ES2329162T3 - Dispositivo de suspension para automoviles. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de suspensión (1) para un sistema de soporte de rueda, sustentador de carga y elástico, en un automóvil, que consiste en por lo menos un cilindro de suspensión (2) que comprende un pistón (6) guiado en movimiento relativo en un cilindro (4), y que, en una extremidad, presenta un vástago de pistón (8) guiado desde el cilindro (4) hacia el exterior, en el cual dentro del cilindro (4) el pistón (6) separa un espacio de trabajo cilíndrico (12) de un espacio anular (14) que rodea el vástago de pistón (8), y en el cual, en la extremidad más próxima al espacio de trabajo (12), el pistón (6) actúa para generar una fuerza elástica de suspensión (F) sustentadora de carga contra una presión de trabajo (pA) de un medio de resorte (FM) elásticamente comprimible, especialmente neumático, caracterizado por el hecho que el vástago de pistón (8) es variable en su longitud de la manera de un telescopio, mediante un cilindro adicional de suspensión (16), presentando el cilindro adicional de suspensión (16) un pistón adicional (20), guiado en movimiento relativo en un cilindro adicional (18), con un vástago de pistón adicional (22) guiado desde el cilindro adicional (18) hacia el exterior, y siendo el cilindro adicional de suspensión (16) alimentado por lo menos con una contrapresión (p G,p G1,p G2) de un medio de muelle antagonista (GM) elásticamente comprimible, especialmente neumático.
Description
Dispositivo de suspensión para automóviles.
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La invención se refiere a un dispositivo de
suspensión de acuerdo con el concepto general de la reivindicación
1 para un soporte de rueda, sustentador de carga y elástico, en un
automóvil.
Un dispositivo de suspensión de esta índole es
conocido por ejemplo por la patente EP 0 425 885 B1 (descripciones
a partir de la figura 5). Se trata de un sistema de suspensión
hidroneumática, en el cual la unidad de cilindro y el espacio
anular del cilindro de suspensión están conectados respectivamente
con un acumulador de resorte hidroneumático, de manera que actúe
respectivamente una presión neumática de ambos lados sobre el pistón
del cilindro de suspensión. Ello genera dos fuerzas que actúan en
sentido contrario sobre el pistón, y de cuya diferencia resulta una
fuerza de suspensión para soportar la carga.
Este sistema de suspensión conocido ha hecho sus
pruebas satisfactoriamente en la práctica. Sin embargo, las
lengüetas elásticas neumáticas siempre tienen la desventaja de que
los cambios de temperatura tienen una influencia bastante fuerte
sobre la presión de un medio de resorte neumático, de manera que
cambien igualmente las propiedades de sustentación y suspensión en
dependencia de la temperatura. Ello es válido también para el nivel
del vehículo en su estado estático. No obstante, en el sistema de
suspensión según la EP 0 425 885 B1, esta influencia de la
temperatura se reduce un poco porque dos presiones actúan en sentido
contrario sobre el pistón del cilindro de suspensión.
Sin embargo, existe una necesidad de
mejoramiento.
El documento DE 30 27 124 A1 describe un
amortiguador de choques, particularmente para mecanismos de
traslación de aviones, por ejemplo helicópteros. En este caso,
adquiere especial importancia la problemática particular de
configurar un "amortiguador de suspensión" para el aterrizaje
en caso de catástrofe, es decir para un aterrizaje con daños,
produciéndose una velocidad de impacto vertical de unos 10 a 12 m/s.
