ES2247240T3 - Muelle de gas. - Google Patents
Muelle de gas.Info
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Abstract
Muelle de gas para mover una carga con respecto a un cuerpo, que comprende lo siguiente: un miembro de cilindro (10, 110) con un primer eje, una superficie interior que forma una cámara, un primer extremo del miembro de cilindro (10, 110) y un segundo extremo cerrado (16); una junta/guía (14, 114) del vástago de pistón alojada en el primer extremo del miembro de cilindro (10, 110); un vástago de pistón (20, 120) alojado en la junta/guía (14, 114) para movimiento hacia y desde el miembro de cilindro (10, 110), con una disposición de pistón (22, 122) fijada al extremo del vástago de pistón (20, 120); un pistón flotante (24, 124) para definir un segmento de gas (N2) y un segmento extremo cerrado (182); una masa de gas contenida en el segmento de gas (N2), la cual está sometida a una presión superior a la presión atmosférica; un dispositivo de detección (52, 152) para detectar la fuerza aplicada al vástago de pistón (20, 120) por el gas en el segmento de gas (N2) y para generar una señal correspondiente; un medio para mover el pistón flotante (24, 124) en la dirección axial del miembro de cilindro (10, 110) a fin de variar la presión del gas en el segmento de gas (N2), siendo controlado el medio de movimiento por un sistema de control (48, 148) en función de la señal; caracterizado porque el pistón flotante (24, 124) está alojado en el miembro de cilindro (10, 110) para moverse a lo largo del eje y en acoplamiento sellado con la superficie interior a fin de definir en la cámara un segmento de gas (N2) entre el pistón flotante (24, 124) y el primer extremo del miembro de cilindro (10, 110) y un segmento extremo cerrado (182) entre el pistón flotante (24, 124) y el extremo cerrado (16).
Description
Muelle de gas.
La presente invención concierne a un muelle de
gas para mover una carga con respecto a un cuerpo, que comprende lo
siguiente:
un miembro de cilindro con un eje, una superficie
interior que forma una cámara, un primer extremo del miembro de
cilindro y un segundo extremo cerrado;
una junta/guía de vástago de pistón alojada en el
primer extremo del miembro de cilindro;
un vástago de pistón alojado en la junta/guía
para movimiento hacia dentro y hacia fuera del miembro de cilindro,
con una disposición de pistón fijada al extremo del vástago de
pistón;
un pistón flotante para definir un segmento de
gas y un segmento extremo cerrado;
una masa de gas contenida en el segmento de gas,
que está a una presión superior a la presión atmosférica;
un dispositivo de detección para detectar la
fuerza aplicada por el gas del segmento de gas al vástago de pistón
y para generar una señal correspondiente;
un medio para mover el pistón flotante en la
dirección axial del miembro de cilindro a fin de variar la presión
del gas del segmento de gas, siendo controlado el medio de
movimiento por un sistema de control en función de la señal. Tales
muelles de gas se emplean en primer lugar para levantar y mantener
en estado abierto capós de maletero, portones traseros, compuertas
de pared posterior y tapas del recinto del motor de vehículos
automóviles.
Los muelles de gas se emplean en amplio grado
para compensar parcial o completamente el peso de tapas del recinto
del motor, capós de maletero, ventanillas traseras y portones
traseros de automóviles de turismo, coches combinados y coches de
reparto, a fin de facilitar su apertura y mantenerlos en una
posición casi o completamente abierta. Es bien conocido que las
prestaciones de fuerza de muelles de gas fluctúan considerablemente
con la temperatura del gas - a bajas temperaturas el muelle de gas
genera una fuerza que es muchísimo más pequeña que la fuerza
generada a altas temperaturas. Por este motivo, un muelle de gas
tiene que ser construido de modo que genere una fuerza suficiente
para mantener en estado abierto el capó, el portón trasero o similar
(en lo que sigue designado como la "carga") a una baja
temperatura adecuadamente seleccionada, por ejemplo -30ºF.
Usualmente, se construyen muelles de gas de modo que en la posición
de mantenimiento en estado abierto de la carga a la baja temperatura
generen una fuerza de aproximadamente una a cinco libras en toda la
carga. A temperaturas altas, la fuerza de mantenimiento en estado
abierto puede incrementarse hasta cincuenta libras, lo que significa
que la fuerza necesaria para mover la carga desde la posición de
mantenimiento en estado abierto hasta la posición cerrada (la
"carga de manejo") puede ser de más de cincuenta libras.
