ES2381310T3 - Amortiguador de vibraciones con un tope de tracción - Google Patents
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Abstract
Amortiguador de vibraciones para la suspensión de las ruedas de un automóvil, con un tubo del amortiguador (1), un pistón de trabajo que divide el espacio interior del tubo del amortiguador (1) en dos cámaras de trabajo (2, 3) y que está fijado en un vástago de pistón (5), un paquete de cierre (6) que cierra un extremo abierto del tubo del amortiguador (1) y 5 por el que pasa el vástago de pistón (5) y con un resorte de tope de tracción (9) que está realizado como resorte helicoidal y está dispuesto entre dos cajas de resorte (7, 8), apoyándose los extremos del resorte de tope de tracción (9) en superficies de apoyo (10) de las cajas de resorte (7, 8), caracterizado porque las cajas de resorte (7, 8) presentan casquillos de soporte (11, 12) que se extienden en la dirección longitudinal del amortiguador de vibraciones, cuyas superficies laterales exteriores (11a, 12a) apoyan el resorte de tope de tracción (9) desde el interior en la dirección radial, cuando el resorte de tope de tracción (9) está en la posición final de carrera, no habiendo contacto entre los casquillos de soporte (11, 12) cuando el resorte de tope de tracción (9) está en la posición final de carrera.
Description
Amortiguador de vibraciones con un tope de tracción.
Descripción
La invención se refiere a un amortiguador de vibraciones para la suspensión de las ruedas de un automóvil con un tope de tracción mecánico, que está realizado por un resorte de tope de tracción realizado como resorte helicoidal dispuesto entre dos cajas de resorte. Los extremos del resorte de tope de tracción se apoyan en las superficies de apoyo correspondientes de las cajas de resorte.
Un amortiguador de vibraciones de este tipo, que presenta las características del preámbulo de la reivindicación 1, se conoce por ejemplo por el documento DE 10 005 009 213 A1. Por este documento también es conocido que puede producirse un pandeo del resorte de tope de tracción en dirección a la pared interior del tubo del amortiguador, en particular cuando por razones constructivas debe preverse recorridos de resorte largos. Para evitar este pandeo no deseado del resorte de tope de tracción se propone reducir el diámetro interior de las espiras del resorte helicoidal en un tramo central del resorte, de modo que el pandeo tenga lugar hacia el vástago de pistón asentándose el resorte de tope de tracción contra el vástago de pistón en caso de pandeo. De este modo, el vástago de pistón actúa como guía radial para el resorte de tope de tracción. El inconveniente de esta solución es que es necesaria una conformación especial del resorte de tope de tracción para conseguir el pandeo selectivo hacia el interior, es decir, hacia el vástago de pistón. Por lo tanto, no pueden usarse resortes cilíndricos más sencillos, cuya fabricación es más económica. Otro inconveniente es que la superficie del vástago de pistón puede ser dañada por el resorte de tope de tracción.
Además del pandeo del resorte de tope de tracción hacia el exterior, hacia el tubo del amortiguador, descrito en el documento DE 10 2005 009 213 A1, la experiencia ha mostrado que, en caso de llegar el resorte de tope de tracción a la posición final de carrera debido a grandes fuerzas que actúan sobre el mismo, puede ocurrir que las distintas espiras del resorte de tope de tracción realizado como resorte helicoidal encajan unas en otras. Al ocurrir esto, las espiras del resorte se desvían en la dirección radial hacia el interior o hacia el exterior, de modo que el encajar las distintas espiras de resorte unas en otras provoca deformaciones plásticas del resorte, si la fuerza que actúa es suficientemente grande. En este caso ya no pueden garantizarse la función y la resistencia a la fatiga del resorte de tope de tracción. En el documento DE 10 2005 009 213 A1 no se dan a conocer contramedidas para prevenir esta deformación plástica del resorte de tope de tracción indeseado, que provoca un fallo técnico.