El documento no contiene nada sobre la problemática antes descrita
de una dependencia de la temperatura de las propiedades de
sustentación y suspensión. En lo que se refiere a su construcción,
el amortiguador de suspensión conocido consiste en un cilindro, un
pistón de amortiguación y un vástago de amortiguación conectado con
el pistón, que es por consiguiente un vástago de pistón guiado
desde el cilindro hacia el exterior. En algunas formas de
realización, dentro del cilindro en una parte inferior ampliada
está dispuesto un fondo móvil adicional que está conectado con un
contravástago. El fondo separa una cámara a alta presión para gas en
la parte ampliada del cilindro. En unas realizaciones adicionales,
el contravástago está conectado con un fondo dispuesto fijamente
como tabique en el cilindro. En todos los casos, el pistón de
amortiguación se desliza con una abertura sobre el contravástago
conectado con el fondo fijo o móvil.
El objeto de la presente invención es mejorar un
dispositivo de suspensión de la índole indicada de tal manera que
las propiedades de uso sean prácticamente independientes de los
cambios de temperatura. Ello es válido sobre todo para una posición
de nivel estática del cilindro de suspensión, para que el nivel
respectivo del vehículo quede prácticamente constante con unas
temperaturas diferentes.
De acuerdo con la invención, ello es logrado con
las características de la reivindicación 1. Unas características de
realización ventajosas están contenidas en las reivindicaciones
dependientes.
De acuerdo de ello, según la invención está
previsto que en la zona del vástago de pistón del cilindro de
suspensión se coloque un cilindro de suspensión adicional de tal
manera que la longitud del vástago de pistón se pueda cambiar de la
manera de un telescopio. El cilindro de suspensión adicional
consiste en un cilindro adicional y un pistón adicional guiado en
el mismo con un vástago adicional de pistón guiado hacia el
exterior, formando el cilindro adicional de suspensión con estos
elementos una parte del vástago de pistón. De manera preferente, en
este caso el cilindro adicional está conectado de manera fija
(rígida) con la parte del vástago de pistón orientada hacia el
pistón, mientras que el vástago de pistón adicional guiado hacia el
exterior con su extremidad libre forma prácticamente el remate del
vástago de pistón variable en su longitud y, a este efecto,
presenta en su extremidad final un elemento de conexión para la
conexión de montaje del lado del vehículo. Sin embargo, el cilindro
adicional de suspensión también puede ser dispuesto al revés, es
decir, el vástago adicional de pistón puede estar conectado con el
vástago de pistón y el cilindro adicional con el elemento de
conexión del lado del vehículo.
De acuerdo con la invención, en este caso el
cilindro adicional de suspensión es alimentado por lo menos con una
contrapresión de un medio de muelle antagonista elásticamente
comprimible, especialmente neumático, en la zona de un espacio
anular adicional y/o un espacio de trabajo adicional. Gracias a esta
configuración constructiva es posible configurar, en dependencia de
la carga que se produce en cada caso respectivo de aplicación, la
presión de trabajo, la contrapresión así como las respectivas
superficies del pistón y del pistón adicional, alimentadas por
estas presiones, de tal modo que, en un estado estático alimentado
por la carga, por una parte el pistón se encuentre en un tope final
de rebote con respecto al cilindro y/o por otra parte el pistón
adicional se encuentre en tope final de compresión con respecto al
cilindro adicional. En esta posición estática, en caso de una
elevación de temperatura, de manera ventajosa las presiones que
también aumentan debido a ello, no pueden causar un cambio del
nivel estático. En caso de una compresión dinámica a partir de la
posición estática, es sólo el pistón que es propulsado dentro del
cilindro contra la presión de trabajo, mientras que el pistón
adicional permanece en su tope final de compresión en el cilindro
adicional. En caso de un rebote dinámico a partir de la posición
estática, el pistón permanece en su tope final de rebote, y sólo el
pistón adicional se mueve con el vástago adicional de pistón en
dirección del rebote en el cilindro adicional.