Aparte del problema de las grandes fluctuaciones
en la carga de manejo en función de la temperatura, la fuerza de
compensación de peso ejercida por el muelle de gas sobre la carga en
todas las posiciones de esta carga entre la posición cerrada y la
posición abierta fluctúa fuertemente con la temperatura. En tiempo
frío, la fuerza del muelle de gas ejerce sobre la carga una fuerza
de compensación sensiblemente más pequeña que la ejercida a altas
temperaturas. En función de la geometría del sistema de muelle de
gas/carga, el usuario ha de ejercer posiblemente en tiempo frío una
fuerza relativamente grande sobre la carga durante una parte o
durante todo el movimiento de la carga desde la posición cerrada
hasta la posición completamente abierta. En tiempo cálido, la fuerza
del muelle de gas podría mover la carga sin intervención del
usuario, con una fuerza de apertura relativamente grande y una
velocidad relativamente alta, desde la posición cerrada hasta la
posición abierta, lo que a veces puede ser motivo de intranquilidad
para un usuario distraído o podría dañar la carga cuando esté en el
recorrido un obstáculo que impida una apertura completa de la
carga.
Se han difundido diferentes propuestas para
mitigar el problema de las fluctuaciones a consecuencia de
variaciones de la temperatura en la carga a mantener abierta/carga
de manipulación cuando está abierta la carga. Algunos ejemplos
pueden encontrarse en las patentes US No. 5,106,065 (Staton et
al., 1992) y No. 5,404,972 (Popjoy et al., 1995). Estas
soluciones se basan en que están previstas una o varias tuberías de
derivación entre las cámaras secundarias de la cámara de gas en
lados opuestos del pistón, teniendo cada tubería de derivación una
válvula cargada por muelle que está cerrada a bajas temperaturas y
que bloquea la corriente de gas de la cámara secundaria del extremo
cerrado a la cámara secundaria del extremo del miembro de cilindro y
que a altas temperaturas permite la corriente de gas a través de la
tubería de derivación. Cuando está cerrada la tubería de derivación,
la fuerza relativamente pequeña del muelle de gas es complementada
por la acción de la fuerza de pretensado sobre la válvula, de modo
que se aumenta la fuerza de mantenimiento en estado abierto. Los
dispositivos de estas dos patentes no tienen repercusión alguna
sobre la entrega de fuerza del muelle de gas cuando la carga es
movida de la posición cerrada a la posición abierta.
Además, se ha propuesto que se puede compensar
una reducción de la fuerza de partida de un muelle de gas debido a
una fuga de gas o a una baja temperatura proporcionando una cámara
de gas secundario o un acumulador de gas secundario que contiene gas
a una presión más alta que la de la cámara primaria, así como una
válvula que reacciona a la presión en un conducto de paso que une la
cámara secundaria con la cámara primaria y que se abre cuando la
presión en la cámara primaria cae por debajo de un valor
predeterminado. Una disposición de esta clase se propone en la
patente US No. 5,042,782 (Mintgen, 1991). Cuando se conduce gas de
la cámara secundaria a la cámara principal para compensar una caída
de presión en la cámara principal provocada por una reducción de la
temperatura, se impide una reducción de la fuerza de partida
haciendo pasar aire de reposición de la cámara secundaria a la
cámara principal. Cuando se incrementa la entrega de fuerza del
muelle de gas por efecto de un aumento de la temperatura, puede
descargarse, en caso deseado, gas de la cámara principal mediante
una acción de purga de aire (figura 4), con lo que se impide un
aumento de la fuerza del muelle hasta una magnitud no deseada. La
disposición según la patente de Mintgen conserva una entrega de
fuerza relativamente uniforme del muelle de gas a lo largo de un
intervalo grande de temperatura, pero requiere, según su
constitución, la descarga de gas del sistema para que ciclos
completos de funcionamiento
caliente-frío-caliente no den lugar
a que resulte demasiado grande la fuerza de funcionamiento en la
fase fría-caliente siguiente. Cuando no está
incorporada una gran diferencia en las respectivas válvulas para la
reposición y descarga de gas, una descarga frecuente de gas agotará
entonces pronto el gas en la cámara secundaria, con lo que es
necesario un rellenado. La necesidad de un frecuente mantenimiento
del sistema representa un inconveniente.
Se conoce por el estado de la técnica más
próximo, el documento US 6 152 432 A1, un muelle de gas de la clase
citada al principio en el que el vástago de pistón está construido
como un cilindro cuyo recinto interior está subdividido por el
pistón flotante en una cámara de líquido y un segmento de gas. El
segmento de gas está unido con el segmento de gas del miembro de
cilindro a través de un taladro, mientras que la cámara de líquido
puede unirse con una bomba a través de una conexión al extremo del
vástago de pistón que sobresale del miembro de cilindro.
Se conoce por el documento DE 197 14 882 A1 un
muelle de gas que presenta un cilindro y un vástago de pistón
dispuesto en forma desplazable en el cilindro, con un pistón que
subdivide el recinto interior del cilindro. El vástago de pistón
puede ser bloqueado en la dirección de expulsión o en la dirección
de introducción con ayuda de un medio de flujo incompresible
retenido en el cilindro, estando contiguo al medio de flujo
incompresible un medio de flujo compresible. El medio de flujo
compresible puede ser aquí cargado con presión o descargado de
presión.
