ES2284027T3 - Unidad neumatica de muelle y amortiguado, especialmente para un vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Unidad neumática de muelle y amortiguador, especialmente para un vehículo automóvil, que está constituida por una carcasa cilíndrica (1) y un pistón de separación (6) de doble efecto acomodado en dicha carcasa cilíndrica (1) y dotado de un vástago de pistón (7) que sobresale de la carcasa cilíndrica (1), en donde la carcasa cilíndrica (1), por un lado, y el vástago de pistón (7), por otro lado, están sujetos a dos componentes móviles y el pistón de separación (6) divide el espacio interior de la carcasa cilíndrica (1) en un espacio de amortiguador (9) que se hace más pequeño durante la compresión elástica y otro espacio de amortiguador (10) que se hace más grande durante la compresión elástica, y entre el vástago de pistón sobresaliente (7) y la carcasa cilíndrica (1) está fijado un fuelle enrollable (14) que forma un espacio de muelle (17) que se hace más pequeño durante la compresión elástica, y en donde el espacio de muelle (17) y el espacio de amortiguador (9) están agrupados por mediode canales del vástago de pistón (7) para formar un espacio de muelle-amortiguador común (9, 17) y este espacio de muelle-amortiguador común (9, 17) y el espacio de amortiguador (10) están unidos a través de compuertas de rebose (21, 22), caracterizada porque las compuertas de rebose (21, 22) están dispuestas en la carcasa cilíndrica (1) entre el espacio de amortiguador (10) que se hace más grande durante la compresión elástica y el espacio de muelle (17) que se hace más pequeño durante la compresión elástica.
Description
Unidad neumática de muelle y amortiguador,
especialmente para un vehículo automóvil.
La invención se refiere a una unidad neumática
de muelle y amortiguador según el preámbulo de la reivindi-
cación 1.
cación 1.
Tales unidades de muelle y amortiguador se
utilizan preferiblemente en la industria de los vehículos.
Las unidades neumáticas de muelle y amortiguador
de esta clase consisten fundamentalmente en una carcasa cilíndrica
y un pistón de separación de doble efecto con un vástago de pistón
que sobresale de dicha carcasa cilíndrica. La carcasa cilíndrica,
por un lado, y el vástago de pistón sobresaliente, por otro, están
unidos sólidamente con la carrocería del vehículo y con la
suspensión de las ruedas de dicho vehículo. La parte sobresaliente
del vástago de pistón está cubierta aquí por un fuelle enrollable
que está fijado, por un lado, a la carcasa cilíndrica y, por otro,
la cabeza del vástago de pistón y que forma un espacio de muelle
cerrado.
El pistón de separación y su vástago están
equipados con elementos de sellado que dividen el espacio interior
de la carcasa cilíndrica en un espacio de amortiguador que se hace
más pequeño durante la compresión elástica y en un espacio de
amortiguador que se hace más grande durante la compresión elástica.
En general, el espacio de amortiguador que se hace más pequeño
durante la compresión elástica está unido con el espacio de muelle
encerrado por el fuelle enrollable a través de un canal que se
encuentra en el vástago de pistón, con lo que se forma un espacio
de muelle-amortiguador combinado.
La unidad de muelle y amortiguador está unida a
través de una acometida de alimentación con una instalación de
suministro de aire que mantiene constante, en una medida
predeterminada, el nivel de presión del aire encerrado. Para
compensar las cantidades de aire entre el espacio de
muelle-amortiguador que se hace más pequeño durante
la compresión elástica y el espacio de amortiguador que se hace más
grande durante la compresión elástica, mientras actúa una fuerza
desde fuera, se encuentran dispuestas unas compuertas de rebose
correspondientes en el pistón de separación. Estas compuertas de
rebose están diseñadas para actuar en ambas direcciones, estando
diseñadas dichas compuertas de rebose en una dirección como una
etapa de compresión con una mayor resistencia al flujo y en la otra
dirección como una etapa de tracción con una menor resistencia al
flujo.
