ES2275403B1

ES2275403B1 - Piston para amortiguadores hidraulicos.

Info

Publication number: ES2275403B1
Application number: ES200501048A
Authority: ES
Inventors: German Sacramento Garcia
Original assignee: KYB Suspensions Europe SA
Current assignee: KYB Suspensions Europe SA
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2025-04-29
Also published as: ES2275403A1

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.

Objeto de la invención

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.

Antecedentes de la invención

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.

Descripción de la invención

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:

Breve descripción de los dibujos

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.

Descripción de la forma de realización preferida

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

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').