Un cometido de la presente invención consiste en
la habilitación de un muelle de gas que proporcione una entrega de
fuerza controlable durante un largo período de vida útil sin que sea
necesario mantenimiento de ninguna clase, tal, como por ejemplo, la
reposición de un gas en un acumulador de alimentación adicional.
Otro cometido consiste en la habilitación de un muelle de gas que
pueda ejercer fuerzas que varíen de manera predeterminada durante
cada carrera de un ciclo de funcionamiento. Otro cometido más
consiste en la habilitación de un muelle de gas que proporcione una
entrega de fuerza que no varíe con variaciones de la
temperatura.
Los problemas anteriormente mencionados se
resuelven según la presente invención en un muelle de gas por medio
de las características de la reivindicación 1.
Un muelle de gas según la presente invención
suministra una entrega de fuerza predeterminada por variación del
volumen del segmento de gas. Cuando, por ejemplo, cae la temperatura
del gas en el segmento de gas, pero se mantiene constante el volumen
de dicho segmento de gas, se reducen de manera correspondiente la
presión del gas y el suministro de fuerza del muelle de gas. La
reducción de la presión es detectada por el sensor. El sistema de
control reacciona a la variación de la señal del sensor mediante la
activación del accionamiento del motor, el cual desplaza al pistón
flotante en una dirección para disminuir el volumen del segmento de
gas, con lo que se aumentan la presión del gas y la fuerza de
partida. La presente invención hace que el muelle de gas proporcione
una fuerza de partida que se mantenga sustancialmente constante con
independencia de variaciones de la temperatura a lo largo de un
intervalo muy grande para cada posición de carrera dada.
Se puede proporcionar un suministro de fuerza
controlable durante un largo período de vida útil, sin que sea
necesario mantenimiento de ninguna clase, tal como, por ejemplo, la
reposición de un gas en un acumulador de alimentación adicional.
Asimismo, se pueden ejercer con el muelle de gas
unas fuerzas que varíen de una manera predeterminada durante cada
carrera de un ciclo de funcionamiento.
En un sistema sencillo se pueden activar
regularmente el sistema de control y el accionamiento cuando esté
cerrada la carga. El sistema de control y el accionamiento son
hechos funcionar por la batería del vehículo. Una activación regular
ahorra energía de la batería. Puede incorporarse una desconexión a
baja tensión de la batería para impedir un vaciado de dicha batería.
Cuando el sensor detecta una variación de la presión del gas, se
activa el accionamiento en el sentido de variar el volumen del
segmento de gas y devolver la presión a la magnitud predeterminada.
Por este motivo, cuando un usuario abre la carga, el muelle de gas
ha sido ajustado previamente para proporcionar la fuerza de partida
deseada para compensar el peso de la carga, mantener la carga en la
posición abierta y ceder ante una carga de manejo predeterminada en
la dirección de cierre.
En una ejecución del sistema se desactiva el
accionamiento cuando la carga se mueve desde la posición cerrada -
por ejemplo, por reacción a un interruptor de lámpara existente.
Después de iniciar la apertura, el muelle de gas funciona de la
misma manera que un muelle de gas convencional sin participación del
accionamiento.
Cuando se extiende hacia fuera el vástago de un
muelle de gas, el volumen de la parte del vástago que se encontraba
previamente en la cámara de gas pasa a ser parte del volumen ocupado
por el gas. Como es bien sabido, este fenómeno reduce, naturalmente,
la fuerza de partida en función del estado de extensión hacia fuera
del vástago. Por este motivo, puede ser deseable que el
accionamiento se active solamente durante la carrera de apertura o
mientras está abierta la carga, de modo que se genere una fuerza
predeterminada en la posición abierta de la carga.
La apertura de la carga puede iniciar también una
fase de funcionamiento del sistema en la que se mueve el pistón
flotante como reacción a un programa de ordenador almacenado en el
sistema de control, cuyo programa suministra variaciones
predeterminadas de la fuerza del muelle de gas por accionamiento del
pistón flotante como reacción a señales generadas bajo el control
del programa del ordenador. El programa puede proporcionar, por
ejemplo, una apertura automática de la carga sin intervención del
usuario, un estado de marcha en vacío o de parada cuando la carga
está abierta completamente o hasta un grado deseado, la conservación
de una fuerza predeterminada de mantenimiento en estado abierto y la
reacción a una carga de manejo predeterminada que inicia un cierre
automático de la carga. Además del control por ordenador del muelle
de gas al comienzo de una carrera de apertura, existe la posibilidad
de proporcionar una fuerza de partida relativamente grande al
comienzo de la carrera de apertura cuando sea habitualmente pequeña
la ventaja mecánica del muelle de gas con respecto a la carga debido
a la geometría de dicho muelle de gas con respecto a la carga,
seguido por una reducción de la fuerza al final de la carrera de
apertura. La señal del sensor suministra un reacoplamiento con el
sistema de servocontrol del dispositivo de accionamiento para
adaptar la función del muelle de gas al programa.
