ES2381310T5 - Amortiguador de vibraciones con un tope de tracción - Google Patents
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Description
DESCRIPCION
Amortiguador de vibraciones con un tope de traccion
La invencion se refiere a un amortiguador de vibraciones para la suspension de las ruedas de un automovil con un tope de traccion mecanico, que esta realizado por un resorte de tope de traccion realizado como resorte helicoidal dispuesto entre dos cajas de resorte. Los extremos del resorte de tope de traccion se apoyan en las superficies de apoyo correspondientes de las cajas de resorte.
Un amortiguador de vibraciones de este tipo, que presenta las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1, se conoce por ejemplo por el documento DE 10 005 009 213 A1. Por este documento tambien es conocido que puede producirse un pandeo del resorte de tope de traccion en direccion 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 traccion se propone reducir el diametro interior de las espiras del resorte helicoidal en un tramo central del resorte, de modo que el pandeo tenga lugar hacia el vastago de piston asentandose el resorte de tope de traccion contra el vastago de piston en caso de pandeo. De este modo, el vastago de piston actua como grna radial para el resorte de tope de traccion. El inconveniente de esta solucion es que es necesaria una conformacion especial del resorte de tope de traccion para conseguir el pandeo selectivo hacia el interior, es decir, hacia el vastago de piston. Por lo tanto, no pueden usarse resortes cilmdricos mas sencillos, cuya fabricacion es mas economica. Otro inconveniente es que la superficie del vastago de piston puede ser danada por el resorte de tope de traccion.
Ademas del pandeo del resorte de tope de traccion hacia el exterior, hacia el tubo del amortiguador, descrito en el documento DE 102005009213 A1, la experiencia ha mostrado que, en caso de llegar el resorte de tope de traccion a la posicion final de carrera debido a grandes fuerzas que actuan sobre el mismo, puede ocurrir que las distintas espiras del resorte de tope de traccion realizado como resorte helicoidal encajan unas en otras. Al ocurrir esto, las espiras del resorte se desvfan en la direccion radial hacia el interior o hacia el exterior, de modo que el encajar las distintas espiras de resorte unas en otras provoca deformaciones plasticas del resorte, si la fuerza que actua es suficientemente grande. En este caso ya no pueden garantizarse la funcion y la resistencia a la fatiga del resorte de tope de traccion. En el documento DE 102005 009 213 A1 no se dan a conocer contramedidas para prevenir esta deformacion plastica del resorte de tope de traccion indeseado, que provoca un fallo tecnico.
En el documento EP 1591 690 A1 esta descrito un amortiguador de vibraciones hidraulico para automoviles (vease en particular la Figura 2 y la descripcion correspondiente), en el que el resorte de tope de traccion (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 esta dimensionado segun el parrafo 0033 de este documento de tal modo que tiene la misma longitud o una longitud superior a la longitud minima del resorte de tope de traccion en su lfmite elastico, es decir, al alcanzar su posicion final de carrera). Esto significa, que en el objeto del documento EP 1591 690 A1, el resorte de tope de traccion no puede cargarse ni comprimirse mas alla de la posicion final de carrera, puesto que el tubo de soporte es mas largo que la medida del resorte en la posicion 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 traccion realmente su medida en la posicion final de carrera. O el tubo de soporte 24 tiene la misma longitud que la medida en posicion final de carrera del resorte de tope de traccion; en este caso el resorte de tope de traccion puede alcanzar como maximo su medida en la posicion final de carrera, pero no puede cargarse mas alla 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 traccion 31 las sobrecargas cnticas ni las deformaciones plasticas.
Un inconveniente importante de la construccion conocida por el documento EP 1591 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 traccion al expandir los amortiguadores de vibraciones, p.ej. en vehfculos con un peso elevado y propiedades offroad. Por lo tanto, en esta construccion 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 deformacion plastica, puesto que entre el vastago de piston y la caja de resorte que apoya el resorte de tope de traccion, en la practica solo se admiten tolerancias muy reducidas y una deformacion plastica de la caja de resorte puede conducir, p.ej., muy rapidamente a un deterioro del vastago de piston. Por lo tanto, es imprescindible evitar una deformacion plastica de la caja de resorte, tambien en caso de fuerzas muy elevadas sobre el tope de traccion al expandir el vehfculo. Por lo tanto, los materiales con un peso espedfico reducido, como p.ej. plastico o metal ligero (p.ej. aluminio), que senan los materiales por los que el constructor se inclinana para las cajas de resorte para reducir el peso, no pueden usarse en la construccion conocida por el documento EP 1591690 A1.
