ES2275403A1 - Piston para amortiguadores hidraulicos. - Google Patents
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Abstract
Pistón para amortiguadores hidráulicos. Comprende un núcleo central (2) y dos arandelas de pistón (3 y 4) que encierran dicho núcleo central (2) fabricado en un material polimérico reforzado de baja fricción, mientras que las arandelas (3 y 4) son de alta resistencia. Las cámaras de tracción (7) y compresión (8) se comunican a través de los orificios del núcleo (2) y de las arandelas de pistón (3 y 4). El núcleo (2) garantiza el guiado del vástago (5) a lo largo del tubo interior (6) del amortiguador. Las arandelas (3 y 4) garantizan la fijación de las válvulas (9 y 10) al pistón y confieren al conjunto la resistencia para proporcionar los esfuerzos durante el funcionamiento. El pistón (1) que se propone ofrece ventajas en la reducción del peso del conjunto, comparado con los pistones actuales realizados en acero sinterizado. De igual forma el hecho de fabricar el pistón a través de la unión de tres componentes permite desacoplar algunas de las funciones del pistón, lo que aumenta la flexibilidad del diseño.
Description
Pistón para amortiguadores hidráulicos.
La presente invención, según lo expresa el
enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un pistón para
amortiguadores hidráulicos y preferentemente para uso en vehículos
automóviles.
El pistón, formado por la unión de un núcleo
central y dos arandelas colaterales a sus caras frontales, se une
al vástago en uno de los extremos de éste denominado espiga. Dicha
espiga se introduce por el orificio central del pistón junto con
otros componentes y completan el sistema de valvulería, y dichos
componentes quedan unidos al vástago mediante algún tipo de
fijación.
El pistón desarrolla básicamente tres tipos de
funciones: estructural, hidráulica y de guiado. La función
estructural viene caracterizada, en primer lugar, por la
transmisión de las fuerzas al vástago debido a la diferencia de
presiones entre las cámaras de trabajo del amortiguador, separadas
por el propio pistón. En segundo lugar, es el dispositivo sobre el
que se fija el sistema de válvulas que son las responsables de las
características hidráulicas de amortiguamiento. La función
hidráulica del pistón viene establecida por la geometría de los
orificios y pasos variables de flujo hidráulico, que comunican las
cámaras de trabajo del amortiguador. En función de la geometría que
se les confiere, la pérdida de carga que producen al paso del
fluido puede variar en magnitud, caracterizando de esta manera la
fuerza de amortiguamiento, principalmente a altas velocidades de
excitación. En tercer lugar, el pistón actúa como guía en el
movimiento relativo entre el cuerpo del amortiguador y el vástago.
La fricción entre la superficie exterior del pistón y la superficie
interior del tubo en el que desliza, es de particular importancia
a la función de guiado, de forma que este valor influye
directamente en el comportamiento del vehículo y en el confort.
Además, el pistón debe evitar las fugas de aceite por los pasos que
no están específicamente diseñados para ello y en este sentido la
holgura entre el pistón y el tubo es una de las más críticas.
Los pistones utilizados en la actualidad están
fabricados, principalmente, en acero y habitualmente mediante un
proceso de sinterización. Posteriormente se añade a la superficie
de contacto del pistón con el tubo interior o camisa, un componente
con un recubrimiento de un material de baja fricción, normalmente
PTFE, para reducir la fricción entre ambas superficies. Dicho
componente permite además controlar el paso de fluido entre el
pistón y la camisa. Existen diferentes métodos para recubrir de
bandas dicho componente siendo los más utilizados: los segmentos
anulares o, el moldeado o proyección de PTFE sobre la superficie
exterior del pistón sinterizado.
De modo parecido al pistón objeto de esta
invención, existen pistones formados por dos o más piezas, como los
descritos en las Patente US 4121704 y US 4830152, sin embargo, a
diferencia del pistón descrito en la presente solicitud, en ellos
se prevé la utilización de un recubrimiento específico en la
periferia exterior del pistón o el uso de segmentos de baja
fricción como en los pistones convencionales, o bien, es necesario
realizar el posicionamiento de sus componentes para el ensamblaje
de dichos pistones.
En líneas generales, el pistón para
amortiguadores hidráulicos, objeto de la presente invención, se
compone en su realización más sencilla de tres piezas
fundamentales: un núcleo de pistón realizado en un material
composite con bajo coeficiente de fricción que separa dos arandelas
de pistón de alta resistencia sobre las que se montan las válvulas
y el resto de componentes que regulan el paso del aceite entre las
cámaras de trabajo del amortiguador.
Su funcionamiento es semejante al de los
pistones actuales. La fuerza ejercida por la diferencia de presión
entre las cámaras del amortiguador se transmite al vástago a través
del pistón. Durante la carrera de tracción el aceite circula de la
cámara de tracción a la cámara de compresión a través de los
orificios practicados en el pistón, tanto en el núcleo central como
en las arandelas de pistón, y posteriormente a través de las
válvulas. Pueden existir además otros orificios diseñados para
permitir el paso del fluido de forma permanente bien sea
practicados en las arandelas de pistón o mediante válvulas
específicamente diseñadas. Durante la carrera de compresión el
funcionamiento es análogo.