En el documento EP 1 591 690 A1 está descrito un amortiguador de vibraciones hidráulico para automóviles (véase en particular la Figura 2 y la descripción correspondiente), en el que el resorte de tope de tracción (compression coil spring 31) se apoya en la brida (flange 24a) de un tubo de soporte (support pipe 24). La longitud del tubo de soporte está dimensionado según el párrafo 0033 de este documento de tal modo que tiene la misma longitud o una longitud superior a la longitud mínima del resorte de tope de tracción en su límite elástico, es decir, al alcanzar su posición final de carrera). Esto significa, que en el objeto del documento EP 1 591 690 A1, el resorte de tope de tracción no puede cargarse ni comprimirse más allá de la posición final de carrera, puesto que el tubo de soporte es más largo que la medida del resorte en la posición final de carrera, en este caso, el tubo de soporte 24 se apoya en el tope 32 antes de alcanzar el resorte de tope de tracción realmente su medida en la posición final de carrera. O el tubo de soporte 24 tiene la misma longitud que la medida en posición final de carrera del resorte de tope de tracción; en este caso el resorte de tope de tracción puede alcanzar como máximo su medida en la posición final de carrera, pero no puede cargarse más allá de la misma. En los dos casos, todas las fuerzas se transmiten mediante el tubo de soporte 24, el tope 32, el tope de goma 33 (rebound rubber 33) y el elemento de cierre (cylinder cover 13). Por lo tanto, no pueden actuar sobre el resorte de tope de tracción 31 las sobrecargas críticas ni las deformaciones plásticas.
Un inconveniente importante de la construcción conocida por el documento EP 1 591 690 A1 es que el tubo de soporte 24 con la brida 24a en forma de caja de resorte puede estar expuesto a cargas muy grandes, cuando se producen fuerzas muy elevadas sobre el tope de tracción al expandir los amortiguadores de vibraciones, p.ej. en vehículos con un peso elevado y propiedades offroad. Por lo tanto, en esta construcción el tubo de soporte debe estar hecho de un material que pueda soportar las cargas, presiones superficiales y tensiones que se produzcan, sin experimentar una deformación plástica, puesto que entre el vástago de pistón y la caja de resorte que apoya el resorte de tope de tracción, en la práctica sólo se admiten tolerancias muy reducidas y una deformación plástica de la caja de resorte puede conducir, p.ej., muy rápidamente a un deterioro del vástago de pistón. Por lo tanto, es imprescindible evitar una deformación plástica de la caja de resorte, también en caso de fuerzas muy elevadas sobre el tope de tracción al expandir el vehículo. Por lo tanto, los materiales con un peso específico reducido, como p.ej. plástico o metal ligero (p.ej. aluminio), que serían los materiales por los que el constructor se inclinaría para las cajas de resorte para reducir el peso, no pueden usarse en la construcción conocida por el documento EP 1 591 690 A1.
El documento DE 100 21 762 A1 representa un estado de la técnica que no se refiere al campo técnico del objeto de la presente invención sino que sólo puede asignarse en el sentido más amplio al campo técnico de la amortiguación de movimientos de componentes. Este documento da a conocer un amortiguador neumático para un componente alojado de forma móvil en un coche (p.ej. una tapa de guantera). En el cilindro del amortiguador neumático está dispuesto un resorte helicoidal. Este resorte helicoidal no es un resorte de tope de tracción en el sentido de la presente invención, sino que debe conferir al cilindro una dirección preferencial de ajuste. El cilindro y el pistón del amortiguador neumático conocido por el documento DE 100 21 762 A1 están hechos de un material plástico.
En el documento DE 100 21 762 A1 se habla del problema que el resorte anteriormente mencionado, dispuesto en el espacio interior del cilindro, puede generar algunos problemas, en particular problemas de tipo acústico. Se trata de un resorte relativamente inestable de modo que, al ser accionado, se alcanza de forma relativamente rápida el límite de pandeo. Cuando el resorte experimenta un pandeo, genera ruidos indeseados de golpeteo, fricción y zumbido. Para evitarlo, en el documento DE 100 21 762 A1 se propone que en el vástago de pistón estén formados nervios alargados en la dirección diametral, contra los que asientan las espiras del resorte cuando éste está relajado. La solución indicada en el documento 100 21 762 A1 no es aplicable al campo técnico de la presente invención, es decir, al campo de los amortiguadores de vibraciones para las suspensiones de las ruedas de automóviles con topes de tracción mecánicos, puesto que en estos amortiguador de vibraciones, que en el servicio están expuestos a fuerzas elevadas, el vástago de pistón está realizado siempre como vástago metálico con una superficie lateral (por lo general, de cromo duro). Por lo tanto, no puede realizarse el moldeo de nervios alargados en el vástago de pistón en el sentido del documento DE 100 21 762 A1.
