ES2351039T3 - Amortiguador. - Google Patents

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ES2351039T3 ES06823436T ES06823436T ES2351039T3 ES 2351039 T3 ES2351039 T3 ES 2351039T3 ES 06823436 T ES06823436 T ES 06823436T ES 06823436 T ES06823436 T ES 06823436T ES 2351039 T3 ES2351039 T3 ES 2351039T3
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Kenkichi Kon
Akihisa Ota
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Abstract

Amortiguador (100) para suprimir la vibración en un vehículo, que comprende: un disco de válvula (1) que define un interior de un cilindro (40) en el cual queda sellado un fluido de trabajo; un primer conducto (2a), un segundo conducto (2b) y un tercer conducto (2c), que están formados en el disco de válvula (1) y dispuestos en serie para conectar unas cámaras de presión (41, 42) definidas por el disco de válvula (1); un cuerpo de válvula (10) que está dispuesto entre el primer conducto (2a) y el segundo conducto (2b) caracterizado por el hecho de que el cuerpo de válvula (10) abre selectivamente el primer conducto (2a) y el segundo conducto (2b), y el amortiguador (100) comprende, además; un elemento de empuje (15) que empuja el cuerpo de válvula (10) en una dirección para cerrar el primer conducto (2a) contra una presión en una de las cámaras de presión (42); y un conducto de derivación (10a) que conecta el primer conducto (2a) con el tercer conducto (2c) cuando el cuerpo de válvula (10), que se ha desplazado según la presión en una de las cámaras de presión (42) para abrir el primer conducto (2a), se desplaza adicionalmente para cerrar el segundo conducto (2b), en el que el conducto de derivación (10a) se establece para que presente un área de paso de flujo menor que un área de paso de flujo cuando el primer conducto (2a) y el segundo conducto (2b) se encuentran ambos abiertos.

Description

Amortiguador.
Esta invención se refiere a un perfeccionamiento de un amortiguador de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Dicho amortiguador ya es conocido de EP 0 992 705 A.
Un amortiguador convencional comprende un pistón que va insertado en un cilindro para poder deslizar y que define dos cámaras de aceite en el interior del cilindro, un orificio que penetra en el pistón y puede conectar las dos cámaras de aceite, una válvula de hojas laminadas sobre una zona de apertura de salida del orificio del orificio, y un muelle que empuja la válvula de láminas en una dirección para cerrar la zona de apertura de salida del orificio (véase JP2004-190716, por ejemplo).
En este tipo de amortiguador, la válvula de láminas se dobla debido a una presión diferencial entre las dos cámaras de aceite, y el área de flujo de un conducto a través del cual pasa un fluido de trabajo viene determinada por la cantidad de flexión de la válvula de láminas. La fuerza de amortiguación generada por el amortiguador viene determinada de acuerdo con el área de paso de flujo.
Cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador es baja o, en otras palabras, cuando el pistón se mueve a baja velocidad, la cantidad de flexión de la válvula de láminas varía según la velocidad del pistón y, por lo tanto, la característica de amortiguación del amortiguador varía de acuerdo con la velocidad del pistón.
Sin embargo, cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador aumenta de manera que el pistón se mueve a alta velocidad, puede darse el caso en el que la propia válvula de láminas se desplazarse en sentido axial sin flexión.
Tal como se muestra en la figura 9, cuando la velocidad del pistón aumenta, la fuerza de amortiguación tiende a ser insuficiente, haciendo imposible suprimir suficientemente la vibración en un vehículo, y consecuentemente, el confort del pasajero en el vehículo puede verse perjudicada.
Esta invención ha sido diseñada en vista de este problema, y un objetivo de la misma de disponer un amortiguador que pueda mejorar el confort del pasajero en un vehículo incluso cuando la velocidad de contracción/extensión del amortiguador es alta.
Para conseguir el anterior objetivo, esta invención disponer un amortiguador para suprimir la vibración en un vehículo. El amortiguador comprende un disco de válvula que define un interior de un cilindro en el cual queda sellado un fluido de trabajo, un primer conducto, un segundo conducto y un tercer conducto, los cuales están formados en el disco de válvula y dispuestos en serie para conectar las cámaras de presión definidas por el disco de válvula, un cuerpo de válvula que está dispuesto entre el primer conducto y el segundo conducto y abre selectivamente el primer conducto y el segundo conducto, un elemento empujador que empuja el cuerpo de válvula en una dirección para cerrar el primer conducto contra la presión en una de las cámaras de presión, y un conducto de derivación que conecta el primer conducto al tercer conducto cuando el cuerpo de válvula, que se ha desplazado de acuerdo con la presión en una cámara de presión para abrir el primer conducto, se desplaza además para cerrar el segundo conducto, en el que el conducto de derivación se dispone para que presente un área de paso de flujo menor que el área de paso de flujo cuando el primer conducto y el segundo conducto se encuentran ambos abiertos.
