ES2351039T3 - Amortiguador. - Google Patents
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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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