PT2213488E - Amortecedor de guinada com bomba - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "AMORTECEDOR DE GUINADA COM ΒΟΜΒΑ" A presente invenção está relacionada com um amortecedor de guinada para amortecer movimentos de guinada entre duas peças de veículo de acordo com o preâmbulo da Reivindicação 1.

Um amortecedor de guinada deste tipo, que será frequentemente utilizado em posição horizontal, é preferencialmente usado entre dois bogies ou entre um bogie e uma peça de veículo, em particular um veículo ferroviário. Um rodado é desta forma impedido de sair dos carris.

Amortecedores de guinada deste tipo são geralmente empregues na engenharia ferroviária e as linhas de ligação no amortecedor que podem determinar a caraterística do amortecimento são ou encaixadas no pistão da peça do pistão ou são construídas como um desvio na peça do cilindro. Indiscutivelmente, ambas as combinações de construção são possíveis.

Com o aumento da velocidade de deslocação na ferrovia, as exigências colocadas nos amortecedores de guinada têm vindo a subir. Em particular, procura-se construções "mais rígidas". Isto pode ser conseguido construindo os vários componentes do amortecedor de guinada com paredes mais espessas e de maior dimensão. É também possível escolher maior pressão inicial das câmaras separadas pelo pistão da peça do pistão, utilizando pressão primária de gás e similares para criar uma pretensão permanente. No entanto, tais construções tornam um amortecedor de guinada pesado e 2 complicado, e a segurança de operação diminui. Tais contras são particularmente desvantajosos na engenharia ferroviária. Além disso, para algumas aplicações, é desejável para a rigidez do amortecedor estar dependente da velocidade de deslocação. 0 documento DE 19836487 divulga um assim denominado Nivomat, que é instalado na suspensão da roda de um veiculo e através do qual o nivel do veiculo relativamente à roda é mantido constante. Para este propósito, o eixo do pistão é de construção oca e no seu interior move-se um pino que se estende da base do cilindro e está provido de um orifício, ligado a um reservatório. Quando o veículo está próximo do nível do solo, este pino forma uma selagem no orifício do pistão, de forma que, em caso de deslocamento mútuo, a ação de bombeamento é obtida através de válvulas antirretorno instaladas para este efeito. Logo que a peça do pistão e a peça do cilindro se separam, uma ranhura no pino comunica com uma das câmaras, de que o pino já não se encontra acomodado numa disposição de fecho hermético no orifício da peça do pistão, e os meios de bombeamento, como resultado da fuga de fluido, deixam de ser eficazes. Isto ocorre se o nível desejado foi alcançado. A peça do pistão está provida na forma habitual de válvulas que determinam a caraterística do amortecimento, assim como de uma constante que, em caso de velocidade de deslocamento baixa ou paralisação da peça do pistão relativamente à peça do cilindro, fornece equalização de pressão das duas câmaras separadas pela peça do pistão. Tal amortecedor não é adequado para aplicação ferroviária como um amortecedor de guinada. 3 0 objeto da presente invenção é fornecer um amortecedor de guinada de construção simples, que em momentos desejados é suficientemente rígido e tem relativamente pouco peso.

Este objeto é alcançado num amortecedor de guinada acima descrito com as caraterísticas da Reivindicação 1.

De acordo com a presente invenção, meios de bombeamento ativamente operados estão presentes no amortecedor. A operação dos mesmos é ocasionada pelo movimento recíproco da peça do pistão e da peça do cilindro. Ou seja, se um grande número de movimentos de guinada estiver presente, a bomba estará particularmente ativa, enquanto, com menos movimentos de guinada, os meios de bombeamento estão menos ativos. Um grande número de movimentos de guinada está geralmente associado a maiores velocidades e menores movimentos de guinada a velocidade mais reduzida. Ao colocar as câmaras separadas pelo pistão da peça do pistão sob uma pressão primária com os meios de bombeamento, uma maior rigidez do amortecedor pode ser obtida. Esta pressão primária é gerada no decorrer da deslocação e não há problema se esta pressão primária, no seguimento da operação, desaparecer de novo. Não há portanto necessidade de colocar particularmente grandes exigências nos selos usados no amortecedor de guinada. Preferencialmente, os meios de bombeamento são construídos de forma que ambas as câmaras vejam a sua pressão aumentada nas mesmas proporções. Dado que as câmaras que são definidas pelo pistão da peça do pistão têm a mesma pressão, o aumento na pressão não terá teoricamente nenhum efeito nas caraterísticas de amortecimento. No final das contas, estas são determinadas pelo deslocamento do pistão na peça do cilindro e a resistência deste modo encontrada, que é reduzida pela presença das linhas de ligação entre as duas câmaras. 4