De acuerdo con esta invención, cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador es alta, el cuerpo de válvula se desplaza de acuerdo con la presión en una de las cámaras de presión para cerrar el segundo conducto. En este momento, el primer conducto y el tercer conducto se comunican a través del conducto de derivación. El área de paso de flujo del conducto de derivación es menor que la área de paso de flujo cuando el primer conducto y el segundo se encuentran ambos abiertos y, por lo tanto, cuando el cuerpo de válvula cierra el segundo conducto, la fuerza de amortiguación generada por el amortiguador aumenta. Por lo tanto, incluso cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador es alta, la fuerza de amortiguación no llega a ser insuficiente, y la vibración en el vehículo puede suprimirse suficientemente, posibilitando una mejora en el confort del pasajero del vehículo.
En las reivindicaciones dependientes se reivindican realizaciones preferidas.
La figura 1 es una vista en sección longitudinal de un amortiguador de acuerdo una realización de esta invención.
La figura 2 es una vista en sección longitudinal del amortiguador de acuerdo con una realización de esta invención cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador se encuentra en una zona de velocidad baja.
La figura 3 es una vista en sección longitudinal del amortiguador de acuerdo con una realización de esta invención cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador se encuentra en una zona de velocidad alta.
La figura 4 es una gráfica que muestra una característica de amortiguamiento del amortiguador de acuerdo con una realización de esta invención.
La figura 5 es una vista en sección longitudinal del amortiguador de acuerdo con una realización de esta invención cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador se encuentra en una zona de velocidad media.
La figura 6 es una vista en sección longitudinal de un amortiguador de acuerdo otra realización de esta invención.
La figura 7 es una vista en planta de una zona de contención en un amortiguador de acuerdo con otra realización de esta invención.
La figura 8 es una vista en sección de una zona de contención en un amortiguador de acuerdo con otra realización de esta invención.
La figura 9 es una gráfica que muestra la característica de amortiguamiento de un amortiguador convencional.
A continuación se describirán unas realizaciones de la invención con referencia a los dibujos.
Primera realización
Haciendo referencia primero a las figuras 1 a 3, se describirá un amortiguador 100 de acuerdo con una primera realización de la invención.
El amortiguador 100 queda interpuesto entre la carrocería del vehículo y un eje del vehículo para suprimir la vibración en la carrocería del vehículo y, tal como se muestra en la figura 1, comprende un cilindro 40 en el cual queda sellado un fluido de trabajo, tal como aceite, un pistón 1 que sirve de disco de válvula que define dos cámaras de presión 41, 42 en el interior del cilindro 40 y se desplaza por deslizamiento a través del interior del cilindro 40, y un vástago 5, uno de cuyos extremos está conectado al pistón 1 y el otro extremo se extiende hacia el exterior del cilindro 40. Un primer conducto 2a, un segundo conducto 2b, y un tercer conducto 2c están formados en serie en el pistón 1 para conectar las cámaras de presión 41 y 42 y para permitir que el fluido de trabajo pase a través. Estos conductos 2a, 2b, 2c se describirán después.
El amortiguador 100 comprende, además, una válvula de láminas 10 que sirve de cuerpo de válvula capaz de abrir y cerrar el primer conducto 2a, y un muelle de discos 15 el cual sirve de elemento de empuje que empuja la válvula de láminas 10 en una dirección para cerrar el primer conducto 2a contra la presión en la cámara de presión 42. La válvula de láminas 10 se dobla para así abrirse cuando la presión en el lado de la cámara de presión 42 aumenta una diferencia de un valor predeterminado o mayor por encima de la presión en el lado de la cámara de presión 41.
Además, cuando el vástago 5 se infiltra en el cilindro 40 o se retira del cilindro 40, en dicho cilindro 40 se forma una cámara de aire (no mostrada) que compensa un cambio volumétrico en el cilindro 40.
Las figuras 1 a 3 son secciones transversales de una estructura a través de la cual se genera una fuerza de amortiguación cuando el amortiguador 100 realiza una operación de contracción. Cuando el amortiguador 100 realiza una operación de contracción tal que la presión en la cámara de presión 42 aumenta, provocando que la válvula de láminas 10 se abra, el fluido de trabajo de la válvula de láminas fluye en la cámara de presión 42 hacia la cámara de presión 41 a través de los conductos 2a, 2b, 2c. A medida que el fluido de trabajo pasa a través de los conductos 2a, 2b, 2c, se aplica una resistencia al fluido de trabajo. Por lo tanto, el amortiguador 100 genera una fuerza de amortiguación por medio de una operación de expansión/contracción, y la fuerza de amortiguación viene determinada según la pérdida de presión generada a medida que el fluido de trabajo pasa a través de los conductos 2a, 2b, 2c.
Cuando el amortiguador 100 realiza una operación de contracción, la cámara de presión 42 se desplaza hacia el lado curso abajo, y cuando el amortiguador 100 realiza una operación de expansión, la cámara de presión 41 se desplaza hacia el lado curso abajo. De aquí en adelante se describirá un caso en el que el amortiguador 100 realiza una operación de contracción, es decir, un caso en el que la cámara de presión 42 se encuentra en el lado curso arriba.