Así, el documento DE 38 24 932 C1 muestra
compuertas de rebose que están diseñadas como taladros de
estrangulación abiertos con una resistencia al flujo predeterminada
para cada dirección del flujo. Por tanto, estas compuertas de
rebose son compuertas de estrangulación constante, de lo que resulta
el inconveniente de que esta unidad de muelle y amortiguador tiene
solamente un campo de utilización limitado.
El documento DE-G 84 13 300.7
describe una compuerta de rebose solicitada por muelle en la que un
canal que se extiende a través del pistón de separación está
cubierto por al menos dos discos de muelle de chapa de acero. Los
discos de muelle están apoyados aquí por fuera en un lado del pistón
de separación y por dentro en otro lado de dicho pistón de
separación, de modo que los discos de muelle se separan de su apoyo
de soporte en una dirección con su diámetro interior y en la otra
dirección con su diámetro exterior. Se materializan así las
diferentes resistencias al flujo. Con una selección correspondiente
de las fuerzas de muelle se puede conseguir una característica de
amortiguación especial, pero ésta vuelve a estar asignada también
solamente a un caso de aplicación especial. Una adaptación a otros
casos de aplicación requiere un intercambio de los discos de muelle
o una variación del pretensado de dichos discos de muelle. El
reacondicionamiento es muy complicado y son necesarios equipos
técnicos adicionales para regular el pretensado de los discos de
muelle.
En el documento DE 44 18 120 A1 se presenta una
compuerta de rebose regulable de esta clase en la que las fuerzas
elásticas mecánicas de los discos de muelle son asistidas por
fuerzas magnéticas. Estas fuerzas magnéticas son generadas por un
electroimán que se encuentran en el pistón de separación y que es
alimentado y controlado desde fuera a través de líneas eléctricas
correspondientes. Las fuerzas de amortiguación que actúan en la
compuerta de rebose se adaptan así al caso de carga concreto.
Estas compuertas de rebose solicitadas por
muelle y especialmente las regulables tienen, en primer lugar, el
inconveniente de que son muy propensas a averías. Esto puede
atribuirse a que las compuertas de rebose están alojadas en el
pistón de separación y, cuando la unidad de muelle y amortiguación
está fijada en su posición de montaje con su vástago de pistón a la
suspensión de las ruedas del vehículo, este pistón de separación
está entonces expuesto a las altas aceleraciones de los ejes del
vehículo. Las vibraciones así introducidas desde fuera en la unidad
de muelle y amortiguador influyen sobre el funcionamiento de los
discos de muelle y, por tanto, falsean la característica de
amortiguación deseada.
Sin embargo, constituye una desventaja esencial
el hecho de que en esta clase de unidad de muelle y amortiguador el
pistón de separación tiene que ser de construcción muy grande, ya
que las compuertas de rebose con sus elementos de cierre y con el
electroimán tienen una demanda de espacio relativamente grande. Se
tiene que hacer también muy grande el vástago de pistón, ya que los
elementos de suministro y de control para accionar las compuertas
de rebose tienen que ser conducidos hacia fuera a través del
interior del pistón de separación. Este sobredimensionamiento del
pistón de separación y el vástago de pistón y la complicada
construcción del pistón de separación y de su vástago hacen que
resulte complicada y cara la fabricación de la unidad de muelle y
amortiguador.
Sin embargo, este sobredimensionamiento del
vástago de pistón y su vástago conduce también a que la unidad de
muelle y amortiguador adopte unas dimensiones espaciales tales que
dificulten una utilización en un espacio de montaje limitado. Ahora
bien, el sobredimensionamiento del pistón de separación y su vástago
puede actuar también hacia dentro cuando estén prefijadas las
dimensiones exteriores de la unidad de muelle y amortiguador. El
sobredimensionamiento conduce entonces a una reducción del tamaño
del espacio de amortiguador o del espacio de
muelle-amortiguador y, por tanto, a una disminución
de la potencia de la unidad de muelle y amortiguador.
No obstante, este sobredimensionamiento está
ligado también a un aumento de la masa del pistón de separación y
de su vástago y esto es desventajoso siempre y cuando las masas
movidas del pistón de separación y de su vástago estén expuestas a
las aceleraciones de los ejes debido a la posición de montaje
correspondiente de la unidad de
muelle-amortiguador.