Contrariamente ao documento DE 19836487 Al, os meios de bombeamento estão ativos em qualquer posição mútua da peça do pistão em relação à peça do cilindro durante o deslocamento mútuo. Isso quer dizer que a fuga deliberada dos meios de bombeamento uma vez alcançado o nivel desejado, tal como no documento DE 19836487, está ausente da invenção como um resultado da sua aplicação completamente diferente. Partindo de qualquer posição da peça do pistão relativamente à peça do cilindro, quando a peça do pistão e a peça do cilindro se aproximam mais (curso interior), um aumento na pressão do fluido será sempre criado pelos meios de bombeamento, que é transmitido a ambas as câmaras.

Mais particularmente também acontece que, independentemente da posição da peça do pistão e da peça do cilindro durante um deslocamento mútuo x das mesmas, sempre uma e a mesma quantidade de fluido de amortecimento y é deslocada pelos meios de bombeamento através da saida para cada câmara (dando caso contrário condições iguais nesta câmara).

De acordo com uma forma de realização particular da invenção, os meios de bombeamento são uma bomba de pistão/cilindro. 0 pistão pode rapidamente ser delimitado provendo a peça do cilindro de um pino (central) que atua como um pistão. Em tal variante, a peça do pistão está provida de um pino de pistão oco, o pino, que sobressai da peça do cilindro, sendo capaz de mover-se num vaivém nesta cavidade. Tal bomba de êmbolo pode ser realizada numa maneira particularmente simples e a saida de bombeamento desejada pode ser obtida através da forma de realização adequada das várias superfícies transversais. 5

De acordo com uma forma de realização particular da invenção, uma ou ambas as câmaras estão providas de uma ligação permanente ao reservatório. Esta ligação é realizada de forma que, no caso de uma sobrepressão numa das câmaras, ocorra uma fuga de fluido para um reservatório de fluido central. Esta fuga de fluido é de tão fraca magnitude que as caraterísticas de amortecimento do amortecedor do cilindro não são negativamente influenciadas pela mesma. Contudo, esta fuga resulta numa gradual redução da pressão gerada por meios de bombeamento de acordo com a invenção. A uma velocidade de deslocação "média", acontecerá um efeito de avolumamento, uma vez que o fornecimento de fluido dos meios de bombeamento é maior do que a descarga através das ligações acima descritas. Contudo, a velocidades mais baixas, a descarga será maior, pelo que o amortecedor torna-se mais macio. Isso quer dizer que, a velocidades de deslocação mais baixas, um amortecedor relativamente macio resultará desta construção, enquanto, a velocidades maiores, estará presente um amortecedor relativamente rígido.

De acordo com outra forma de realização particular da presente invenção, a ligação de cada câmara à saída dos meios de bombeamento é realizada substancialmente de forma idêntica. Isso quer dizer que a pressão gerada pelos meios de bombeamento é oferecida em igual medida a ambas as câmaras e, mais particularmente, é sempre oferecida diretamente a ambas as câmaras. Válvulas antirretorno podem aqui estar presentes na saída, entre a saída e cada uma das câmaras, e a pressão numa das câmaras, dependendo do deslocamento mútuo da peça do cilindro e da peça do pistão, pode naturalmente ser maior do que na outra câmara, pelo que, quando a pressão é aumentada pelos meios de bombeamento, o fluxo de fluido a cada uma das câmaras pode ser diferente. 6

Outras formas de realização particulares da invenção emergem das sub-reivindicações. A invenção será ilustrada em maior detalhe abaixo por referência a uma forma de realização ilustrativa representada no desenho. A figura única aqui mostra um amortecedor de ferrovia.