El documento DE 10021 762 A1 representa un estado de la tecnica que no se refiere al campo tecnico del objeto de la presente invencion, sino que solo puede asignarse en el sentido mas amplio al campo tecnico de la amortiguacion de movimientos de componentes. Este documento da a conocer un amortiguador neumatico para un componente alojado de forma movil en un coche (p.ej. una tapa de guantera). En el cilindro del amortiguador neumatico esta dispuesto un resorte helicoidal. Este resorte helicoidal no es un resorte de tope de traccion en el sentido de la presente invencion, sino que debe conferir al cilindro una direccion preferencial de ajuste. El cilindro y el piston del amortiguador neumatico conocido por el documento DE 10021762 A1 estan hechos de un material plastico.
En el documento DE 10021 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 acustico. Se trata de un resorte relativamente inestable de modo que, al ser accionado, se alcanza de forma relativamente rapida el Kmite de pandeo. Cuando el resorte experimenta un pandeo, genera ruidos indeseados de golpeteo, friccion y zumbido. Para evitarlo, en el documento DE 10021 762 A1 se propone que en el vastago de piston esten formados nervios alargados en la direccion diametral, contra los que asientan las espiras del resorte cuando este esta relajado. La solucion indicada en el documento 10021 762 A1 no es aplicable al campo tecnico de la presente invencion, es decir, al campo de los amortiguadores de vibraciones para las suspensiones de las ruedas de automoviles con topes de traccion mecanicos, puesto que, en estos amortiguadores de vibraciones, que en el servicio estan expuestos a fuerzas elevadas, el vastago de piston esta realizado siempre como vastago metalico con una superficie lateral (por lo general, de cromo duro). Por lo tanto, no puede realizarse el moldeo de nervios alargados en el vastago de piston en el sentido del documento DE 100 21 762 A1.
Partiendo del estado de la tecnica del documento DE 102005009213 A1, la invencion tiene el objetivo de perfeccionar un amortiguador de vibraciones segun el preambulo de la reivindicacion 1 de tal modo que pueda evitarse con seguridad una deformacion plastica del resorte de tope de traccion, incluso cuando el resorte de tope de traccion haya llegado a la posicion final de carrera en consecuencia de unas fuerzas muy elevadas que actuan sobre el mismo, siendo cargado aun mas en el estado de la posicion final de carrera. Al mismo tiempo debe ser posible fabricar la caja de resorte que apoya el resorte de tope de traccion de un material con un peso espedfico reducido para reducir asf el peso.
Este objetivo se consigue con un amortiguador de vibraciones con las caracterfsticas de la reivindicacion 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican variantes ventajosas.
La invencion parte del conocimiento de que, en particular en vehfculos con un peso elevado y con propiedades offroad, pueden producirse fuerzas muy elevadas sobre el tope de traccion al expandir los amortiguadores de vibraciones. Es perfectamente realista suponer que las fuerzas sobre el tope de traccion en los vefuculos de este tipo pueden alcanzar valores de hasta 45 kN y tambien superiores. No obstante, los resortes de tope de traccion convencionales, en funcion de su constante de elasticidad llegan a la posicion final de carrera ya cuando actuan fuerzas mucho mas bajas sobre ellos. Las fuerzas habituales sobre el tope de traccion, que conducen a que los resortes de tope de traccion lleguen a la posicion final de carrera, pueden estar situadas, p.ej. en el intervalo entre 2 y 6 kN. Cuando una fuerza sobre el tope de traccion que actua sobre el resorte supera el valor de la fuerza con el que el resorte llega a la posicion final de carrera, estas fuerzas actuan sobre el resorte en posicion final de carrera. Esto puede hacer que algunas espiras del resorte de tope de traccion se desvfen en la direccion radial, es decir, las espiras encajan unas en otras. De este modo el resorte experimenta una deformacion plastica, lo cual conduce a un mal funcionamiento o a un fallo del resorte.