Las principales ventajas que se pueden atribuir
al pistón que nos ocupa son las siguientes:
- -
- Reducción del peso.
- -
- Aumento de la flexibilidad de los diseños debido al desacoplamiento de las funciones del pistón en los componentes que lo forman.
- -
- Montaje sencillo exento de cualquier operación de posicionamiento entre los componentes que forman el pistón.
Para facilitar la comprensión de las
características de la invención y formando parte integrante de esta
memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas
figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha
representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en sección
longitudinal del pistón objeto de la invención, montado en un
vástago de amortiguador y con el conjunto de componentes que forman
el sistema de valvulería.
Figura 2.- Muestra una vista explosionada en
sección, del detalle de la zona de unión entre el núcleo y las
arandelas que forman el pistón objeto de la invención.
Figura 3.- Muestra otra variante de realización
del pistón, caracterizada por la inclusión de juntas de
estanqueidad entre el núcleo central y las arandelas.
Figura 4.- Muestra una sección diametral del
pistón, según una variante de diseño del núcleo central del
mismo.
Figura 5.- Muestra una vista seccionada, similar
a la figura 4, de una variante de realización del pistón,
caracterizado por estar formado por un núcleo, dos arandelas y un
casquillo.
Figura 6.- Muestra otra alternativa de
fabricación para el núcleo central y el casquillo calado en el
mismo, en la que el núcleo estaría fabricado por moldeo sobre el
casquillo.
Haciendo referencia a la numeración adoptada en
las figuras y en especial según se muestra en la figura 1, el
pistón para amortiguadores hidráulicos, que la invención propone,
está referenciado en general con el número 1 y se une al extremo
del vástago (5) por su orificio central, introduciéndose dicho
conjunto dentro del tubo interior (6) del amortiguador. Así, el
pistón 1 separa las cámaras de tracción (7) y de compresión (8) del
amortiguador.
La válvula de tracción (9) se introduce, al
igual que el pistón (1), en la espiga (5') del vástago (5),
quedando empotrada entre la arandela (4) del pistón y la tuerca
(11), por medio de la arandela de protección (12) y estando la
tuerca (11) roscada en el vástago (5). De forma similar, la válvula
de compresión (10) queda empotrada entre la arandela (3) del pistón
y la arandela de tope (23) montada en el extremo interno de la
espiga (5'), por medio de otra arandela de protección (12').
Según el diseño propuesto en la figura 1,
durante la carrera de tracción el aceite circula de la cámara de
tracción (7) a través del orificio (13) del núcleo central (2), el
orificio (14) de la arandela de pistón (4), y la válvula de
tracción (9), a la cámara de compresión (8). La cámara (18),
delimitada por la arandela de pistón (4) y el núcleo central (2),
se extiende a lo largo de toda la corona circular, por lo que no es
necesario posicionar las piezas entre sí para establecer los
canales de paso para el aceite, ya que esta cámara actúa como un
colector.
De forma análoga, durante la carrera de
compresión el aceite circula de la cámara de compresión (8) a
través del orificio (15) del núcleo central (2), el orificio (16)
de la arandela de pistón (3) y la válvula de compresión (10), a la
cámara de tracción (7). La cámara (19), delimitada por la arandela
de pistón (3) y el núcleo central (2), se extiende a lo largo de
todo el espacio anular formado, por lo que no es necesario
posicionar las piezas entre sí para establecer los canales de paso
para el aceite, como ya habíamos indicado en relación con la otra
cara del pistón (1).
De forma adicional podrían existir pasos
permanentes entre las cámaras de tracción (7) y de compresión (8),
como el orificio (20) realizado en dirección radial en la pared de
mayor diámetro de la arandela de pistón (4), en la zona de apoyo de
la válvula de tracción (9).
La unión entre las arandelas y el núcleo central
(2), se produce, en esta forma de realización preferente como se
muestra en la figura 2, mediante interferencia entre la pared
cilíndrica (2A) correspondiente al vaciado axial del núcleo (2) y
la cara (3A) de la arandela (3) de pistón, al lado de la cámara de
tracción (7). Al otro lado, en la cámara de compresión, la fijación
se consigue al enclavarse la cara (4A) de la arandela (4) de
pistón, en dicha pared cilíndrica interior (2A) del pistón (2). Si
se desea se puede aplicar además un producto adhesivo o sellante en
dichas caras y/o en las otras caras que estén en contacto.
Según se muestra en la figura 3, se contempla
igualmente el uso de juntas de estanqueidad (21) y (21') entre el
núcleo central (2) y las arandelas de pistón (3) y (4) para
asegurar que el flujo de aceite a las cámaras de tracción (7) y de
compresión (8) desde los orificios (16) y (14) respectivamente, se
produce exclusivamente a través de las válvulas de compresión (10)
y de tracción (9).