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A continuación, la invención se describe en más
detalles mediante los ejemplos preferentes de realización con
referencia a los dibujos. En los dibujos:
La figura 1 muestra una primera forma de
realización de un dispositivo de suspensión de acuerdo con la
invención, en su representación de corte axial de los componentes,
en una posición estática,
La figura 2 muestra el dispositivo de suspensión
de acuerdo con la figura 1 en un estado de compresión a partir de
la posición estática, y
La figura 3 muestra una variante del dispositivo
de suspensión de acuerdo con la figura 1 en un estado de rebote a
partir de la posición estática,
La figura 4 muestra otra variante del
dispositivo de suspensión en un cierto estado de suspensión, y
La figura 5 muestra una variante de la
realización de acuerdo con la figura 4 en una posición
correspondiente.
En las diversas figuras de los dibujos las
partes y los componentes idénticos o cuyas funciones se
correspondan, siempre son identificados con las mismas
referencias.
Un dispositivo de suspensión 1 de acuerdo con la
invención consiste en (por lo menos) un cilindro de suspensión 2,
que consiste por una parte de un cilindro 4 de la manera de un
telescopio, y un pistón 6, guiado en el mismo de manera desplazable
linealmente, con un vástago de pistón 8. El vástago de pistón 8 es
guiado desde el cilindro 4 hacia el exterior, estanqueizado en su
circunferencia en un lado. El cilindro de suspensión 2 está
previsto para su disposición directa entre una masa no resortada
(rueda de vehículo o eje) y una masa resortada (bastidor de
vehículo o construcción de carrocería). A este efecto, el cilindro 4
y el vástago de pistón 8 presentan unos elementos adecuados de
conexión 10 en sus extremidades opuestas, alejadas una de la
otra.
El pistón 6 está adyacente a la superficie
interior del cilindro 4 a través de (por lo menos) una junta
circunferencial. Debido a ello, el pistón 6 separa dentro del
cilindro 4 un espacio de trabajo cilíndrico 12 de un espacio anular
14 que rodea el vástago de pistón 8. En el lado del espacio de
trabajo 12, el pistón 6 actúa con su superficie de trabajo A1
orientada hacia el mismo, para generar una fuerza de resorte
sustentante F que sustenta la carga respectiva contra una presión
de trabajo p_{A} de un medio de muelle FM elásticamente
comprimible, especialmente neumático (por ejemplo nitrógeno).
De acuerdo con la invención, el vástago de
pistón 8 está configurado de manera que su longitud pueda variarse
de la manera de un telescopio a través de un cilindro adicional de
suspensión 16. En este caso, el cilindro adicional de suspensión 16
es alimentado con al menos una contrapresión p_{G} de un medio de
muelle antagonista GM elásticamente comprimible, especialmente
también neumático.
El cilindro adicional de suspensión 16 consiste
en un cilindro adicional 18 y un pistón adicional 20 guiado en el
mismo en movimiento relativo, con un vástago adicional de pistón 22
estanqueizado en su circunferencia y guiado hacia el exterior a
partir del cilindro adicional 18. En las realizaciones preferentes,
el cilindro adicional 18 está conectado rígidamente con el vástago
de pistón 8 del cilindro de suspensión 2, mientras que el vástago
adicional de pistón 22 presenta en su extremidad libre el elemento
de conexión 10 para la conexión de montaje del lado del
vehículo.
El pistón adicional 20 queda adyacente a la
pared interior del cilindro adicional 18 a través de una
estanqueización circunferencial que consiste en varias juntas, y
debido a ello separa dentro del cilindro adicional 18 un espacio
adicional de trabajo cilíndrico (véanse las figuras 3 a 5) de un
espacio adicional anular 26 que rodea el vástago adicional de pistón
22.
En la realización de acuerdo con las figuras 1 y
2, el espacio adicional anular 26 es alimentado inmediatamente con
el medio de muelle antagonista GM y, de manera preferente, está
conectado adicionalmente a través de una tubería 28 con un
acumulador externo 30. De acuerdo con la figura 1, la tubería 28
desemboca directamente en el espacio adicional anular 26 a través
de una abertura radial en la pared del cilindro adicional 18,
mientras que, en la variante según la figura 2, la tubería 28
desemboca solamente a través de unos canales o taladros bosquejados
del elemento de conexión 10 o respectivamente del vástago adicional
de pistón 22 en un espacio hueco 32 del vástago adicional de pistón
22. Este espacio hueco está conectado con el espacio adicional
anular 26 a través de unos taladros transversales, también
solamente bosquejados, del vástago adicional de pistón 22.