Partiendo de conocimiento anteriormente expuesto, segun la invencion se propone proveer las cajas de resorte en las que se apoyan los extremos del resorte de tope de traccion en superficies de apoyo ademas de estas superficies de apoyo de otra superficie funcional, es decir, de casquillos de soporte que se extienden en la direccion axial (es decir, en la direccion longitudinal del amortiguador de vibraciones), cuyas superficies laterales exteriores apoyan por completo el resorte de tope de traccion radialmente hacia el interior, cuando el resorte de tope de traccion llega a la posicion final de carrera o esta en la posicion final de carrera. La idea segun la invencion preve, por lo tanto, integrar una funcion adicional, es decir, la funcion del apoyo radial del resorte de tope de traccion desde el interior, en las cajas de resorte que apoyan el resorte de tope de traccion en la direccion axial. Segun la invencion, los casquillos de soporte no tienen contacto entre sf cuando el resorte de tope de traccion esta en la posicion final de carrera, de modo que todas las fuerzas axiales que se producen son absorbidas por el resorte de tope de traccion en posicion final de carrera y transmitidas por el mismo. Puesto que el resorte de tope de traccion esta hecho de un material de acero, en el estado de la posicion final de carrera, el mismo puede absorber tambien 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, tambien 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 esta en posicion 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 espedfico reducido, como p.ej. tambien plastico o aluminio.
Segun la invencion, la extension axial de los casquillos de soporte esta dimensionada de tal modo que el resorte de tope de traccion en posicion 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 invencion se realiza de forma especialmente efectiva cuando el diametro del resorte de tope de traccion se dimensiona de tal modo que en el estado relajado presenta solo una distancia relativamente reducida de la pared interior del tubo del amortiguador. Al mismo tiempo, los diametros de los casquillos de soporte deben dimensionarse en funcion del diametro del resorte de tope de traccion de tal modo que quede garantizado un apoyo radial del resorte de tope de traccion desde el interior cuando el resorte de tope de traccion esta en posicion final de carrera. Con un dimensionado de este tipo del resorte de tope de traccion y de los casquillos de soporte de uno respecto a otros en el estado en la posicion final de carrera del resorte de tope de traccion se forma un espacio anular encapsulado en el que el resorte de tope de traccion queda sujetado de forma asegurada contra el pandeo y contra la deformacion. Por lo tanto, no puede ocurrir que las distintas espiras del resorte encajen unos en otros ni que se produzca debido a ello una deformacion plastica del resorte.
A continuacion, la invencion se explicara mas detalladamente con ayuda de un dibujo. Concretamente muestran:
La Figura 1 un amortiguador de vibraciones con un tope de traccion segun la invencion en el estado relajado del resorte de tope de traccion en semicorte axial;
la Figura 2 un amortiguador de vibraciones con un tope de traccion segun la invencion con el resorte de tope de traccion en posicion final de carrera en semicorte axial.
En la Figura 1, el tope de traccion segun la invencion esta representado en un estado relajado del resorte de tope de traccion 9. El resorte de tope de traccion 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 camara de trabajo 3 del paquete de cierre 6 y esta dispuesta en el vastago de piston 5 de forma desplazable en la direccion axial. La otra caja de resorte 8 esta enroscada en una espiga roscada del vastago de piston 5 y esta unido de este modo fijamente a este. Como alternativa, la caja de resorte 8 inferior tambien puede insertarse en la espiga del vastago de piston e inmovilizarse mediante una tuerca de piston o mediante engarzado, mediante un anillo de sujecion o mediante soladura en la via de deslizamiento (aunque estas alternativas no estan representadas en las Figuras). El piston de trabajo 4 esta fijado mediante una tuerca en una espiga de vastago de piston.
Respecto al diametro interior del tubo del amortiguador 1, el resorte de tope de traccion 9 esta dimensionado de tal modo que en el estado relajado del resorte solo existe una distancia reducida entre el resorte de tope de traccion 9 y la pared interior del tubo del amortiguador 1. El extremo del resorte de tope de traccion 9 no orientado hacia el piston de trabajo 4 se apoya en la direccion 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 direccion longitudinal del amortiguador de vibraciones. El diametro del casquillo de soporte 11 esta dimensionado respecto al diametro del resorte de tope de traccion 9 de tal modo que la superficie lateral exterior 11a del casquillo de soporte 11 apoya el resorte de tope de traccion 9 radialmente desde el interior cuando el resorte de tope de traccion 9 esta en la posicion final de carrera (vease la Figura 2).