El dispositivo de accionamiento para mover el
pistón flotante puede contener una masa de aceite en el segmento
cerrado de la cámara, una bomba para la adición deliberada de aceite
al segmento cerrado, una cubeta de aceite que da servicio a la bomba
de aceite, una fuente de corriente para activar la bomba y las
tuberías y una válvula controlable dispuesta entre el segmento
cerrado de la cámara y la bomba y la cubeta. En un accionamiento
hidráulico de esta clase la característica detectada por el medio de
detección y que indica la presión del gas consiste preferiblemente
en la presión del aceite en el segmento cerrado de la cámara.
Ventajosamente, entre el segmento cerrado y la tubería de
alimentación/retorno de aceite puede estar dispuesta una válvula de
seguridad que esté construida de modo que se cierre como reacción a
una corriente de aceite del segmento cerrado a la tubería con una
velocidad que sobrepasa una velocidad predeterminada. Esta
disposición impide un cierre repentino de la carga al producirse un
fallo en el sistema hidráulico.
En otras formas de ejecución el dispositivo para
mover el pistón flotante contiene un motor eléctrico y una
transmisión de fuerza acoplada entre el motor y el pistón flotante,
tal como, por ejemplo, un accionamiento de husillo con circulación
de bolas. En estas formas de ejecución la característica detectada
por el sensor puede consistir en la presión del gas en el segmento
de gas de la cámara. El sensor se encuentra en el pistón flotante y
la señal de presión es tomada del cilindro a través de un conductor
que va dispuesto en el segmento cerrado de la cámara del cilindro y
que se extiende a través de la unidad de cierre final.
Para lograr una mejor comprensión de la presente
invención y de sus ventajas se puede hacer referencia a la
descripción siguiente de ejemplos de formas de ejecución en
combinación con los dibujos adjuntos; muestran en éstos:
La figura 1, una vista en sección transversal
lateral esquemática de una primera forma de ejecución de un muelle
de gas y un esquema de los componentes de accionamiento y de
control; y
La figura 2, una vista en sección transversal
lateral esquemática de una segunda forma de ejecución y un esquema
de los componentes de accionamiento y de control.
Un muelle de gas según la primera forma de
ejecución presenta un miembro de cilindro 10 en el que un extremo
del mismo -el extremo 12 del vástago- da alojamiento a una
disposición 14 de guía/junta del vástago y el otro extremo del mismo
-el extremo cerrado 16- da alojamiento a una unidad de cierre 18. Un
vástago de pistón 20 es recibido por la disposición de guía/junta 14
en relación sellada para realizar un movimiento de deslizamiento
entre una posición retraída, en la que la mayor parte del vástago
está alojada en el miembro de cilindro, y una posición extendida
hacia fuera, en la que la mayor parte del vástago sobresale del
miembro de cilindro. Una disposición de pistón 22, que puede ser de
cualquier ejecución convencional, tal como, por ejemplo, de la clase
con amortiguación dinámica, está fijada al extremo del vástago en el
miembro de cilindro. Cuando está prevista la característica de la
amortiguación dinámica del pistón, ésta limita una corriente de
fluido por delante de la disposición de pistón, de modo que se
deceleran los movimientos del vástago de pistón 20 durante su
extensión hacia fuera y su retracción.
Un pistón flotante 24 se desliza en relación
sellada a lo largo de una parte del miembro de cilindro 10 entre la
unidad de cierre 18 y una ranura de retención 26 formada en la pared
del miembro de cilindro 10. El pistón flotante 24 subdivide la
cámara del miembro de cilindro en un recinto de gas N2, que contiene
un gas sometido a presión (por ejemplo, nitrógeno), y un segmento
extremo cerrado ÖL que contiene aceite. Además, el segmento ÖL de
gas puede contener una cantidad de aceite para lubricar el vástago
de pistón y mejorar el sellado del vástago de pistón 20 con respecto
a la disposición de guía/junta 14. La cantidad de aceite en el
segmento ÖL varía y es controlada por bombeo de aceite o descarga de
aceite del mismo a través de un paso 28 de la unidad de cierre 18 y
una tubería 30.
Como es en sí bien sabido, el extremo cerrado 16
del miembro de cilindro 10 presenta una pieza de conexión 32 que
está fijada a una carrocería de vehículo (no mostrada), y el vástago
de pistón 20 da acogida a una pieza de conexión 34 que está fijada a
un capó de maletero, un portón trasero o similar (la carga, que no
se muestra tampoco). Cuando se libera la carga, la presión del gas
en el segmento de gas N2 actúa sobre el vástago de pistón 20 a
través de la superficie de la sección transversal de la disposición
de guía/junta 14 y aplica al vástago de pistón una fuerza en su
dirección de extensión hacia fuera. La fuerza compensa la carga en
parte o completamente y contribuye a elevar la carga desde el estado
cerrado hasta el estado abierto. En general, el muelle de gas está
construido para proporcionar la fuerza de mantenimiento en estado
abierto que mantiene a la carga en la posición abierta hasta que el
usuario aplique una carga de manejo para mover la carga
devolviéndola a la posición cerrada. Como se ha comentado
anteriormente, las variaciones de temperatura del gas en el segmento
de gas N2 provocan grandes fluctuaciones de la carga de
mantenimiento en estado abierto.