En la variante de realización de acuerdo con la
figura 3, el espacio adicional de trabajo 24 está conectado
directamente con el medio de muelle antagonista GM y, también en
este caso, está conectado preferentemente con un acumulador externo
30 a través de una tubería 28. La tubería 28 desemboca, de modo
similar al modo de la figura 2, en un espacio hueco 32 del vástago
adicional de pistón 22, estando sin embargo el espacio hueco 32
abierto axialmente en la dirección del espacio adicional de trabajo
24.
En las realizaciones según las figuras 4 y 5,
tanto el espacio adicional de trabajo 24 como el espacio adicional
anular 26 son alimentados con el medio de muelle antagonista GM,
produciendo una fuerza resultante por la diferencia de dos fuerzas
parciales opuestas, que resultan de las presiones p_{G1} y
p_{G2}.
En el lado del espacio adicional anular 26, el
pistón adicional 20 presenta una superficie anular A2 que puede
alimentarse con presión, y en el lado del espacio adicional de
trabajo 24 su superficie frontal entera A3 puede alimentarse con
presión.
De acuerdo con la invención, se prevé en este
caso configurar, en dependencia de la carga que se espera para cada
caso respectivo de aplicación, la presion de trabajo p_{A}, la
contrapresión (p_{G}, p_{G1}, p_{G2}) y las superficies
respectivas A1 así como A2 y/o A3, alimentadas con estas presiones,
del pistón 6 y del pistón adicional 20 de tal manera que, en el
estado estático representado en la figura 1, por una parte el pistón
6 se encuentre en un tope final de rebote 34 con respecto al
cilindro 4 y por otra parte el pistón adicional 20 se encuentre en
tope final de compresión 36 con respecto al cilindro adicional 18.
En este caso, el tope final de rebote 34 es formado por un escalón
anular del vástago de pistón 8 que está adyacente a un reborde
anular del cilindro 4, mientras que en el tope final de compresión
36 el pistón adicional 20 está adyacente con su superficie frontal
A3 al cilindro adicional 18.
Cuando el cilindro de suspensión 2 de acuerdo
con la figura 2 se encuentra en fase de compresión dinámica a
partir de la posición estática según la figura 1, a través del
vástago de pistón 8 solamente se propulsa el pistón 6 en el
cilindro contra la presion de trabajo p_{A}. El pistón adicional
20 permanece en su tope final de compresión 36. Por lo tanto, en
caso de compresión en dirección de la flecha X, sobre el pistón
actúa solamente la verdadera fuerza de resorte sustentante
F=p_{A}\cdotA1.
En la figura 3 está representado un rebote
dinámico a partir de la posición estática. En este caso, el pistón
6 permanece en su tope final de rebote 34 en el cilindro 4. Se mueve
exclusivamente el pistón adicional 20 con el vástago de pistón
adicional 22 en dirección de la flecha Y en dirección del rebote.
Cuando, de acuerdo con las figuras 1 y 2, el espacio anular
adicional 26 es alimentado con el medio de muelle antagonista GM,
en caso de rebote la fuerza antagonista p_{G} aumenta por
compresión, lo que lleva a una amortiguación del rebote. En las
realizaciones de acuerdo con las figuras 4 y 5, el efecto depende de
la relación de las respectivas presiones en los espacios 24 y
26.