A continuación se describirá en detalle cada elemento del amortiguador 100.
El vástago 5 presenta una zona de pequeño diámetro 5a en una parte extrema y consecuentemente se forma una zona anular inclinada 5b en la periferia exterior del vástago 5.
El pistón 1 comprende un cuerpo de anillo anular 1b que queda bloqueado en la zona inclinada 5b y encajado sobre la periferia exterior del vástago 5, y un cuerpo principal del pistón 1a, que se substancialmente es un elemento cilíndrico que presenta axialmente un orificio pasante central 1g que es penetrado por el vástago 5.
El primer conducto 2a penetra en el cuerpo principal del pistón 1a y está formado paralelo a una dirección axial del vástago 5. En el cuerpo principal del pistón 1a hay formado también un conducto de estrangulamiento 1c paralelo a la dirección axial del vástago 5 para así evitar el primer conducto 2a. Debe observarse que el primer conducto 2a y el conducto de estrangulamiento 1c pueden estar formados en una pluralidad en el cuerpo principal del pistón 1a. Aunque no se muestra en el dibujo, en el cuerpo principal del pistón 1a hay formado, además del primer conducto 2a, un conducto que permite que el fluido de trabajo fluya desde la cámara de presión 41 hacia la cámara de presión 42 cuando el amortiguador 100 realiza una operación de expansión.
En una cara extrema 1d del cuerpo principal del pistón 1a se dispone una válvula de láminas anular 10 opuesta al cuerpo del anillo 1b para cerrar una zona de apertura 3a del primer conducto 2a. Por medio de la cara extrema 1d del cuerpo principal del pistón 1a y la válvula de láminas 10, puede bloquearse el flujo de fluido de trabajo en el primer conducto 2a, y por lo tanto la cara extrema 1d del cuerpo principal del pistón 1a puede actuar de asiento de válvula y corresponde con una primera superficie de asiento. Debe observarse que la válvula de láminas 10 está dispuesta para no cerrar el conducto de estrangulamiento 1c.
El cuerpo del anillo 1b se encuentra dispuesto en un espacio predeterminado de la válvula de láminas 10 por medio de un separador tubular 21 encajado sobre la periferia exterior del vástago 5. El espacio delimitado entre el cuerpo del anillo 1b y la válvula de láminas 10 sirve de segundo conducto 2b. Cuando el primer conducto 2a queda cerrado por la válvula de láminas 10, el segundo conducto 2b queda en comunicación constante con la cámara de presión 42 a través del conducto de estrangulamiento 1c.
El tercer conducto 2c penetra en el cuerpo del anillo 1b y está formado paralelo al sentido axial del vástago 5. Así, el tercer conducto 2c conecta la cámara de presión 41 con el segundo conducto 2b.
Tal como se ha descrito anteriormente, el primer conducto 2a, el segundo conducto 2b y el tercer conducto 2c están formados en serie en el pistón 1 para conectar la cámara de presión 41 y la cámara de presión 42 delimitadas por el pistón 1.
Una arandela anular 22 que presenta un diámetro menor que la válvula de láminas 10 y el muelle de discos anular 15 están laminados entre el cuerpo del anillo 1b y la válvula de láminas 10 en la periferia exterior del separador 21. Tal como se describirá más adelante, el cuerpo principal del pistón 1a queda fijado a la periferia exterior del vástago 5, y por lo tanto el muelle de láminas 15 se comprime entre el cuerpo del anillo 1b y la válvula de láminas 10 para así empujar la válvula de láminas 10 en una dirección para cerrar la zona de apertura 3a del primer conducto 2a. La fuerza de empuje del muelle de discos 15 puede regularse de acuerdo con el número y el grosor de la arandela 22.
Una zona de rosca macho 5c está formada en el extremo de la punta de la zona de pequeño diámetro 5a del vástago 5, y una tuerca 4 para fijar varios elementos del vástago 5 queda roscada en la zona roscada macho 5c del vástago. La tuerca 4 está constituida por un cuerpo principal 4a formado por una rosca hembra que está atornillada a la zona roscada macho 5c del vástago 5, una zona de pestaña 4b formada en el lado del pistón 1 del cuerpo principal 4a, y una zona tubular 4c que se extiende desde un borde periférico exterior de la zona de pestaña 4b hacia el pistón 1.
El amortiguador 100 se construye insertando primero el cuerpo del anillo 1b desde la zona extrema de la punta del vástago 5 y bloqueándolo en la zona inclinada 5b del vástago 5, y después insertando en orden el separador 21, el muelle de discos 15, la arandela 22, la válvula de láminas 10, y el cuerpo principal del pistón 1a y montándolos en la periferia exterior del vástago 5. Finalmente, la tuerca 4 se atornilla en la zona roscada macho 5c del vástago 5 sobresaliendo del cuerpo principal del pistón 1a, y se aprieta. Al apretar la tuerca 4, la parte extrema de la zona tubular 4c de la tuerca 4 entra en contacto con la cara extrema del cuerpo principal del pistón 1a, y consecuentemente, el pistón 1 queda intercalado entre la tuerca 4 y la zona inclinada 5b del vástago 5.