Por tanto, la invención se basa en el problema
de mejorar la relación entre las dimensiones exteriores de una
unidad de muelle y amortiguador de la clase antes citada y el tamaño
de los espacios de muelle y de presión de la unidad de muelle y
amortiguador.
Este problema se resuelve con las
particularidades caracterizadoras de la reivindicación 1. Otras
posibilidades de ejecución se desprenden de las reivindicaciones 2
y 3 subordinadas. La nueva unidad de muelle y amortiguador mejora
las desventajas citadas del estado de la técnica.
Es a este respecto especialmente ventajoso que
la unidad de muelle y amortiguación sea de construcción pequeña, ya
que el pistón de separación y su vástago pueden seguir siendo muy
esbeltos. Esto ahorra espacio de montaje y/o amplia el volumen de
los espacios de muelle y de amortiguador. Además, con el menor
dimensionamiento se reducen las masas del pistón de separación y de
su vástago, lo que repercute ventajosamente sobre el comportamiento
de amortiguación.
Además, la disposición de las compuertas de
rebose en la carcasa cilíndrica se puede materializar técnica y
económicamente con medios sencillos, puesto que la nueva posición de
las compuertas de rebose puede disponerse de una manera mejor
accesible desde fuera y, por tanto, más sencilla. Sin embargo, la
accesibilidad mejorada no sólo repercute en una fabricación más
sencilla, sino que hace posible también de manera ventajosa un
reajuste necesario a otra curva característica de muelle.
Con la disposición de las compuertas de rebose
en la carcasa cilíndrica resulta que, con una posición de montaje
normal de la unidad de muelle-amortiguador, se
mantienen alejadas de dichas compuertas de estrangulación las
vibraciones que parten del eje, lo que repercute positivamente sobre
el comportamiento de amortiguación.
Es conveniente también que estén previstos otros
órganos de estrangulación en o sobre el vástago de pistón para las
compuertas de rebose, efectuándose la regulación de la sección
transversal de estrangulación en función del recorrido del vástago
de pistón. Se pueden generar así fuerzas de amortiguación
adicionales aprovechando los más fuertes flujos dentro del vástago
de pistón.
Se explicará la invención con más detalle
ayudándose de un ejemplo de realización.
A este fin, la figura única muestra una unidad
de muelle y amortiguador en una semisección.
Según esta, la unidad neumática de muelle y
amortiguador está constituida de manera conocida por una carcasa
cilíndrica 1 que está cerrada por un lado con una tapa 2 del
cilindro en una forma hermética a la presión. Esta tapa 2 del
cilindro posee un elemento de fijación 3 para su conexión
articulada, por ejemplo, a la carrocería de un vehículo. En el lado
opuesto a la tapa 2 del cilindro está conformado en la carcasa
cilíndrica 1 un collarín 4 reductor de la sección transversal
dotado de un taladro de paso. En el taladro de paso del collarín 4
se encuentra un elemento de deslizamiento y de sellado 5. En el
interior de la carcasa cilíndrica 1 está acomodado con holgura un
pistón de separación 6 de doble efecto con un vástago de pistón 7,
estando el pistón de separación 6 equipado, en su perímetro, de un
elemento de deslizamiento y de sellado 8 y atravesando el vástago
de pistón 7 el collarín 4 en su taladro de paso. Se forman así en el
lado del pistón de separación 6 correspondiente a este mismo pistón
un espacio de amortiguador 9 que se hace más pequeño al comprimirse
elásticamente el pistón de separación 6 y en el lado del pistón de
separación 6 correspondiente a su vástago un espacio de
amortiguador 10 que se hace más grande al comprimirse elásticamente
el pistón de separación 6. El vástago de pistón 7 posee en su
extremo sobresaliente un elemento de fijación 11 para conectar
articuladamente la unidad de muelle-amortiguador,
por ejemplo, a la suspensión de una rueda del vehículo. Con el
elemento de fijación 11 y, por tanto, con el vástago de pistón 7
está fijamente unido un pistón de rodadura 12 con una superficie de
rodadura exterior 13 para un fuelle enrollable 14. Este fuelle
enrollable 14 está fijado de manera sólida y hermética a la
presión, por un lado, al collarín 4 de la carcasa cilíndrica 1 con
un primer manguito de fijación 15 y, por otro lado, al extremo del
pistón de rodadura 12 próximo a la carcasa cilíndrica con un
segundo manguito de fijación 16. Se forma así entre el vástago de
pistón 7 y el fuelle enrollable 14 un espacio de muelle 17 que se
hace más pequeño al comprimirse elásticamente el pistón de
separación 6.