Una válvula magnética 38 de tres vías está
dispuesta en la tubería 30 y garantiza (1) una unión de la tubería
30 con una bomba 40 a través de una tubería 42 con una válvula de
retención 44, (2) un cierre ÖL de la tubería 30, de modo que ésta no
pueda recibir ni evacuar aceite -con lo que se encierra aceite en el
segmento extremo cerrado ÖL- y (3) una unión de la tubería 30 con
una tubería 45 que conduce a una cubeta 46 que da servicio a la
bomba 40. Un conjunto 48 de control del sistema controla la bomba 40
a través de un conductor 41 y la válvula magnética 38 como reacción
a señales de entrada que contienen una señal alimentada a través de
un conductor 50 por un interruptor de presión o un convertidor de
presión 52 unido con la tubería 30 y una señal alimentada a través
de un conductor 54 por un sensor 56 de posición de la carga, el cual
puede consistir en un interruptor de lámpara asociado a la carga
(por ejemplo, al capó del maletero, al portón trasero o similar) o
un interruptor previsto a propósito que conmuta periódicamente al
abrir o cerrar la carga. Forman parte de otras entradas al sistema
de control, tal como se muestra esquemáticamente por el recuadro
"ENTRADAS" 58, una señal que indica si el encendido del
vehículo está conectado o desconectado, y una señal que indica una
baja tensión de la batería. El sistema de control puede contener
indicaciones, como se muestra esquemáticamente por el recuadro
"INDICACIONES" 60, por ejemplo una lámpara de "baja tensión
de la batería", una lámpara de "error en el sistema de
control" y una lámpara de "baja presión", indicando esta
última que la presión del muelle de gas está por debajo de la
magnitud deseada, aun cuando funcione correctamente el sistema de
control, y que el muelle de gas necesita un mantenimiento.
Son posibles diferentes clases de control del
muelle de gas. En un ejemplo el gas se mantiene en todo momento en
el muelle de gas, cuando la carga está cerrada, a una presión
generalmente constante, a condición de que la batería no esté
agotada, tal como se indica por la indicación de baja tensión de la
batería. Cuando está desconectado el encendido y en tanto sea baja
la tensión de la batería, el sistema de control 48 recibe
regularmente una señal del interruptor de presión 52 y activa la
bomba 40 cuando la presión está por debajo de la magnitud deseada y
conecta la válvula 38 para bombear aceite hacia el segmento extremo
cerrado ÖL del muelle de gas a través de la tubería 30.
(Naturalmente, la presión del aceite en el segmento de aceite
depende de la presión del gas en el segmento de gas N2 y de la
fuerza ejercida por el muelle de gas.) Cuando se ha alcanzado la
presión deseada, el sistema de control recibe una señal del
interruptor de presión 52, desconecta la bomba y conmuta la válvula
38 a la posición cerrada, con lo que se bloquea la presión del
aceite en el segmento ÖL. Cuando el interruptor de presión 52
detecta que la presión del aceite está por encima de la magnitud
deseada, se conmuta la válvula de modo que abra la tubería 30 hacia
la tubería 45 y hacia la cubeta 46, con lo que se descarga aceite
del segmento ÖL y se reduce la presión en el muelle de gas. Cuando
la presión cae al valor deseado, se conmuta la válvula a la posición
cerrada. Estando conectado el encendido, el funcionamiento del
sistema puede corresponder al funcionamiento con encendido
desconectado o bien se puede variar el funcionamiento, permitiendo
para ello una vigilancia más frecuente o una vigilancia constante de
la presión en el muelle de gas y, por tanto, un mantenimiento más
frecuente o constante de la fuerza deseada del muelle de gas.
Estando abierta la carga, el muelle de gas
funciona de la misma manera que un muelle de gas convencional. En
general, no es deseable en las clases de funcionamiento
anteriormente descritas permitir un funcionamiento del sistema de
alimentación de aceite cuando no esté cerrada la carga, ya que con
el funcionamiento de la bomba -que se produce cuando el vástago se
mueve hacia fuera, con lo que se reduce de por sí la presión del
gas, mientras que se reduce la parte del volumen del segmento de gas
ocupada por el vástago- se incrementa la presión del gas únicamente
hasta que esté abierta la carga. Cuando se cierra la carga, el
sistema simplemente vuelve a descargar aceite en la cubeta. Por este
motivo, una señal del sensor de posición 56 del portón trasero, que
indica que está abierta la carga, desactiva el sistema, el cual
permanece desconectado durante todo el tiempo que esté abierta la
carga.