Así, un conjunto de pistón 6 constituyó por el pistón 1 y los otros elementos queda fijado en el extremo de la punta del vástago 5. En la zona tubular 4c de la tuerca 4 se forma una pluralidad de zonas de apertura 4d, y la cámara de presión 42 comunica con el interior de la zona tubular 4c a través de estas zonas de apertura 4d.
En una cara extrema 1e del cuerpo principal del pistón 1a que no queda opuesta al cuerpo del anillo 1b se dispone una válvula de hojas laminadas 50 que puede abrir y cerrar el conducto del lado de expansión (no mostrado) que permite que el fluido de trabajo fluya a través cuando el amortiguador 100 realiza una operación de expansión. La válvula de hojas laminadas 50 es empujado hacia el cuerpo principal del pistón 1a a través de un muelle de discos 51 de manera que cuando la presión en la cámara de presión 41 llega a ser mayor que la presión en la cámaras de presión 42 durante la expansión del amortiguador 100 y la presión diferencial resultante alcanza un valor establecido, un lado periférico exterior del mismo se dobla, abriendo de este modo el conducto lateral de expansión. La válvula de hojas laminadas 50 y el muelle de discos 51 quedan intercalados entre el cuerpo principal 4a de la tuerca 4 y el cuerpo principal del pistón 1a y quedan fijados así al vástago 5.
En la cara extrema 1e del cuerpo principal del pistón 1a hay formada una zona de ranura parcialmente recortada 1f, y una zona de apertura del lado curso arriba 3b del primer conducto 2a comunica con la zona de ranura 1f. Por lo tanto, la zona de apertura 3b del primer conducto 2a está en comunicación constante con la cámara de presión 42 sin quedar cerrada por la válvula de hojas laminadas 50.
En el lado periférico exterior del cuerpo del anillo 1b queda conectada una zona anular de contención 25 que hace contacto con la periferia interior del cilindro 40 de manera deslizante y sobresale hacia la válvula de láminas 10.
La zona de contención 25 comprende una zona de encaje 25a que queda encajada en la periferia exterior del cuerpo del anillo 1b y hace contacto con la periferia interior del cilindro 40 de manera deslizante, una zona de casquillo 25b que se extiende a lo largo de la superficie del cuerpo del anillo 1b que se opone a la válvula de láminas 10, y un elemento saliente anular 25c que sobresale hacia la válvula de láminas 10. El elemento saliente 25c queda situado más adelantado hacia el lado periférico exterior que el tercer conducto 2c formado en el cuerpo del anillo 1b.
La periferia exterior de la zona de encaje 25a hace contacto de manera deslizante con la periferia interior del cilindro 40. Por lo tanto, para reducir la resistencia al deslizamiento, la zona de contención 25 está formada preferiblemente de resina sintética.
Tal como se ha descrito anteriormente, la válvula de láminas 10 queda apoyada en el lado periférico interior del muelle de discos 15 y la arandela 22.
Cuando la presión diferencial entre la presión del primer conducto 2a en el lado curso arriba y la presión en el segundo conducto 2b en el lado curso abajo excede un valor predeterminado, el lado periférico exterior de la válvula de láminas 10 se dobla para así separarse del asiento de válvula 1d del cuerpo principal del pistón 1a, y consecuentemente, la válvula de láminas 10 se abre. En otras palabras, la zona de abertura 3a del primer conducto 2a queda abierta. Debe observarse que aunque en la figura la válvula de láminas 10 está constituida por una única hoja, ésta puede estar constituida por una pluralidad de hojas laminadas.
Se dispone un orificio pasante 10a que penetra en la válvula de láminas 10 paralelo al sentido axial del vástago 5 más avanzado hacia el lado periférico exterior que la posición en la cual se opone la zona de abertura 3a del primer conducto 2a. Cuando la válvula de láminas 10 queda asentada en el asiento de válvula 1d, el orificio pasante 10a permanece cerrado y no se comunica con el primer conducto 2a. Debe observarse que el número y la área de apertura del orificio pasante 10a vienen determinados según la característica de amortiguamiento del amortiguador requerida.
Cuando el amortiguador 100 realiza una operación de contracción tal que el conjunto de pistón 6 se desplaza en una dirección para reducir el volumen de la cámara de presión 42, y la presión en la cámara de presión 42 aumenta de manera que la presión diferencial entre el lado ascendente y el lado descendente de la válvula de láminas 10 excede un valor predeterminado, es decir, una presión de apertura de válvula de la válvula de láminas 10, el lado periférico exterior de la válvula de láminas 10 se dobla tal como muestra la figura 2. Consecuentemente, el lado periférico exterior de la válvula de láminas 10 se separa del asiento de válvula 1d del cuerpo principal del pistón 1a para abrir la zona de apertura 3a del primer conducto 2a. El orificio pasante 10a de la válvula de láminas 10 también se abre. En este estado, el fluido de trabajo en la cámara de presión 42 pasa a través de la zona de apertura 4d de la tuerca 4 y el primer conducto 2a, y fluye entre la válvula de láminas 10 y el asiento de válvula 1d a través de la zona de apertura 3a del primer conducto 2a. El fluido de trabajo fluye entonces en el segundo conducto 2b a través de un espacio anular entre la válvula de láminas 10 y el elemento saliente 25c de la zona de contención 25 y el orificio pasante 10a, y entonces fluye hacia la cámara de presión 41 a través del tercer conducto 2c en el cuerpo del anillo 1b.