En las realizaciones preferentes representadas,
el espacio de trabajo 12 del cilindro 4 es llenado directamente con
el medio comprimible de resorte FM. De manera preferente, en este
caso el espacio de trabajo 12 está conectado a través de una
tubería 38 con un acumulador externo 40, conteniendo el espacio de
trabajo 12 un primer volumen K1.1 del medio de resorte FM y
conteniendo el acumulador 40 un segundo volumen K1.2 del medio de
resorte FM. Adicionalmente, de manera preferente también el medio
de muelle antagonista GM está dispuesto con un primer volumen K2.1
en el espacio adicional anular 26 y con un segundo volumen K2.2 en
el acumulador 30 (figuras 1, 2) o respectivamente con un primer
volumen K3.1 en el espacio adicional de trabajo 24 y con un segundo
volumen K3.2 en el acumulador 30 (figuras 3, 4).
De manera alternativa con respecto a estas
realizaciones preferentes, también sería posible una alimentación
indirecta con presión, a través de un medio hidráulico (realización
hidroneumática).
En las realizaciones preferentes, el espacio
anular 14 que rodea el vástago de pistón 8 dentro del cilindro 4,
preferentemente es un componente de un dispositivo de amortiguación
hidráulica 42. A este efecto, el espacio anular 14 está relleno con
un medio de amortiguación hidráulica DM y está conectado con un
acumulador externo 48 a través de una tubería 44 y una válvula de
amortiguación 46. En virtud de las figuras 1 y 2 se puede comprender
que unos movimientos dinámicas de suspensión del pistón 6 causan
modificaciones de volumen del espacio anular 14, de manera que
fluya respectivamente el medio hidráulico DM a través de la válvula
de amortiguación 46. Mediante una configuración adecuada de la
válvula de amortiguación 46 se pueden lograr unas fuerzas de
amortiguación diferentes durante las fases de compresión y de
rebote.
Alternativamente, el espacio anular 14 también
podría ser ventilado, es decir, conectado con la atmósfera, y por
consiguiente ser básicamente sin funciones.
La invención conduce entre otras a la ventaja de
que el trabajo de suspensión se reparte en dos resortes neumáticos.
Debido a ello, el volumen respectivo de resorte tiene un
"descanso", cuando el movimiento tiene lugar en la zona del
otro volumen respectivo. Gracias a ello, la temperatura del medio
respectivo ventajosamente es mantenida baja, puesto que cada volumen
se comprime menos.
En lo que se refiere a la realización según la
figura 3, se debe hacer constar que la presión del volumen K3.1
puede ser ajustada de tal manera que esta presión, mediante la
alimentación de la superficie A3 del pistón adicional 20, resulte
en una fuerza que es igual a la fuerza que resulta de la presión
p_{A} del volumen K1.1 en el espacio de trabajo 12 sobre el
pistón 6 en su posición estática. Gracias a ello, de modo ventajoso,
en la fase de compresión el pistón adicional 20 puede lindar casi
sin sacudidas con el tope final de compresión mecánico 36.
La realización de acuerdo con la figura 4
representa prácticamente una combinación de las realizaciones
anteriores de acuerdo con las figuras 1 a 3. Gracias a ella,
también la expansión puede reducirse y el choque mecánico puede
minimizarse. En la figura 5 se puede observar que también es posible
una realización sin acumuladores adicionales en la zona del
cilindro adicional de suspensión 16. En este caso, los volúmenes
K2.1 y/o K3.1 solamente están incluidos de manera separada en los
espacios 26, 24. Tal como resulta de las representaciones en las
figuras 4 y 5, en discrepancia de la posición estática de acuerdo
con la figura 1, la presión también puede configurarse de tal
manera que el pistón 6 y el pis-
tón adicional 20 estén "flotando" en su posición estática, es decir, colocados a distancia de los topes mecánicos 34, 36.
tón adicional 20 estén "flotando" en su posición estática, es decir, colocados a distancia de los topes mecánicos 34, 36.
