al inicio del recorrido de introducción del segundo émbolo.

Preferentemente, dichos medios elásticos adicionales comprenderán un muelle.

Aún más preferentemente, los citados medios elásticos adicionales se encuentran en el interior del conjunto de cilindro y émbolos telescópicos, preferentemente fijados al segundo émbolo.

Los medios elásticos podrán presentar una característica lineal, aunque también podrán presentar una característica de tipo progresivo, es decir, cuya resistencia aumente con el recorrido en mayor medida que con el clásico muelle helicoidal de característica lineal.

En realizaciones preferentes, los medios elásticos adicionales serán comprimidos por el primer émbolo durante su recorrido de introducción.

Para su mejor comprensión, se adjunta a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización preferente de la presente invención.

La figura 1 es una vista parcialmente seccionada de un dispositivo según la presente invención.

Las figuras 2 a 5 representan vistas parcialmente seccionadas del conjunto de cilindro y émbolos telescópicos dotado de medios elásticos adicionales de la figura 1 en diferentes puntos del recorrido de introducción de los émbolos telescópicos.

La figura 6 es un gráfico que muestra la fuerza resistente ejercida por el dispositivo oleoneumático de los estados mostrados en las figuras 1 a 5, desglosando dicha fuerza resistente en la ejercida a través de la cámara de gas de volumen variable y la ejercida a través de los medios elásticos adicionales.

La figura 1 muestra una realización del dispositivo oleoneumático de suspensión según la presente invención, compuesta por un cilindro (1) y dos émbolos telescópicos (2) y (3) concéntricos. Entre estos tres elementos se disponen elementos cuya configuración y función es sobradamente conocidas en el sector, tales como elementos de retención (4) y (5), aros guía (6) y (7), juntas de estanqueidad, (8), (9) y (10), rascadores (11) y (12) y aro (13) de guiado y cierre. El primer émbolo (2) presenta en su parte exterior una zona saliente o arandela de interferencia (14) que sirve de tope al movimiento de introducción del primer émbolo (2) en el segundo émbolo (3). En la parte inferior del cilindro (1) se encuentra un conducto (15) para la evacuación del líquido hidráulico desalojado durante el movimiento de introducción de los émbolos (2) y (3) en el cilindro (1). Como se encuentra representado de manera esquemática en la figura 1, la salida de dicho conducto se encuentra conectada, por ejemplo mediante un latiguillo, con un acumulador (16), a través de una válvula de regulación de flujo (30). Como es conocido en el sector, la válvula puede consistir en una válvula que permite el libre paso de fluido hidráulico desde el cilindro (1) hasta el acumulador (16), pero que presente un orificio restringido cuando el fluido hidráulico fluye desde el acumulador (16) hacia el cilindro (1). El acumulador (16) puede ser de tipo conocido. En el ejemplo mostrado, el acumulador (16) incluye un orificio (17) de entrada y salida de fluido hidráulico, una carcasa (18) dentro de la cual se encuentran una cámara (19) receptora de fluido hidráulico y una cámara (20) que contiene un gas de características físico-químicas adecuadas para la aplicación, tal como por ejemplo nitrógeno. Ambas cámaras se encuentran separadas por una membrana elástica (21) que las separa. La membrana (21) presenta, de manera conocida, un tope o tetón (22) enfrentado con el lado interior del orificio (17). El acumulador (16) también presenta una válvula (23) para cargar el gas que contiene la cámara de gas (20).

De manera característica para la presente invención, el dispositivo mostrado en la figura 1 dispone de medios elásticos (24) (que en el caso mostrado consisten en un muelle helicoidal) destinados a ejercer una resistencia creciente al movimiento de introducción, en este caso, del primer émbolo (2). El muelle (24) reposa en una pieza (25) fijada en el interior del émbolo (3), dotada de agujeros (26) para permitir el paso del fluido hidráulico desalojado por el primer émbolo (2). La pieza (25) dispone en su parte más próxima al primer émbolo (2) de un sistema (27) de tornillo y arandela para impedir que el muelle (24) se salga de su posición de trabajo. Complementariamente, el primer émbolo (2) dispone de una zona entrante, con un primer tramo (28) y un segundo tramo (29) de distinta sección. El primer tramo (28) presenta un área transversal mayor que la del muelle (24) y una profundidad que se corresponde con la del muelle (24) en estado comprimido. El segundo tramo presenta un área transversal inferior a la del muelle (24), pero superior a la de la pieza (25) y el sistema de retención (27) en la zona del muelle. De esta manera se consigue que el sistema de retención (27) penetre en el segundo tramo (29) del orificio, pero no así el muelle (24), que es comprimido, por tanto, por el movimiento de introducción del primer émbolo (2) en el segundo émbolo (3), como se observará posteriormente en las figuras 3 y 4.