Cuando la velocidad del conjunto de pistón 6 durante una operación de contracción del amortiguador o, en otras palabras, la velocidad de expansión/contracción del amortiguador 100, alcanza o excede una velocidad predeterminada, la presión en la cámara de presión 42 aumenta rápidamente, provocando que la presión diferencial entre el lado curso arriba y el lado curso abajo de la válvula de láminas 10 aumente más allá de la presión de apertura de válvula mencionada anteriormente. En este caso, toda la válvula de láminas 10 se aleja del pistón 1 contra la fuerza de empuje del muelle de discos 15.
El diámetro exterior de la válvula de láminas 10 se establece para que sea por lo menos igual o mayor que el diámetro interior del elemento saliente 25c de la zona de contención 25. Por lo tanto, cuando la válvula de láminas 10 se desplaza comprimiendo el muelle de discos 15, entra en contacto con la cara extrema del elemento saliente 25c de la zona de contención 25, tal como se muestra en la figura 3. Cuando la válvula de láminas 10 entra en contacto con la cara extrema del elemento saliente 25c, el espacio anular entre la válvula de láminas 10 y el elemento saliente 25c se cierra. Es decir el segundo conducto 2b queda cerrado. La cara extrema del elemento saliente 25c corresponde a una segunda superficie de asiento.
Por lo tanto, la válvula de láminas 10 queda dispuesta entre el primer conducto 2a y el segundo conducto 2b para así abrir el primer conducto 2a y el segundo conducto 2b selectivamente.
El orificio pasante 10a se encuentra situado para que no lo cierre el elemento saliente 25c incluso cuando la válvula de láminas 10 hace contacto con el elemento saliente 25c. El orificio pasante 10a se mantiene por lo tanto en un estado de comunicación incluso cuando el segundo conducto 2b se cierra por el movimiento de la válvula de láminas 10. Por consiguiente, el fluido de trabajo en la cámara de presión 42 pasa a través del orificio pasante 10a en la válvula de láminas 10 y fluye hacia la cámara de presión 41 a través del tercer conducto 2c. De este modo, el orificio pasante 10a sirve como conducto de derivación que conecta el primer conducto 2a con el tercer conducto 2c cuando la válvula de láminas 10 se desplaza según la presión en la cámara de presión 42 para cerrar el segundo conducto 2b.
El orificio pasante 10a se establece con una zona de paso de flujo más pequeña que una zona de paso de flujo cuando tanto el primer conducto 2a como el segundo conducto 2b están abiertos y, por lo tanto, cuando la válvula de láminas 10 cierra el segundo conducto 2b, el área de paso de flujo a través de la cual pasa el fluido de trabajo se reduce.
En esta realización, el orificio pasante 10a en la válvula de láminas 10 está formado con una zona de apertura en las dos caras extremas opuestas de la válvula de láminas 10. Sin embargo, la forma del orificio pasante 10a no queda limitada a un orificio, y puede ser una muesca formada cortando una parte de la periferia exterior de la válvula de láminas 10 en forma de U. Asimismo, con esta forma puede limitarse el área de paso de flujo que mantiene la comunicación entre el primer conducto 2a y el tercer conducto 2c cuando la válvula de láminas 10 entra en contacto con la zona de contención 25.
Además, la zona de contención 25 puede ser solidaria del cuerpo del anillo 1b. También, la periferia exterior del cuerpo del anillo 1b puede disponerse en contacto por deslizamiento directo con la periferia interior del cilindro 40, la zona de contención 25 puede estar constituida por el elemento saliente anular 25c solo, y el elemento saliente 25c puede disponerse en el cuerpo del anillo 1b o la válvula de láminas 10.
Además, aunque en la figura el asiento de válvula 1d del cuerpo principal del pistón 1a se muestra plano, el asiento de válvula 1d puede ser inclinado hacia la periferia exterior para aplicar una curvatura inicial a la válvula de láminas 10 dispuesta en contacto con el asiento de válvula 1d, regulándose así la presión de apertura de la válvula.
También en esta realización, el muelle de discos 15 se emplea como elemento de empuje, pero puede emplearse también como elemento de empuje cualquier elemento capaz de provocar una fuerza de empuje que actúe sobre la válvula de láminas 10. Por ejemplo, el elemento de empuje puede estar constituido por un cuerpo elástico tal como un muelle helicoidal, un muelle de láminas, un caucho o similares.