Para proporcionar otro funcionamiento de la forma
de ejecución de la figura 1, el sistema de control 48 contiene un
ordenador que está programado para que controle la bomba y la
válvula de modo que se modifique la fuerza del muelle comenzando
cuando se abre la carga y terminando cuando se cierra la carga. En
este modo de funcionamiento, en lugar de un interruptor de presión,
se emplea también un convertidor de presión 52 que alimenta al
sistema de control unas señales que indican la fuerza de partida del
muelle de gas. Cuando está cerrada la carga, el sistema funciona de
la manera anteriormente descrita y, por tanto, mantiene la fuerza
del muelle de gas en un valor ajustado como preparación para un
ciclo de apertura/cierre. En muchas instalaciones la fuerza
necesaria para mover la carga al comienzo de una carrera de apertura
de la carga desde la posición completamente cerrada es relativamente
grande en comparación con la fuerza de mantenimiento en estado
abierto, lo que puede atribuirse a una pequeña multiplicación de
palanca de una función del ángulo entre el eje del muelle de gas y
una línea que une el eje de basculación de la carga y el sitio en el
que el muelle de gas está unido con la carga. Cuando deba
proporcionarse una apertura automática, se programa el sistema de
control de modo que mantenga el muelle de gas en una fuerza
relativamente grande mientras esté cerrada la carga. Cuando se
desbloquea la carga y se mueve ésta hacia la posición abierta, la
fuerza grande del muelle de gas mueve la carga hacia la posición
abierta sin intervención del usuario. El programa puede entonces
mantener inactiva la bomba 40 y cerrada la válvula 38 hasta que el
convertidor de presión del sistema de control indique que la carga
está completamente abierta - es decir que el convertidor de presión
indica que la fuerza del muelle ha alcanzado un valor determinado.
El estado completamente abierto puede ser notificado también por
medio de un interruptor de posición o un detector de
inclinación.
Cuando el sistema detecta la posición abierta, el
sistema de control reacciona conmutando la válvula para abrir la
tubería 30 hacia la cubeta 46, tras lo cual la carga de
mantenimiento en estado abierto, en caso de que sea necesario o
deseado, se reduce a un valor predeterminado. En este instante, que
es notificado por el convertidor de presión 52 mediante
reacoplamiento, la válvula 38 es conmutada a la posición cerrada y
fija así la fuerza de mantenimiento en estado abierto. Cuando el
usuario aplica una fuerza de manejo a la carga, la presión
incrementada es detectada por el convertidor de presión, el cual le
envía al sistema de control la señal para abrir la válvula 38 hacia
la cubeta. La fuerza reducida del muelle permite que la carga se
mueva hacia la posición cerrada por efecto de la fuerza de la
gravedad. Puede tener lugar un encastre por fuerza de inercia o bien
éste puede ser realizado por un miembro automático de encastre y
enclavamiento.
En el sistema de control 48 puede incorporarse
una apertura y cierre automáticos, preferiblemente bajo el control
de un interruptor del tablero de instrumentos o un dispositivo
manual de mando a distancia (no mostrado). El usuario ordena una
carrera de apertura que libere un miembro de encastre y
enclavamiento para que se pueda abrir la carga. En caso necesario,
cuando la carga esté situada en la posición de punto muerto
rebasado, por ejemplo con respecto al eje del muelle de gas, puede
estar incorporado un mecanismo de apertura para mover la carga hasta
una posición en la que entre en acción el muelle de gas. El sistema
de control del aceite puede mantenerse fuera de servicio hasta que
el usuario ordene una carrera de cierre y, por tanto, se conmute la
válvula 38
para abrir la tubería de aceite 30 hacia la cubeta 46.
para abrir la tubería de aceite 30 hacia la cubeta 46.
Cuando el suministro de aceite y el sistema de
control están ajustados para la apertura y cierre semiautomáticos o
completamente automáticos, se inicia al alcanzar la posición cerrada
una fase de funcionamiento en la que la fuerza del muelle de gas es
devuelta nuevamente al valor programado para el ciclo siguiente, a
cuyo fin se bombea aceite para devolverlo al segmento cerrado ÖL a
fin de hacer que el muelle de gas esté preparado para el ciclo
siguiente y mantenerlo en este estado. Cuando un usuario quiera
abrir la carga antes de que el sistema haya sido devuelto al estado
de "espera", la carga puede ser abierta manualmente, aun cuando
el usuario tenga que aplicar una fuerza de elevación para
complementar la fuerza reducida del muelle de gas. Sin embargo, el
muelle de gas conserva su fuerza residual para contribuir a la
apertura manual de la carga.