Lo mismo es valido para el casquillo de soporte 12 de la caja de resorte 8 asignada al piston de trabajo 4. Tambien la caja de resorte 8 presenta un casquillo de soporte 12 que se extiende en la direccion longitudinal del amortiguador de vibraciones, cuya superficie lateral 12a apoya el resorte de tope de traccion 9 radialmente desde el interior, cuando el resorte esta en la posicion final de carrera (vease la Figura 2). En el ejemplo de realizacion representado, la superficie lateral 12a no esta realizada simplemente de forma cilmdrica, como la superficie lateral 11a de la caja de resorte 7, sino que presenta una forma ligeramente conica. 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 traccion 9, el diametro del casquillo de soporte 12 se estrecha en la direccion axial. Esta forma conica de la superficie lateral 12a facilita la introduccion del casquillo de soporte 12 en el resorte de tope de traccion 9 e impide un atascamiento del resorte de tope de traccion 9 en el casquillo de soporte 9.
El diametro de los casquillos de soporte 11 y 12 de las cajas de resorte 7, 8 y el diametro del resorte de tope de traccion 9 estan dimensionados de tal modo que, en caso de un resorte de tope de traccion 9 en posicion 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 esta realizado un espacio anular 13 encapsulado, en el que el resorte de tope de traccion 9 queda sujetado de forma asegurada contra el pandeo y la deformacion. Gracias a la disposicion encapsulada del resorte de tope de traccion 9 en posicion final de carrera en el espacio anular 13 se evita con seguridad que algunas espiras del resorte de tope de traccion 9 se desvfen en la direccion radial bajo la accion de fuerzas elevadas pudiendo quedar encajadas unas en otras. De este modo se impide con seguridad una deformacion plastica del resorte de tope de traccion 9, incluso cuando las fuerzas que actuan sobre el resorte de tope de traccion superan un multiplo la fuerza con la que el resorte de tope de traccion 9 pasa a la posicion final de carrera.
Como ya se ha mencionado anteriormente, en la Figura 2 esta representado el estado del resorte de tope de traccion 9 en posicion final de carrera. Puede verse bien que los casquillos de soporte 11, 12 no tienen contacto entre sf Las elevadas fuerzas axiales no son absorbidas y transmitidas mediante los casquillos de soporte 11, 12 sino mediante el resorte de tope de traccion 9 en posicion final de carrera. De este modo no puede producirse una deformacion plastica 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 espedfico sustancialmente inferior al acero. En particular, pueden usarse materiales ligeros, como plastico o metal ligero (como p.ej. aluminio) para la fabricacion de las cajas de resorte 7, 8, de modo que puede reducirse el peso.
Lista de sianos de referenda
1. Tubo del amortiguador
2. Camara de trabajo
3. Camara de trabajo
4. Piston de trabajo
5. Vastago de piston
6. Paquete de cierre
7. Caja de resorte
8. Caja de resorte
9. Resorte de tope de traccion
10. Superficie de apoyo
11. Casquillo de soporte 11a. Superficie lateral
12. Casquillo de soporte 12a. Superficie lateral
13. Espacio anular encapsulado
Claims (2)
1. Amortiguador de vibraciones para la suspension de las ruedas de un automovil, con un tubo de amortiguador (1), un piston de trabajo que divide el espacio interior del tubo de amortiguador (1) en dos camaras de trabajo (2, 3) y que esta fijado en un vastago de piston (5), un paquete de cierre (6) que cierra un extremo abierto del tubo de amortiguador (1) y por el que pasa el vastago de piston (5) y con un resorte de tope de traccion (9) que esta realizado como resorte helicoidal y esta dispuesto entre dos cajas de resorte (7, 8), apoyandose los extremos del resorte de tope de traccion (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 direccion longitudinal del amortiguador de vibraciones, cuyas superficies laterales exteriores (11a, 12a) apoyan el resorte de tope de traccion (9) desde el interior en la direccion radial, cuando el resorte de tope de traccion (9) esta en la posicion final de carrera, no habiendo contacto entre los casquillos de soporte (11, 12) cuando el resorte de tope de traccion (9) esta en la posicion final de carrera,
caracterizado porque las extensiones axiales de los casquillos de soporte (11, 12) estan dimensionados de tal modo que, cuando el resorte de tope de traccion esta en la posicion final de carrera, los casquillos de soporte (11, 12) ofrecen un soporte a lo largo de toda la longitud del resorte de tope de traccion.
2. Amortiguador de vibraciones segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el diametro del resorte de tope de traccion (9) esta dimensionado respecto al diametro del tubo del amortiguador (1) y los diametros de los casquillos de soporte (11, 12) estan dimensionados respecto al diametro del resorte de tope de traccion (9), de tal modo que, cuando el resorte de tope de traccion (9) esta en la posicion final de carrera, queda formado un espacio anular (13), en el que el resorte de tope de traccion (9) esta dispuesto de forma asegurada contra el pandeo y contra la deformacion.
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