Se describirán ahora las acciones del amortiguador 100 constituido tal como se ha descrito anteriormente.
Cuando el amortiguador 100 realiza una operación de contracción tal que el conjunto de pistón 6 se desplaza en una dirección para comprimir el volumen de la cámara de presión 42, la presión en la cámara de presión 42 aumenta como resultado de lo cual el fluido de trabajo en la cámara de presión 42 tiende a moverse hacia la cámara de presión 41.
Cuando la velocidad del pistón, es decir, la velocidad de expansión/contracción del amortiguador, se encuentra en una zona de velocidad muy baja, la presión diferencial entre la cámara de presión 42 y la cámara de presión 41 o, en otras palabras, la presión diferencial delantera- trasera de la válvula de láminas 10, no alcanza la presión de apertura de válvula a la que el lado del periférico exterior de la válvula de láminas 10 se dobla. Por lo tanto, el primer conducto 2a permanece cerrado por la válvula de láminas 10, tal como se muestra en la figura 1, y el fluido de trabajo en la cámara de presión 42 fluye hacia el segundo conducto 2b a través del conducto de estrangulamiento 1c. El fluido de trabajo pasa entonces a través del tercer conducto 2c y fluye hacia la cámara de presión 41.
La característica de amortiguamiento (la relación entre la velocidad del pistón y la fuerza de amortiguación) en este momento es tal como se muestra en la figura 4, donde un coeficiente de amortiguamiento, que es la velocidad de aumento de la de amortiguación respecto a la velocidad del pistón, es comparativamente grande.
Disponiendo el amortiguador 100 con el conducto de estrangulamiento 1c, puede hacerse que el coeficiente de amortiguamiento sea extremadamente pequeño cuando la velocidad del pistón es extremadamente baja y aumente al aumentar la velocidad del pistón y, de este modo, puede realizarse una característica de amortiguamiento en la que la fuerza de amortiguación aumente rápidamente a medida que la velocidad del pistón aumente. En otras palabras, puede hacerse que el movimiento del pistón 1 cuando el amortiguador comienza a expandirse/contraerse sea suave en una zona de velocidad extremadamente baja, y en una zona de velocidad muy baja que exceda la zona de velocidad extremadamente baja, la fuerza de amortiguación puede aumentarse, suprimiendo así la vibración en la carrocería del vehículo de manera fiable y posibilitando una mejora en el confort del pasajero del vehículo.
Debe observarse que, en lugar del conducto de estrangulamiento 1c, en el asiento de válvula 1d puede disponerse una ranura que se extienda desde el primer conducto 2a hacia el borde exterior del cuerpo principal del pistón 1a tal que el fluido de trabajo pase a través de esta ranura.
Después, cuando la velocidad del pistón entra una zona de velocidad baja, la presión diferencial delantera-trasera de la válvula de láminas 10 alcanza la presión de apertura de válvula, y consecuentemente, el lado periférico exterior de la válvula de láminas 10 se dobla tal como se muestra en la figura 2, con lo que la válvula de láminas 10 se separa del asiento de válvula 1d y abre el primer conducto 2a.
En este caso, el fluido de trabajo que fluye entre la válvula de láminas 10 y el asiento de válvula 1d desde el primer conducto 2a fluye hacia el segundo conducto 2b a través del espacio anular entre la válvula de láminas 10 y el elemento saliente 25c de la zona de contención 25 y también a través del orificio pasante 10a.
Por lo tanto, cuando la velocidad del pistón se encuentra en la zona de baja velocidad, la área de paso de flujo es mayor que en la zona de muy baja velocidad, en la cual el fluido de trabajo se mueve a través del conducto de estrangulamiento 1c, y como que la cantidad de flexión de la válvula de láminas 10 también aumenta a medida que la velocidad del pistón aumenta, el área de paso de flujo aumenta incluso más. Por lo tanto, la característica de amortiguamiento cuando la velocidad del pistón se encuentra en la zona de baja velocidad es tal que aunque la fuerza de amortiguación aumente a medida que aumenta la velocidad del pistón, el coeficiente de amortiguamiento disminuye, tal como se muestra en la figura 4.
Después, cuando la velocidad del pistón entra en una zona de velocidad media, la presión diferencial delantera-trasera de la válvula de láminas 10 aumenta de manera que toda la válvula de láminas 10 se mueve en una dirección alejándose del cuerpo principal del pistón 1a contra la fuerza de empuje del muelle de discos 15, tal como se muestra en la figura 5. El espacio entre la válvula de láminas 10 y el asiento de válvula 1d aumenta en proporción con la velocidad del pistón. Sin embargo, la válvula de láminas 10 no entra en contacto con el elemento saliente 25c de la zona de contención 25 y, por lo tanto, el espacio anular entre la válvula de láminas 10 y el elemento saliente 25c no se cierra. En otras palabras, el segundo conducto 2b no se cierra.
Por lo tanto, tal como se muestra en la figura 4, la característica de amortiguamiento cuando la velocidad del pistón se encuentra en la zona de velocidad media es tal que aunque la fuerza de amortiguación aumente a medida que la velocidad del pistón aumenta, el coeficiente de amortiguamiento disminuye.