En la figura 1 se ha mostrado el dispositivo en su posición exento de cargas exteriores. En esta situación se define la longitud (L0) como la distancia entre la arandela (14) y el segundo émbolo (3) y la longitud (L3) como el recorrido máximo del segundo émbolo (3).

El funcionamiento del dispositivo oleoneumático de suspensión según la presente invención se procederá a explicar haciendo referencia a las figuras 2 a 5, que muestran diferentes situaciones del recorrido de introducción de los émbolos telescópicos, y a la figura 6 que representa la fuerza ejercida por el dispositivo en cada situación.

La figura 2 muestra el conjunto de cilindro y émbolos telescópicos de la figura 1 sobre el que actúa una fuerza representada mediante la flecha (F1) que corresponde con el peso del vehículo en vacío. En esta situación, la distancia (L1) entre el saliente (14), que en el ejemplo ejerce funciones de tope en el recorrido del primer émbolo (2), y el segundo émbolo (3) es inferior a la distancia (L0) mostrada en la figura 1. En el ejemplo recogido en las figuras, el muelle (24) no se encuentra comprimido, por lo que la fuerza resistente que equilibra la fuerza (F1) se corresponde con el producto de la presión del fluido hidráulico por el área efectiva del primer émbolo, al igual que en los dispositivos oleoneumáticos de suspensión hasta ahora conocidos. La variación de la presión del fluido hidráulico se corresponde con la disminución de volumen de la cámara de gas, que se corresponde a su vez con el volumen de fluido hidráulico desplazado por el primer émbolo en su recorrido descendente.

La figura 3 muestra, de manera similar a la anterior figura, una situación en la que actúa una fuerza (F2), de tal manera que la distancia entre la arandela (14) y el segundo émbolo (3) se ha reducido hasta la distancia (L2) mostrada. En esta situación, el muelle (24) se ha introducido en el primer tramo (28) del orificio del primer émbolo (2). A partir de este punto, si la fuerza (F2) aumenta, el descenso del émbolo (2) comprimirá el muelle (24), porque éste tiene mayor sección que el segundo tramo (29) del orificio del émbolo (2). Al comprimirse, el muelle (24) ejercerá una resistencia a la introducción del émbolo (2) en el émbolo (3) que dependerá de su constante elástica y el grado de compresión del muelle (24) en cada momento. Dicha resistencia se sumará a la correspondiente al producto de presión del fluido hidráulico por área efectiva del primer émbolo, antes referida. Este extremo ha sido representado en el gráfico de la figura 6.

La figura 4 muestra el estado en el que debido a la acción de una fuerza (F3), la arandela (14) hace tope con el émbolo (3). En esta posición, el muelle (24) se encuentra completamente comprimido y ejerce su fuerza máxima. Por otro lado, en esta posición la resistencia ejercida por el dispositivo al descenso de los émbolos pasa a ser el producto de la presión del fluido hidráulico por el área efectiva del segundo émbolo.

La figura 5 muestra el estado en el que se ejerce una fuerza (F4) sobre el dispositivo, que se corresponde con la carga máxima del vehículo, habiéndose reducido la carrera disponible del émbolo (3) hasta una distancia (L4). En esta situación, la fuerza (F4) queda equilibrada por la resistencia ejercida por el fluido hidráulico, consistente, como ya se ha indicado, en el producto la presión del fluido hidráulico por el área efectiva del segundo émbolo. Como ya se ha indicado, el aumento de la presión del fluido hidráulico corresponde con la variación de volumen de la cámara de gas, la cual viene a su vez determinada en esta situación por el volumen de fluido desalojado por el segundo émbolo en su recorrido descendente.