Partiendo del estado de la técnica del documento DE 10 2005 009 213 A1, la invención tiene el objetivo de perfeccionar un amortiguador de vibraciones según el preámbulo de la reivindicación 1 de tal modo que pueda evitarse con seguridad una deformación plástica del resorte de tope de tracción, incluso cuando el resorte de tope de tracción haya llegado a la posición final de carrera en consecuencia de unas fuerzas muy elevadas que actúan sobre el mismo, siendo cargado aún más en el estado de la posición final de carrera. Al mismo tiempo debe ser posible fabricar la caja de resorte que apoya el resorte de tope de tracción de un material con un peso específico reducido para reducir así el peso.
Este objetivo se consigue con un amortiguador de vibraciones con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican variantes ventajosas.
La invención parte del conocimiento de que, en particular en vehículos con un peso elevado y con propiedades offroad, pueden producirse fuerzas muy elevadas sobre el tope de tracción al expandir los amortiguadores de vibraciones. Es perfectamente realista suponer que las fuerzas sobre el tope de tracción en los vehículos de este tipo pueden alcanzar valores de hasta 45 kN y también superiores. No obstante, los resortes de tope de tracción convencionales, en función de su constante de elasticidad llegan a la posición final de carrera ya cuando actúan fuerzas mucho más bajas sobre ellos. Las fuerzas habituales sobre el tope de tracción, que conducen a que los resortes de tope de tracción lleguen a la posición final de carrera, pueden estar situadas, p.ej. en el intervalo entre 2 y 6 kN. Cuando una fuerza sobre el tope de tracción que actúa sobre el resorte supera el valor de la fuerza con el que el resorte llega a la posición final de carrera, estas fuerzas actúan sobre el resorte en posición final de carrera. Esto puede hacer que algunas espiras del resorte de tope de tracción se desvíen en la dirección radial, es decir, las espiras encajan unas en otras. De este modo el resorte experimenta una deformación plástica, lo cual conduce a un mal funcionamiento o a un fallo del resorte.
Partiendo de conocimiento anteriormente expuesto, según la invención se propone proveer las cajas de resorte en las que se apoyan los extremos del resorte de tope de tracción en superficies de apoyo además de estas superficies de apoyo de otra superficie funcional, es decir, de casquillos de soporte que se extienden en la dirección axial (es decir, en la dirección longitudinal del amortiguador de vibraciones), cuyas superficies laterales exteriores apoyan por completo el resorte de tope de tracción radialmente hacia el interior, cuando el resorte de tope de tracción llega a la posición final de carrera o está en la posición final de carrera. La idea según la invención prevé, por lo tanto, integrar una función adicional, es decir, la función del apoyo radial del resorte de tope de tracción desde el interior, en las cajas de resorte que apoyan el resorte de tope de tracción en la dirección axial. Según la invención, los casquillos de soporte no tienen contacto entre sí cuando el resorte de tope de tracción está en la posición final de carrera, de modo que todas las fuerzas axiales que se producen son absorbidas por el resorte de tope de tracción en posición final de carrera y transmitidas por el mismo. Puesto que el resorte de tope de tracción está hecho de un material de acero, en el estado de la posición final de carrera, el mismo puede absorber también fuerzas axiales muy elevadas, puesto que es apoyado radialmente desde el interior por los casquillos de soporte. De este modo se impide un pandeo o que las espiras de resorte queden encajadas unas en otras, también en caso de fuerzas axiales muy elevadas.
Puesto que no hay contacto entre los casquillos de soporte de las cajas de resorte cuando el resorte está en posición final de carrera, los casquillos de soporte no absorben fuerzas axiales. Por lo tanto, las cajas de resorte con los casquillos de apoyo pueden estar hechas de forma ventajosa de un material con un peso específico reducido, como p.ej. también plástico o aluminio.