Después, cuando la velocidad del pistón entra en una zona de velocidad alta a una velocidad predeterminada o por encima de ésta, la presión en la cámara de presión 42 aumenta rápidamente, provocando que la presión diferencial delantera-trasera de la válvula de láminas 10 aumente más, de manera que la válvula de láminas 10 se mueve contra la fuerza de empuje del muelle de discos 15 para entrar en contacto con el elemento saliente 25c de la zona de contención 25. Por lo tanto, el espacio anular entre la válvula de láminas 10 y el elemento saliente 25c se cierra, cerrando así el segundo conducto 2b, y consecuentemente, el primer conducto 2a comunica con el tercer conducto 2c a través del orificio pasante 10a solo. De este modo, el área de paso del fluido de trabajo se reduce, dando lugar a un aumento de la pérdida de presión a medida que el fluido de trabajo pasa a través del pistón 1.
Por consiguiente, en la característica de amortiguación, cuando la velocidad del pistón se encuentra en la zona de velocidad alta, el coeficiente de amortiguamiento es mayor que el de la zona de velocidad media, tal como se muestra en la figura 4.
La velocidad predeterminada, que es la velocidad de expansión/contracción del amortiguador cuando la válvula de láminas 10 se aleja del cuerpo principal del pistón 1a y entra en contacto con la zona de contención 25, puede regularse según la constante de rigidez del muelle de discos 15 y la rigidez a la flexión de la válvula de láminas 10. En esta realización, la velocidad predeterminada se establece a 1 m/s o más. Es decir, el límite entre la zona de velocidad media y la zona de velocidad alta de la velocidad del pistón, en el que el coeficiente de amortiguamiento varía mucho, se establece a 1 m/s o más. Además, teniendo en cuenta el sentido práctico, la velocidad predeterminada se establece preferiblemente a no menos de 1 m/s y no más de 2 m/s.
De acuerdo con la realización descrita anteriormente, cuando la velocidad del pistón alcanza la zona de velocidad alta a la velocidad predeterminada o por encima de ésta, el área de paso del fluido de trabajo se reduce debido al contacto entre la válvula de láminas 10 y la zona de contención 25 y, por lo tanto, el coeficiente de amortiguamiento puede aumentar en comparación con la zona de velocidad media. Por lo tanto, incluso cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador es alta, la fuerza de amortiguación no llega a ser insuficiente, y la vibración en el vehículo puede suprimirse suficientemente, posibilitando una mejora en el confort del pasajero del vehículo.
Además, el coeficiente de amortiguación aumenta solamente cuando la velocidad del pistón se encuentra en la zona de velocidad alta a una velocidad predeterminada o por encima de ésta, y durante el funcionamiento normal del vehículo cuando la velocidad del pistón se encuentra cerca de la zona de baja y media velocidad, la variación en la fuerza de amortiguación del amortiguador es pequeña. Por lo tanto, se evita que la fuerza de amortiguación llegue a ser excesivamente grande durante el funcionamiento normal, y el confort del pasajero del vehículo no se vea perjudicado.
Además, incluso bajo condiciones en las que el amortiguador se expande y se contrae al máximo de manera que la amplitud es grande y la velocidad de expansión/contracción del amortiguador alcanza la zona de velocidad alta, la fuerza de amortiguación generada por el amortiguador puede aumentar y, por lo tanto, la velocidad de expansión/contracción del amortiguador puede reducirse rápidamente para así aliviar el impacto de una expansión/contracción máxima. Por otra parte, puede aliviarse la carga en un tope de suspensión de caucho para aliviar el impacto durante una expansión/contracción máxima del amortiguador, lo cual contribuye a un aumento en la vida del tope de suspensión de caucho.
Segunda realización
Se describirá a continuación un amortiguador 200 de acuerdo con una segunda realización de la invención haciendo referencia a las figuras 6 a 8. Debe observarse que a los elementos idénticos a los del amortiguador 100 de acuerdo con la primera realización descrita anteriormente se les ha asignado símbolos de referencia idénticos y se ha omitido su descripción.
La diferencia entre el amortiguador 200 y el amortiguador 100 de la primera realización es que, en lugar del orificio pasante 10a en la válvula de láminas 10, se dispone una ranura 30 en el elemento saliente 25c de la zona de contención 25. La siguiente descripción irá enfocada a esta diferencia.
Tal como se muestra en la figura 7, la ranura 30 está formada recortando una parte del elemento saliente anular 25c.
Cuando el amortiguador 200 realiza una operación de contracción tal que la velocidad del pistón alcanza la zona de velocidad alta a una velocidad predeterminada o por encima de ésta, la válvula de láminas 10 entra en contacto con el elemento saliente 25c. En este instante, el espacio anular entre la válvula de láminas 10 y el elemento saliente 25c se cierra excepto la ranura 30. Es decir el fluido de trabajo del primer conducto 2a se comunica con el tercer conducto 2c a través de la ranura 30 sola. Por lo tanto, el área del paso del fluido de trabajo se reduce, lo que da lugar a un aumento de la pérdida de presión a medida que el fluido de trabajo pasa a través del pistón 1.