En una variante de realización, según se muestra
en la figura 4, se prevé un resalte (22) en el núcleo central (2'),
de forma que al realizar la unión entre el núcleo (2') y las
arandelas de pistón (3) y (4), dicho resalte (22) se deforme
plástica y permanentemente quedando sellado el paso de una forma
similar a la expuesta en relación con la figura 3, pero sin
utilizar juntas.
En la figura 5 se muestra una alternativa de
realización en la que el pistón se fabrica por la unión de un
núcleo central (2), ó (2'), un casquillo (17) calado en su vaciado
axial y dos arandelas de pistón referenciadas con (3') y (4') ya
que carecen de la extensión axial de las arandelas (3) y (4)
contempladas anteriormente, siendo eminentemente planas y su
porción axial se ha sustituido por el casquillo (17). La unión del
casquillo (17) al núcleo central (2) y a las arandelas de pistón
(3') y (4') se realiza por interferencia ya que los extremos del
casquillo (17) son ligeramente emergentes y encajan en ellas. En
una variante ventajosa de realización se contempla la posibilidad
de fabricar el núcleo central (2) ó (2') por moldeo sobre el
casquillo (17), según se muestra en la figura 6 y donde se ha
referenciado con (2'') el núcleo y con (17') el casquillo al tener
una geometría diferente a las anteriores. En la fabricación por
moldeo, lo importante es que las superficies en contacto tengan una
geometría que garantice la transmisión de esfuerzos axiales entre
ambos componentes. En este ejemplo mostrado en la figura 6 el
casquillo (17') cuenta con una pluralidad de salientes anulares en
su periferia externa y entre ellos penetrará el material
constitutivo del núcleo (2'') fabricado por moldeo sobre este
casquillo.
Claims (8)
1. Pistón para amortiguadores hidráulicos, del
tipo de los formados por un elemento sujeto al extremo de un
vástago y que es deslizante en el interior del tubo o camisa del
amortiguador, estando dotado de orificios de paso en ambas caras
frontales, gobernados por sendas válvulas dispuestas en las cámaras
de tracción y compresión en que se divide dicho tubo o camisa del
amortiguador, caracterizado porque está constituido por un
núcleo (2, 2', 2'') y dos arandelas (3-4;
3'-4') colaterales al mismo sobre las que se montan
las respectivas válvulas (9, 10), habiéndose previsto que las
arandelas (3-4, 3'-4') estén
provistas de orificios axiales (14, 16) de paso del aceite,
abiertos a un rebaje anular practicado en la cara interna de
contacto con el núcleo central (2) al que vierten también los
orificios (13, 15) de paso a través del núcleo (2, 2', 2'').
2. Pistón para amortiguadores hidráulicos, según
reivindicación 1, caracterizado porque las citadas
arandelas (3, 4) incluyen sendas extensiones tubulares axiales que
penetran por la correspondiente embocadura del orificio axial del
núcleo (2, 2'), al tener éste mayor diámetro que la espiga (5') del
extremo del vástago (5), fijándose por interferencia y/o mediante
adhesivo.
3. Pistón para amortiguadores hidráulicos, según
reivindicación 1, caracterizado porque las citadas
arandelas (3', 4') contactan además de con el núcleo (2, 2') con un
casquillo (17, 17') calado en el núcleo (2) y en cuyos extremos
emergentes encajan por interferencia y/o con adhesivo.
4. Pistón para amortiguadores hidráulicos, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se
disponen unas juntas de estanqueidad (21, 21') entre el núcleo (2)
y las arandelas (3-4, 3'-4').
5. Pistón para amortiguadores hidráulicos, según
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el núcleo (2')
incorpora al menos un resalte anular (22) en su superficie frontal
de asiento de las arandelas (3-4,
31-49, deformándose plásticamente para cierre
hermético.
6. Pistón para amortiguadores hidráulicos, según
reivindicación 1, caracterizado porque el núcleo (2, 2',
2'') es de un material polimérico de baja fricción reforzado con
fibras y las arandelas (3-4, 3'-4')
son de material de alta resistencia.
7. Pistón para amortiguadores hidráulicos, según
reivindicación 3, caracterizado porque el núcleo central
(2'') es fabricado por moldeo sobre un casquillo (17') cuya
geometría garantiza la transmisión de esfuerzos axiales entre ambos
componentes.
8. Pistón para amortiguadores hidráulicos, según
reivindicación 7, caracterizado porque el casquillo (17')
calado en el núcleo (2'') tiene al menos un saliente o entrante
anular en su periferia cilíndrica para trabado con el material del
núcleo (2'') fabricado por moldeo sobre dicho casquillo (17').
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20070601 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2275403B1 Country of ref document: ES |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20211122 |