La figura 6 es un gráfico en el que se ha representado en línea continua la relación entre los diferentes valores de carga (F1), (F2), (F3), (F4) y los recorridos (L0), (L1), (L2), (L3) y (L4) que se han mostrado en las figuras 1 a 5. Asimismo se ha representado la resistencia ejercida por el gas comprimido (en línea discontinua) y por el muelle (en línea de trazos y puntos) en función del recorrido. En la figura se observa cómo se ha elegido el muelle (24) de tal manera que la suma de las resistencias ejercidas por el muelle (24) y por el gas a través del fluido hidráulico al final del recorrido de introducción del primer émbolo (2) en el segundo émbolo (3) iguale a la resistencia ejercida por el gas a través del fluido al inicio del recorrido de introducción del segundo émbolo (3) en el cilindro (1), eliminando los aumentos bruscos de resistencia de los dispositivos hasta ahora conocidos. Asimismo se ha representado una situación con una carga (Fm), pudiéndose apreciar las ventajas de la presente invención sobre otros dispositivos oleoneumáticos conocidos que no disponen de los medios elásticos adicionales (24): una mayor capacidad de carga para un dispositivo de las mismas dimensiones, que presenta un endurecimiento progresivo de la suspensión para media carga, reduciendo e incluso eliminando, además, los efectos del incremento brusco de resistencia que se produce en el momento de la activación del segundo émbolo telescópico.

Son posibles numerosas variantes al ejemplo mostrado en las figuras. Por ejemplo, el muelle helicoidal (24) podría ser sustituido por otros medios elásticos que ejerciesen similar función, como por ejemplo un muelle de característica progresiva. También es posible, por ejemplo, ejecutar en un mismo cuerpo el cilindro y la cámara de gas, de manera similar a la citada Patente española nº 200201766.

En general, todo lo que no afecte, altere o modifique el contenido del dispositivo aquí descrito deberá ser considerado como contenido dentro de la presente invención.

Claims

1. Dispositivo oleoneumático de suspensión que comprende

- un conjunto hidráulico que presenta un cilindro en cuyo interior pueden deslizar, al menos, un primer y un segundo émbolos telescópicos, de tal manera que el primer émbolo es susceptible de introducirse en el segundo émbolo, definiéndose una carrera de introducción para cada uno de los émbolos;

- medios elásticos de presurización de un fluido hidráulico contenido en el cilindro por efecto de un gas comprimido, que actúan durante la totalidad de los recorridos de introducción;

- medios de control del flujo de fluido hidráulico provocado por el movimiento de introducción de al menos uno de los citados émbolos telescópicos;

caracterizado porque presenta medios elásticos adicionales que ejercen una resistencia al movimiento de introducción del citado primer émbolo al menos entre dos puntos del recorrido de introducción del primer émbolo, adicionándose la citada resistencia a la acción ejercida a través del citado fluido hidráulico por los citados medios elásticos de presurización del mismo.

2. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según la reivindicación 1, caracterizado porque los citados medios elásticos adicionales se eligen de manera tal que la resistencia ofrecida por el dispositivo al final del movimiento de introducción del primer émbolo en el segundo émbolo iguale a la resistencia ejercida por el dispositivo al inicio del recorrido de introducción del segundo cilindro.

3. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dichos medios elásticos adicionales se encuentran en el interior del conjunto de cilindro y émbolos telescópicos.

4. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los citados medios elásticos adicionales se encuentran fijados al interior del segundo émbolo.

5. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según la reivindicación 4, caracterizado porque la fijación de los medios elásticos adicionales se realiza mediante una pieza que presenta unos agujeros que permiten el paso del fluido hidráulico desplazado por el primer émbolo telescópico.

6. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos medios elásticos adicionales presentan una constante elástica lineal.

7. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos medios elásticos presentan una característica elástica progresiva.

8. Dispositivo oleoneumático de suspensión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los medios elásticos adicionales son susceptibles de empezar a ejercer una resistencia al movimiento de introducción del primer émbolo a partir de una punto intermedio recorrido de introducción del primer émbolo.

9. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según la reivindicación 8 en dependencia de la reivindicación 3, caracterizado porque los medios elásticos adicionales son comprimidos por el primer émbolo durante su recorrido de introducción.

10. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según la reivindicación 9, caracterizado porque el muelle es comprimido por el estrechamiento de un orificio existente en el primer émbolo.

11. Dispositivo oleoneumático de suspensión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 caracterizado porque los citados medios comprenden un muelle.