Por lo tanto, en esta realización, se obtiene una característica de amortiguación similar a la de la primera realización cuando la velocidad del pistón se encuentra en la zona de velocidad alta.
El número y la dimensión de la profundidad de la ranura 30 puede determinarse según la característica de amortiguación requerida por el amortiguador.
Además, tal como se muestra en la figura 8, en lugar de la ranura 30 puede disponerse un orificio 31 que presente una zona de apertura en la periferia interior y la periferia exterior del elemento saliente 25c.
Esta realización presenta acciones y efectos similares a los de la primera realización descrita anteriormente. Es decir, cuando la velocidad del pistón alcanza la zona de velocidad alta a una velocidad predeterminada o por encima de ésta, el área de paso del fluido de trabajo se reduce por el contacto entre la válvula de láminas 10 y la zona de contención 25 y, por lo tanto, el coeficiente de amortiguación puede hacerse mayor que el de la zona de velocidad media. Por lo tanto, incluso cuando la velocidad de expansión/contracción del amortiguador es alta, la fuerza de amortiguación no llega a ser insuficiente, y la vibración en el vehículo puede suprimirse suficientemente, posibilitando una mejora en el confort del pasajero del vehículo.
En la anterior descripción, esta invención fue aplicada a una válvula de amortiguación del lado de contracción que genera una fuerza de amortiguación durante la operación de contracción de un amortiguador. Sin embargo, esta invención también puede aplicarse a una válvula de amortiguación del lado de expansión que genera una fuerza de amortiguación durante una operación de expansión del amortiguador, y también puede aplicarse a válvulas de amortiguación tanto en el lado de contracción como el lado de expansión. Además, esta invención puede aplicarse a otra válvula de un amortiguador, tal como una válvula base.
Esta invención puede aplicarse a un amortiguador interpuesto entre la carrocería de un vehículo y un eje del vehículo.

Claims (4)

1. Amortiguador (100) para suprimir la vibración en un vehículo, que comprende:
un disco de válvula (1) que define un interior de un cilindro (40) en el cual queda sellado un fluido de trabajo;
un primer conducto (2a), un segundo conducto (2b) y un tercer conducto (2c), que están formados en el disco de válvula (1) y dispuestos en serie para conectar unas cámaras de presión (41, 42) definidas por el disco de válvula (1);
un cuerpo de válvula (10) que está dispuesto entre el primer conducto (2a) y el segundo conducto (2b)
caracterizado por el hecho de que el cuerpo de válvula (10) abre selectivamente el primer conducto (2a) y el segundo conducto (2b), y el amortiguador (100) comprende, además;
un elemento de empuje (15) que empuja el cuerpo de válvula (10) en una dirección para cerrar el primer conducto (2a) contra una presión en una de las cámaras de presión (42); y
un conducto de derivación (10a) que conecta el primer conducto (2a) con el tercer conducto (2c) cuando el cuerpo de válvula (10), que se ha desplazado según la presión en una de las cámaras de presión (42) para abrir el primer conducto (2a), se desplaza adicionalmente para cerrar el segundo conducto (2b),
en el que el conducto de derivación (10a) se establece para que presente un área de paso de flujo menor que un área de paso de flujo cuando el primer conducto (2a) y el segundo conducto (2b) se encuentran ambos abiertos.
2. Amortiguador (100) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el disco de válvula (1) es un pistón (1) que está conectado a un extremo de un vástago (5) que se infiltra y se retira del interior del cilindro (40), y se desplaza por deslizamiento a través del interior del cilindro (40),
el pistón (1) comprende un cuerpo de anillo (1b) bloqueado en el vástago (5) y un cuerpo principal del pistón (1a) que comprime el elemento de empuje (15) en un lado opuesto del cuerpo de anillo (1b),
el primer conducto (2a) está formado para penetrar en el cuerpo principal del pistón (1a),
el tercer conducto (2c) está formado para penetrar en el cuerpo de anillo (1b), y
el cuerpo de válvula (10) cierra el primer conducto (2a) entrando en contacto con una primera superficie de asiento (1d) del cuerpo principal del pistón (1a), y cierra el segundo conducto (2b) entrando en contacto con una segunda superficie de asiento (25c) del cuerpo de anillo (1b).
3. Amortiguador (100) según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que cuando el amortiguador (100) se desplaza en una dirección para reducir un volumen de una cámara de presión (42) y una velocidad de movimiento del mismo alcanza o sobrepasa un valor predeterminado, el cuerpo de válvula (10) se desplaza contra una fuerza de empuje del elemento de empuje (15) para hacer contacto con la segunda superficie de asiento (25c) del cuerpo de anillo (1b).
4. Amortiguador (100) según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que en el cuerpo principal de anillo (1a) se dispone un conducto de estrangulamiento (1c) que evita el primer conducto (2a).
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