Para evitar un cierre repentino imprevisto de la
carga en caso de un fallo del sistema de suministro de aceite que
conduzca a una pérdida súbita de presión del aceite, la unidad de
cierre 18 puede contener una válvula de bloqueo de seguridad que
reaccione a un alto caudal de flujo de aceite del segmento de aceite
a la tubería 30 por cierre y permanencia en estado cerrado hasta que
la carga esté separada del muelle de gas, por ejemplo mediante una
ligera elevación de la carga, con lo que se elimina la diferencia de
presión en la válvula de bloqueo de seguridad. De este modo, la
carga puede ser hecha descender entonces con seguridad en una serie
de pasos controlados.
Un programa de ordenador puede concebirse de modo
que le permita al usuario ajustar la posición de la carga de modo
que sea más baja que la posición completamente abierta. En el caso
de una "posición de apertura ajustada" del programa que se
inicie mediante la introducción de una orden en el ordenador del
sistema de control 48, el usuario puede "correr" la carga hacia
la posición deseada mediante un movimiento ascendente y descendente
de dicha carga. Cuando la carga mantiene por breve tiempo una
posición deseada en un estado "sin intervención del usuario",
el usuario introduce una orden de "posición ajustada" que hace
que el sistema, después de la iniciación de una carrera de apertura,
busque un suministro de fuerza indicado por la señal de presión del
convertidor 52 y fije la fuerza por conmutación de la válvula 38 a
la posición cerrada y detecte la fuerza cuando el convertidor avise
de que se ha establecido la fuerza que mantiene la carga en la
posición ajustada.
Se puede implementar una posición de apertura
semejante ajustada por el usuario incorporando un detector de
inclinación en la carga y proporcionándole al usuario un camino para
utilizar un grado de apertura deseado como entrada en el ordenador.
La entrada fija un valor de inclinación en el que se fija la fuerza
para mantener la carga en la posición deseada en el muelle de gas
cuando el detector de inclinación suministra un reacoplamiento al
sistema de control que indica que se ha alcanzado la posición. El
programa se concibe de modo que varíe el caudal de alimentación o de
descarga del aceite hacia o desde el segmento de aceite ÖL del
muelle de gas en función de la tasa de variación de la inclinación.
A este fin, el sistema de suministro de aceite presenta una válvula
de cuatro posiciones que posee una posición controlable en la que se
bombea simultáneamente el aceite en proporciones controladas tanto
hacia el segmento ÖL del muelle de gas como hacia la cubeta 46. La
capacidad del sistema para abrir la carga hasta una posición de
apertura deseada que es más baja que la posición completamente
abierta constituye una gran ventaja en el caso de portones traseros
grandes que en la posición completamente abierta pueden golpear
contra puertas de garaje elevadas o contra techos bajos o vigas que
están presentes con frecuencia en los edificios de aparcamiento.
La forma de ejecución según la figura 2 se
asemeja en múltiples aspectos a la de la figura 1. En la figura 2 se
emplean añadiéndoles 100 los mismos números de referencia que se
aplican en la figura 1 para designar partes correspondientes. La
descripción anterior de la forma de ejecución según la figura 1 se
aplica también a la forma de ejecución según la figura 2, excepto en
lo que se refiere a lo siguiente:
La diferencia principal entre la forma de
ejecución según la figura 1 y la forma de ejecución según la figura
2 consiste en que en la forma de ejecución según la figura 2 el
accionamiento hidráulico para mover el pistón flotante es sustituido
por un motor eléctrico 140 que puede estar incorporado en la unidad
de cierre 18 (como se muestra) o bien fijado al cilindro 110 por
fuera de la unidad de cierre. El motor 140 actúa sobre un
accionamiento de husillo con circulación de bolas, del cual se
muestra en el dibujo solamente el husillo de guía 180, el cual está
acoplado al pistón flotante 124 y lo acciona. El interruptor de
presión o el convertidor 152 está incorporado en el pistón flotante
124, y el conductor 150 conduce del convertidor 152 al conjunto de
control 148 del sistema a través de una parte 150c de forma de
tornillo (espiral no mostrada) en el segmento cerrado 182 entre el
pistón 125 y la unidad de cierre 118. En el accionamiento está
probablemente incorporado un engranaje de reducción.
Para activar el motor, el conjunto de control 148
del sistema está constituido por un cable conductor 141 para
accionar el husillo de guía 180 y mover el pistón 124 hacia el
extremo 12 del vástago o en sentido de alejarse del mismo y reducir
o aumentar así el volumen del segmento de gas N2 del miembro de
cilindro 110. Todos los modos de funcionamiento del sistema de
control 148 y del motor 140 que se han descrito anteriormente con
respecto al sistema de control 48, la bomba 40 y la válvula 38 son
posibles también en la forma de ejecución según la figura 2. Por
este motivo, se prescinde aquí de una repetición innecesaria de la
descripción precedente.