Na Fig. 1, o amortecedor de ferrovia de acordo com a invenção está indicado no seu todo por 1. Esta forma de realização é preferencialmente para encaixe horizontal. Este amortecedor é assim chamado de amortecedor de guinada e é fixado entre um rodado e a peça acima situada de um vagão de uma carruagem ferroviária. 0 amortecedor está presente para amortecer os movimentos de guinada entre o rodado e a carruagem. 0 amortecedor 1 consiste de uma peça do pistão 2 e uma peça do cilindro 3. Ambas estão providas de um colchete de fixação (representado esquematicamente), mas a fixação pode naturalmente ser realizada de qualquer forma conhecida na tecnologia anterior. A peça do pistão 2 está provida de um eixo do pistão 15, que está ligado ao pistão 4. Este pistão 4 é deslocável num movimento de vaivém ao longo de um cilindro 24 e um selo 25 está presente no pistão 4 para fornecer selagem mútua ao cilindro 24. 0 pistão 4 é delimitado em cada lado por uma câmara 5 e 6 respetivamente. A câmara 5 é delimitada no outro lado por uma placa terminal 8, que está provida de um selo 9 para o eixo do pistão 15. A câmara 6 é delimitada no outro lado por uma fronteira encaixada fixamente 7, que está igualmente provida de um selo 9 para selagem do eixo do pistão 15 e/ou da extensão 16 deste eixo do pistão 15. Na fronteira 7, está presente uma válvula de direção única 43 7 com restrição 14. 0 pistão 4 está provido de válvulas de direção única 10 e 11 e restrições 27 e 28. As restrições determinam o amortecimento pelo vaivém do pistão 4 no cilindro 24 através do fluxo do fluido entre as câmaras 5 e 6.

Na placa terminal 8, está presente uma restrição 13 com válvula antirretorno 44, que emerge numa câmara 12 comunicando com o reservatório do fluido 26. 0 dimensionamento das restrições 13 e 14 é muito mais pequeno do que o dimensionamento das restrições 27 e 28. Isso quer dizer que o movimento de vaivém do pistão entre as câmaras 5 e 6 é substancialmente influenciado pelo tamanho das restrições 28 e 27 e não, ou pouco, pelas restrições 13 e 14 .

Como já indicado, o eixo do pistão 15 é prolongado com uma peça 16. Esta peça é de construção oca por forma a receber no seu interior um pino 18 ligado à base 17 da peça do cilindro 3. O pino 18 tem um pistão 21. Uma linha de fluido 30 com válvula de direção única 20 estende-se do espaço 31 através do pino 18 à câmara 26. Entre o pistão 21 e o eixo do pistão oco 15, uma câmara anular 40 é delimitada por uma válvula de direção única 41 e válvulas de direção única 42. Através da linha 32, estas válvulas de direção única 42 emergem na câmara 5 e 6. Isso quer dizer que o espaço 31 comunica através da válvula de direção única 41 e através das substancialmente idênticas válvulas de direção única 42 do mesmo modo que com a câmara 5 e a câmara 6. As válvulas de direção única estão ligadas de forma que o fluido possa fluir para uma ou ambas as câmaras 5 e 6 apenas no caso de sobrepressão no espaço 40. A válvula de direção única 41 está construída de forma que apenas o transporte de fluido da câmara 31 (com origem no espaço 26) é possível. Este transporte é realizado na mesma direção do fluxo, o que quer dizer que o fluido para a esquerda do pistão 21 pode ser bombeado apenas na direção do espaço 31, não na direção oposta. Este fluido para a esquerda do pistão 21 está em contacto com o reservatório 26 através de um orifício 35. 0 dispositivo acima descrito funciona da seguinte forma:

Como resultado da presença do pistão 4 e da câmara 5 e 6, o amortecedor atua como um amortecedor de guinada padrão. Contudo, com movimento recíproco da peça do pistão e da peça do cilindro, irá igualmente suceder movimento recíproco do pistão 21 e do eixo do pistão oco 15 e 16. Como a peça do pistão e a peça do cilindro se aproximam mais, o volume no espaço 31 irá diminuir e, através do bloqueio da válvula antirretorno 20, a pressão do fluido neste espaço 31 será aumentada. Esta pressão cada vez maior pode escapar apenas através da válvula de direção única 41 e do espaço 40. Através deste espaço 40 e das válvulas de direção única 42, o fluido entra no espaço 5 e 6. Isso quer dizer que, como resultado do movimento de vaivém da peça do pistão 2 em relação à peça do cilindro 3, as câmaras 5 e 6 são "impulsionadas" em igual medida. Este aumento da pressão nas câmaras 5 e 6, que sucede em igual medida por virtude da mesma forma de realização das duas válvulas de direção única 42, não tem efeito no movimento de vaivém do pistão 4 entre estas câmaras. No final de contas, as restrições 27 e 28 e as válvulas antirretorno 10, 11 permanecem plenamente ativas. Contudo, como resultado do aumento na pressão do fluido nas câmaras 5 e 6, o amortecedor torna-se "mais rígido". Como resultado da maior pressão do fluido nas câmaras 5 e 6, o fluido ali presente, geralmente óleo hidráulico, aproximar-se-á mais das propriedades do fluido linear (ideal) do que a uma pressão mais baixa. Como resultado da presença das restrições 13 e 14, que, como descrito acima, são particularmente pequenas, 9 a pressão acumulada aumentada, uma vez cesse o movimento recíproco da peça do pistão e da peça do cilindro, será lentamente reduzida através da câmara 12 até ao reservatório 26.