El espacio de amortiguador 9, el espacio de
amortiguador 10 y el espacio de muelle 17 están unidos ahora uno
con otro de una manera especial. Así, el vástago de pistón 7 posee
un taladro de paso axial 18 y, en la zona del espacio de muelle 17,
un taladro radial 19, los cuales forman conjuntamente uno con otro
el espacio de muelle 17 que se hace más pequeño durante la
compresión elástica y el espacio de amortiguador 9 que se hace más
pequeño durante la compresión elástica para obtener un espacio de
muelle y amortiguador de acción equivalente.
La carcasa cilíndrica 1 posee en la zona de su
collarín 4 un inserto de válvula 20 que está fijamente asentado en
dicha carcasa cilíndrica 1 y que está equipado con una compuerta de
rebose 21 constituida por varias aberturas para la etapa de
compresión y con una compuerta de rebose 22 constituida también por
varias aberturas para la etapa de tracción. Estas dos compuertas de
rebose 21, 22, en cooperación con un canal de unión 23 situado en
el collarín 4 de la carcasa cilíndrica 1, unen el espacio de muelle
17 y, por tanto, también el espacio de amortiguador 9 que se hace
más pequeño durante la compresión elástica con el espacio de
amortiguador 10 que se hace más grande durante la compresión
elástica.
Las compuertas de rebose 21, 22 están
construidas aquí de manera convencional como taladros de
estrangulación con sección transversal constante o como órganos de
estrangulación solicitados por muelle con una curva característica
elástica constante o regulable. Los equipos correspondientes para la
alimentación y control de los órganos de estrangulación de las
compuertas de rebose 21, 22 se encuentran por fuera de la unidad de
muelle y amortiguador y están unidos con las compuertas de rebose
21, 22 a través de un adaptador 24 dispuesto en el collarín 4 de la
carcasa cilíndrica 1 y simbólicamente representado.
El funcionamiento de una unidad de muelle y
amortiguador de esta clase es suficientemente conocido y, por
tanto, solo se le explicará brevemente. Debido a la acción de una
instalación de suministro de aire cerrada reina en el interior de
la unidad de muelle y amortiguador una presión de aire con un nivel
de presión seleccionado. Una carga que actúe desde fuera sobre la
unidad de muelle y amortiguador tiene tendencia a introducir el
pistón de separación 6 en la carcasa cilíndrica 1. Contra este
movimiento actúa una fuerza que resulta de la presión de aire que
reina en el interior de la unidad de muelle y amortiguador y de la
diferencia de las dos superficies en el pistón de separación 6.
Esta fuerza de acción contraria mantiene el pistón de separación 6
en su posición y, por tanto, mantiene la suspensión de la rueda y
la carrocería del vehículo a la distancia deseada. La acción de
muelle deseada resulta entonces debido a la compresibilidad del aire
encerrado. En el marco de esta compresibilidad, el pistón de
separación 6 realiza movimientos oscilantes en los que tiene lugar
un desalojamiento del aire encerrado para enviarlo de la respectiva
cámara de amortiguación que se hace más pequeña a la cámara de
amortiguación que se hace más grande a través de las compuertas de
estrangulación 21, 22. Se originan entonces en las compuertas de
rebose 21, 22 unas fuerzas de amortiguación que actúan en contra del
movimiento elástico del pistón de separación 6.