Según una forma de realización preferible de la invención, la extensión axial de los casquillos de soporte está dimensionada de tal modo que el resorte de tope de tracción en posición final de carrera es apoyado sustancialmente a lo largo de toda su longitud radialmente desde el interior por las superficies laterales de los casquillos de soporte. La presente invención se realiza de forma especialmente efectiva cuando el diámetro del resorte de tope de tracción se dimensiona de tal modo que en el estado relajado presenta sólo una distancia relativamente reducida de la pared interior del tubo del amortiguador. Al mismo tiempo, los diámetros de los casquillos de soporte deben dimensionarse en función del diámetro del resorte de tope de tracción de tal modo que quede garantizado un apoyo radial del resorte de tope de tracción desde el interior cuando el resorte de tope de tracción está en posición final de carrera. Con un dimensionado de este tipo del resorte de tope de tracción y de los casquillos de soporte de uno respecto a otros en el estado en la posición final de carrera del resorte de tope de tracción se forma un espacio anular encapsulado en el que el resorte de tope de tracción queda sujetado de forma asegurada contra el pandeo y contra la deformación. Por lo tanto, no puede ocurrir que las distintas espiras del resorte encajen unos en otros ni que se produzca debido a ello una deformación plástica del resorte.
A continuación, la invención se explicará más detalladamente con ayuda de un dibujo. Concretamente muestran:
La Figura 1 un amortiguador de vibraciones con un tope de tracción según la invención en el estado relajado del resorte de tope de tracción en semicorte axial;
la Figura 2 un amortiguador de vibraciones con un tope de tracción según la invención con el resorte de tope de tracción en posición final de carrera en semicorte axial.
En la Figura 1, el tope de tracción según la invención está representado en un estado relajado del resorte de tope de tracción 9. El resorte de tope de tracción 9 se apoya con sus dos extremos en superficies de apoyo 10 de las cajas de resorte 7, 8. La caja de resorte 7 se apoya a su vez en la superficie orientada hacia la cámara de trabajo 3 del paquete de cierre 6 y está dispuesta en el vástago de pistón 5 de forma desplazable en la dirección axial. La otra caja de resorte 8 está enroscada en una espiga roscada del vástago de pistón 5 y está unido de este modo fijamente a éste. Como alternativa, la caja de resorte 8 inferior también puede insertarse en la espiga del vástago de pistón e inmovilizarse mediante una tuerca de pistón o mediante engarzado, mediante un anillo de sujeción o mediante soladura en la vía de deslizamiento (aunque estas alternativas no están representadas en las Figuras). El pistón de trabajo 4 está fijado mediante una tuerca en una espiga de vástago de pistón.
Respecto al diámetro interior del tubo del amortiguador 1, el resorte de tope de tracción 9 está dimensionado de tal modo que en el estado relajado del resorte sólo existe una distancia reducida entre el resorte de tope de tracción 9 y la pared interior del tubo del amortiguador 1. El extremo del resorte de tope de tracción 9 no orientado hacia el pistón de trabajo 4 se apoya en la dirección axial en una superficie de apoyo 10 de la caja de resorte 7. Al mismo tiempo, la caja de resorte 7 presenta un casquillo de soporte 11 que se extiende en la dirección longitudinal del amortiguador de vibraciones. El diámetro del casquillo de soporte 11 está dimensionado respecto al diámetro del resorte de tope de tracción 9 de tal modo que la superficie lateral exterior 11a del casquillo de soporte 11 apoya el resorte de tope de tracción 9 radialmente desde el interior cuando el resorte de tope de tracción 9 está en la posición final de carrera (véase la Figura 2).
Lo mismo es válido para el casquillo de soporte 12 de la caja de resorte 8 asignada al pistón de trabajo 4. También la caja de resorte 8 presenta un casquillo de soporte 12 que se extiende en la dirección longitudinal del amortiguador de vibraciones, cuya superficie lateral 12a apoya el resorte de tope de tracción 9 radialmente desde el interior, cuando el resorte está en la posición final de carrera (véase la Figura 2). En el ejemplo de realización representado, la superficie lateral 12a no está realizada simplemente de forma cilíndrica, como la superficie lateral 11a de la caja de resorte 7, sino que presenta una forma ligeramente cónica. Partiendo de la superficie de apoyo 10 de la caja de resorte 8, en la que se apoya el extremo del resorte de tope de tracción 9, el diámetro del casquillo de soporte 12 se estrecha en la dirección axial. Esta forma cónica de la superficie lateral 12a facilita la introducción del casquillo de soporte 12 en el resorte de tope de tracción 9 e impide un atascamiento del resorte de tope de tracción 9 en el casquillo de soporte 9.