Claims (11)
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1. Dispositivo de suspensión (1) para un sistema de soporte de rueda, sustentador de carga y elástico, en un automóvil, que consiste en por lo menos un cilindro de suspensión (2) que comprende un pistón (6) guiado en movimiento relativo en un cilindro (4), y que, en una extremidad, presenta un vástago de pistón (8) guiado desde el cilindro (4) hacia el exterior, en el cual dentro del cilindro (4) el pistón (6) separa un espacio de trabajo cilíndrico (12) de un espacio anular (14) que rodea el vástago de pistón (8), y en el cual, en la extremidad más próxima al espacio de trabajo (12), el pistón (6) actúa para generar una fuerza elástica de suspensión (F) sustentadora de carga contra una presión de trabajo (p_{A}) de un medio de resorte (FM) elásticamente comprimible, especialmente neumático,caracterizado por el hecho que el vástago de pistón (8) es variable en su longitud de la manera de un telescopio, mediante un cilindro adicional de suspensión (16), presentando el cilindro adicional de suspensión (16) un pistón adicional (20), guiado en movimiento relativo en un cilindro adicional (18), con un vástago de pistón adicional (22) guiado desde el cilindro adicional (18) hacia el exterior, y siendo el cilindro adicional de suspensión (16) alimentado por lo menos con una contrapresión (p_{G},p_{G1},p_{G2}) de un medio de muelle antagonista (GM) elásticamente comprimible, especialmente neumático. - 2. Dispositivo de suspensión de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por el hecho que el cilindro adicional (18) está conectado rígidamente con el vástago de pistón (8) del cilindro de suspensión (2) y la extremidad libre del vástago adicional de pistón (22) está conectada con un elemento de conexión (10) para la conexión de montaje del lado del vehículo.
- 3. Dispositivo de suspensión de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,caracterizado por el hecho que el pistón adicional (20) dentro del cilindro adicional (18) separa un espacio de trabajo cilíndrico adicional (24) de un espacio anular adicional (26).
- 4. Dispositivo de suspensión de acuerdo con la reivindicación 3,caracterizado por el hecho que el espacio anular adicional (26) es alimentado - particularmente de manera direc-
ta - con el medio de muelle antagonista (GM). - 5. Dispositivo de suspensión de acuerdo con la reivindicación 3,caracterizado por el hecho que el espacio de trabajo adicional (24) es alimentado - particularmente de manera directa - con el medio de muelle antagonista (GM).
- 6. Dispositivo de suspensión de acuerdo con la reivindicación 3,caracterizado por el hecho que tanto el espacio de trabajo adicional (24) como el espacio anular adicional (26) es alimentado respectivamente - particularmente de manera directa - con el medio de muelle antagonista (GM).
- 7. Dispositivo de suspensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado por una configuración, dependiente de la carga, de la presión de trabajo (p_{A}) de la contrapresión (p_{G}, p_{G1}, p_{G2}) y de las superficies respectivas (A1 así como A2 y/o A3), alimentadas por estas presiones, del pistón (6) y del pistón adicional (20) de tal manera que en un estado estático, alimentado con la carga, por una parte el pistón (6) se encuentre en un tope final de rebote (34) con respecto al cilindro (4) y/o por otra parte el pistón adicional (20) se encuentre en tope final de compresión (36) con respecto al cilindro adicional (18).
- 8. Dispositivo de suspensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 7,caracterizado por el hecho que el espacio anular adicional (26) y/o el espacio de trabajo adicional (24) está conectado, o están conectados respectivamente con un acumulador externo (30).
- 9. Dispositivo de suspensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8,caracterizado por el hecho que el espacio anular (14) del cilindro de suspensión (2) es parte de un sistema de amortiguación hidráulica (38).
- 10. Dispositivo de suspensión de acuerdo con la reivindicación 9,caracterizado por el hecho que el espacio anular (14) está relleno con un medio de amortiguación hidráulico (DM) y está conectado mediante un conductor (44) y una válvula de amortiguación (46) con un acumulador externo (48).
- 11. Dispositivo de suspensión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8,caracterizado por el hecho que el espacio anular (14) del cilindro de suspensión (2) es ventilado.
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