- 1
- Carcasa cilíndrica
- 2
- Tapa del cilindro
- 3
- Elemento de fijación de la carcasa cilíndrica
- 4
- Collarín
- 5
- Elemento de deslizamiento y de sellado de la carcasa cilíndrica
- 6
- Pistón de separación
- 7
- Vástago de pistón
- 8
- Elemento de deslizamiento y de sellado del pistón de separación
- 9
- Espacio de amortiguador que se hace más pequeño durante la compresión elástica
- 10
- Espacio de amortiguador que se hace más grande durante la compresión elástica
- 11
- Elemento de fijación del vástago de pistón
- 12
- Pistón de rodadura
- 13
- Superficie de rodadura
- 14
- Fuelle enrollable
- 15
- Primer manguito de fijación
- 16
- Segundo manguito de fijación
- 17
- Espacio de muelle que se hace más pequeño durante la compresión elástica
- 18
- Taladro de paso axial
- 19
- Taladro radial
- 20
- Inserto de válvula
- 21
- Compuerta de rebose para la etapa de compresión
- 22
- Compuerta de rebose para la etapa de tracción
- 23
- Canal de unión
- 24
- Adaptador.
Claims (4)
1. Unidad neumática de muelle y amortiguador,
especialmente para un vehículo automóvil, que está constituida por
una carcasa cilíndrica (1) y un pistón de separación (6) de doble
efecto acomodado en dicha carcasa cilíndrica (1) y dotado de un
vástago de pistón (7) que sobresale de la carcasa cilíndrica (1), en
donde la carcasa cilíndrica (1), por un lado, y el vástago de
pistón (7), por otro lado, están sujetos a dos componentes móviles y
el pistón de separación (6) divide el espacio interior de la
carcasa cilíndrica (1) en un espacio de amortiguador (9) que se
hace más pequeño durante la compresión elástica y otro espacio de
amortiguador (10) que se hace más grande durante la compresión
elástica, y entre el vástago de pistón sobresaliente (7) y la
carcasa cilíndrica (1) está fijado un fuelle enrollable (14) que
forma un espacio de muelle (17) que se hace más pequeño durante la
compresión elástica, y en donde el espacio de muelle (17) y el
espacio de amortiguador (9) están agrupados por medio de canales
del vástago de pistón (7) para formar un espacio de
muelle-amortiguador común (9, 17) y este espacio de
muelle-amortiguador común (9, 17) y el espacio de
amortiguador (10) están unidos a través de compuertas de rebose
(21, 22), caracterizada porque las compuertas de rebose (21,
22) están dispuestas en la carcasa cilíndrica (1) entre el espacio
de amortiguador (10) que se hace más grande durante la compresión
elástica y el espacio de muelle (17) que se hace más pequeño durante
la compresión elástica.
2. Unidad neumática de muelle y amortiguador
según la reivindicación 1, caracterizada porque la carcasa
cilíndrica (1) posee un canal de unión abierto (23) en la zona
comprendida entre el espacio de amortiguador (10) y el espacio de
muelle (17), y las compuertas de rebose (21, 22) están dispuestas en
un inserto de válvula (20) que está fijo en la carcasa cilíndrica
(1).
3. Unidad neumática de muelle y amortiguador
según la reivindicación 1, en la que las compuertas de rebose (21,
22) están construidas como compuertas de estrangulación solicitadas
por muelle con una curva característica elástica constante o
regulable, caracterizada porque los equipos correspondientes
para la alimentación y control de los órganos de estrangulación de
las compuertas de rebose (21, 22) se encuentran por fuera de la
unidad de muelle-amortiguador y están unidos con
dichas compuertas de rebose (21, 22) a través de un adaptador (24)
dispuesto en el collarín (4) de la carcasa cilíndrica (1).
4. Unidad neumática de muelle y amortiguador
según la reivindicación 3, caracterizada porque en o sobre el
vástago de pistón (7) están previstos otros órganos de
estrangulación para las compuertas de rebose (21, 22), efectuándose
la regulación de las secciones transversales de estrangulación en
función del recorrido del vástago de pistón (7).
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