El diámetro de los casquillos de soporte 11 y 12 de las cajas de resorte 7, 8 y el diámetro del resorte de tope de tracción 9 están dimensionados de tal modo que, en caso de un resorte de tope de tracción 9 en posición final de carrera, entre la pared interior del tubo del amortiguador 1 y las superficies laterales 11a, 12a de los casquillos de soporte 11, 12 está realizado un espacio anular 13 encapsulado, en el que el resorte de tope de tracción 9 queda sujetado de forma asegurada contra el pandeo y la deformación. Gracias a la disposición encapsulada del resorte de tope de tracción 9 en posición final de carrera en el espacio anular 13 se evita con seguridad que algunas espiras del resorte de tope de tracción 9 se desvíen en la dirección radial bajo la acción de fuerzas elevadas pudiendo quedar encajadas unas en otras. De este modo se impide con seguridad una deformación plástica del resorte de tope de tracción 9, incluso cuando las fuerzas que actúan sobre el resorte de tope de tracción superan un múltiplo la fuerza con la que el resorte de tope de tracción 9 pasa a la posición final de carrera.
Como ya se ha mencionado anteriormente, en la Figura 2 está representado el estado del resorte de tope de tracción 9 en posición final de carrera. Puede verse bien que los casquillos de soporte 11, 12 no tienen contacto entre sí. Las elevadas fuerzas axiales no son absorbidas y transmitidas mediante los casquillos de soporte 11, 12 sino mediante el resorte de tope de tracción 9 en posición final de carrera. De este modo no puede producirse una deformación plástica de los casquillos de soporte 11, 12 debido a las fuerzas axiales. Por lo tanto, las cajas de resorte 7, 8 pueden estar hechas de un material que presenta un peso específico sustancialmente inferior al acero. En particular, pueden usarse materiales
ligeros, como plástico o metal ligero (como p.ej. aluminio) para la fabricación de las cajas de resorte 7, 8, de modo que
puede reducirse el peso.
Lista de signos de referencia
1 Tubo del amortiguador
5 2 Cámara de trabajo
3 Cámara de trabajo
4 Pistón de trabajo
5 Vástago de pistón
6 Paquete de cierre
10 7 Caja de resorte 8 Caja de resorte 9 Resorte de tope de tracción 10 Superficie de apoyo 11 Casquillo de soporte
15 11a Superficie lateral 12 Casquillo de soporte 12a Superficie lateral 13 Espacio anular encapsulado
Claims (3)
- REIVINDICACIONES1.- Amortiguador de vibraciones para la suspensión de las ruedas de un automóvil, con un tubo del amortiguador (1), un pistón de trabajo que divide el espacio interior del tubo del amortiguador (1) en dos cámaras de trabajo (2, 3) y que está fijado en un vástago de pistón (5), un paquete de cierre (6) que cierra un extremo abierto del tubo del amortiguador (1) y 5 por el que pasa el vástago de pistón (5) y con un resorte de tope de tracción (9) que está realizado como resorte helicoidal y está dispuesto entre dos cajas de resorte (7, 8), apoyándose los extremos del resorte de tope de tracción (9) en superficies de apoyo (10) de las cajas de resorte (7, 8), caracterizado porque las cajas de resorte (7, 8) presentan casquillos de soporte (11, 12) que se extienden en la dirección longitudinal del amortiguador de vibraciones, cuyas superficies laterales exteriores (11a, 12a) apoyan el resorte de tope de tracción (9) desde el interior en la dirección radial,10 cuando el resorte de tope de tracción (9) está en la posición final de carrera, no habiendo contacto entre los casquillos de soporte (11, 12) cuando el resorte de tope de tracción (9) está en la posición final de carrera.
- 2.- Amortiguador de vibraciones según la reivindicación 1, caracterizado porque las extensiones axiales de los casquillos de soporte (11, 12) están dimensionados de tal modo que, cuando el resorte de tope de tracción está en la posición final de carrera, se ofrece un soporte por los casquillos de soporte (11, 12) a lo largo de toda la longitud del resorte de tope de15 tracción.
- 3.- Amortiguador de vibraciones según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el diámetro del resorte de tope de tracción (9) está dimensionado respecto al diámetro del tubo del amortiguador (1), y los diámetros de los casquillos de soporte (11, 12) están dimensionados respecto al diámetro del resorte de tope de tracción (9), de tal modo que, cuando el resorte de tope de tracción (9) está en la posición final de carrera, queda formado un espacio anular (13), en el que el20 resorte de tope de tracción (9) está dispuesto de forma asegurada contra el pandeo y contra la deformación.
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