Claims (13)
1. Muelle de gas para mover una carga con
respecto a un cuerpo, que comprende lo siguiente:
un miembro de cilindro (10, 110) con un primer
eje, una superficie interior que forma una cámara, un primer extremo
del miembro de cilindro (10, 110) y un segundo extremo cerrado
(16);
una junta/guía (14, 114) del vástago de pistón
alojada en el primer extremo del miembro de cilindro (10, 110);
un vástago de pistón (20, 120) alojado en la
junta/guía (14, 114) para movimiento hacia y desde el miembro de
cilindro (10, 110), con una disposición de pistón (22, 122) fijada
al extremo del vástago de pistón (20, 120);
un pistón flotante (24, 124) para definir un
segmento de gas (N2) y un segmento extremo cerrado (182);
una masa de gas contenida en el segmento de gas
(N2), la cual está sometida a una presión superior a la presión
atmosférica;
un dispositivo de detección (52, 152) para
detectar la fuerza aplicada al vástago de pistón (20, 120) por el
gas en el segmento de gas (N2) y para generar una señal
correspondiente;
un medio para mover el pistón flotante (24, 124)
en la dirección axial del miembro de cilindro (10, 110) a fin de
variar la presión del gas en el segmento de gas (N2), siendo
controlado el medio de movimiento por un sistema de control (48,
148) en función de la señal;
caracterizado porque el pistón flotante
(24, 124) está alojado en el miembro de cilindro (10, 110) para
moverse a lo largo del eje y en acoplamiento sellado con la
superficie interior a fin de definir en la cámara un segmento de gas
(N2) entre el pistón flotante (24, 124) y el primer extremo del
miembro de cilindro (10, 110) y un segmento extremo cerrado (182)
entre
el pistón flotante (24, 124) y el extremo cerrado (16).
el pistón flotante (24, 124) y el extremo cerrado (16).
2. Muelle de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio para mover el pistón flotante
(24, 124) contiene una masa de aceite en el segmento cerrado de la
cámara y un medio para la adición deliberada de aceite al segmento
cerrado y la retirada de aceite del mismo.
3. Muelle de gas según la reivindicación 2,
caracterizado porque la fuerza detectada por el dispositivo
de detección (52, 152) es la presión del aceite en el segmento
cerrado de la cámara.
4. Muelle de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio para mover el pistón flotante
(24, 124) contiene una masa de aceite en el segmento cerrado de la
cámara, una bomba de aceite (40) y una cubeta de aceite (46) que da
servicio a la bomba de aceite (40), y el sistema de control (48)
controla el funcionamiento de la bomba de aceite (40) y una válvula
controlable (38) dispuesta entre el segmento cerrado de la cámara y
la bomba de aceite (40) y la cubeta (46).
5. Muelle de gas según la reivindicación 2,
caracterizado porque una tubería de alimentación/retorno de
aceite (30) está unida con el segmento cerrado y, además, está
presente una válvula de seguridad que está dispuesta entre el
segmento cerrado y la tubería de alimentación/retorno de aceite (30)
y construida de modo que se cierra como reacción a una corriente de
aceite del segmento cerrado a la tubería (30) con una velocidad que
sobrepasa una velocidad predeterminada.
6. Muelle de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio para mover el pistón flotante
(124) contiene un motor (140) y una transmisión de fuerza acoplada
entre el motor (140) y el pistón flotante (124).
7. Muelle de gas según la reivindicación 6,
caracterizado porque la fuerza detectada por el dispositivo
de detección (52, 152) es la presión del gas en el segmento de gas
(N2) de la cámara.
8. Muelle de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio para mover el pistón flotante
(124) contiene un motor (140) y un accionamiento de husillo con
circulación de bolas que es accionado por el motor (140) y presenta
un husillo de guía (180) unido con el pistón flotante (124).
9. Muelle de gas según la reivindicación 8,
caracterizado porque la fuerza detectada por el dispositivo
de detección (52, 152) es la presión del gas en el segmento de gas
(N2) de la cámara.
10. Muelle de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sistema de control (48, 148) controla
el medio de movimiento de modo que la fuerza ejercida por el vástago
de pistón (120) se mantenga en un valor sustancialmente constante
cuando la carga se encuentre en una posición cerrada con respecto al
cuerpo.
11. Muelle de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sistema de control (48, 148) controla
el medio de movimiento únicamente cuando la carga se encuentra en la
posición cerrada, y se desactiva cuando el muelle de gas mueve la
carga desde la posición cerrada.
12. Muelle de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sistema de control (48, 148) controla
el medio de movimiento de modo que se conserva una fuerza de presión
de gas sustancialmente constante en el vástago de pistón (20, 120)
cuando la carga se encuentra en una posición cerrada con respecto al
cuerpo, y porque se varía automáticamente la fuerza ejercida por el
vástago de pistón (20, 120), de modo que ésta corresponde a un
perfil de fuerza programado que se inicia cuando se mueve la carga
desde la posición cerrada.
13. Muelle de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sistema de control (48, 148) puede
ser ajustado por un usuario de modo que la carga sea movida por el
medio de movimiento hasta una posición parcialmente abierta y
mantenida en
ésta.
ésta.
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