Isto significa que se existir muito movimento recíproco entre a peça do pistão 2 e a peça do cilindro o amortecedor fica relativamente rígido, e se existir menos movimento entre a peça do pistão e a peça do cilindro o amortecedor fica "mais macio".

Isto é consistente com as caraterísticas de amortecimento desejadas de um amortecedor de guinada para um vagão ferroviário. A altas velocidades, a peça do pistão e a peça do cilindro do amortecedor mover-se-ão relativamente uma à outra a elevada frequência e o amortecedor ficará rígido. A relativamente baixas velocidades, o efeito "avolumamento" acima descrito surgirá menos como resultado da presença das restrições 13, 14, e o amortecedor ficará mais macio.

Depois do acima, as variantes irão imediatamente elas próprias sugerir-se a pessoas competentes na matéria. Por exemplo, é possível colocar os meios de bombeamento de acordo com a invenção no exterior do amortecedor ou em qualquer outra localização periférica. Além do mais, estes podem ser realizados como uma bomba ao invés de uma bomba de êmbolo. Do mesmo modo, as ligações entre as câmaras e o reservatório do fluido podem ser realizadas diferentemente. Por exemplo, é possível instalar as ligações particulares diretamente na parede da peça do cilindro. 0 mesmo aplica-se à saída dos meios de bombeamento. Esta pode igualmente comunicar diferentemente com as acima indicadas câmaras 5 e 6.

Claims (10)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Amortecedor de guinada (1) para amortecer movimentos de guinada entre duas peças de veiculo, compreendendo uma peça do cilindro (3) provida de uma fixação a uma peça do veiculo, e uma peça do pistão (2) deslocável neste cilindro e provida de uma fixação a outra peça do veiculo, em que a referida peça do pistão compreende um pistão (4) que divide a referida peça do cilindro (3) em duas câmaras (5, 6) , em que entre as referidas câmaras estão dispostas linhas de ligação (27, 28), com válvulas de direção única (10, 11) ali acomodadas, as referidas linhas de ligação (27, 28) com válvulas de direção única (10, 11) determinam a caraterística de amortecimento do pistão/cilindro, em que um reservatório de fluido (26) está presente, ligado a uma (5, 6) das referidas câmaras, caraterizado por no amortecedor de guinada serem disponibilizados meios de bombeamento (16, 21, 31), impulsionados pelo deslocamento da referida peça do pistão relativamente àquela peça do cilindro, a entrada (30) dos referidos meios de bombeamento estando ligada ao referido reservatório (26) e a saída estando ligada através de válvulas antirretorno (42) a cada uma das referidas câmaras (5, 6), e os referidos meios de bombeamento sendo constantemente eficazes independentemente da posição da peça do pistão (2) em relação à peça do cilindro (3).

2. Amortecedor de guinada de acordo com a Reivindicação 1, em que a referida saída dos referidos meios de bombeamento e a ligação às referidas câmaras (5, 6) é realizada de forma que estes são substancialmente conduzidos à mesma pressão. 2

3. Amortecedor de guinada de acordo com uma das precedentes reivindicações, em que entre cada câmara (5, 6) e o referido reservatório (26) uma ligação de fluido (13, 14) está presente, que torna possivel um fluxo de fluido em sobrepressão numa câmara relativamente àquele reservatório (26), em que o dimensionamento da referida ligação de fluido (13, 14) é tal que a quantidade de fluido a circular é inferior a 10% da quantidade de fluido que circula através das linhas de ligação (27,28) a uma diferença de pressão entre as câmaras (5, 6) .

4. Amortecedor de acordo com a Reivindicação 3, em que o dimensionamento da referida ligação de fluido (13, 14) é tal que, a uma frequência de bombeamento de pelo menos 2-4 Hz, a quantidade de fluido bombeada pelos meios de bombeamento é superior à quantidade de fluido descarregada através das referidas linhas de ligação (13, 14).

5. Amortecedor de acordo com uma das precedentes reivindicações, em que os referidos meios de bombeamento compreendem uma montagem pistão/cilindro, em que um do referido pistão/cilindro está ligado à referida peça do pistão (2) e o outro do referido pistão/cilindro está ligado àquela peça do cilindro (3) .

6. Amortecedor de acordo com a Reivindicação 5, em que o referido pistão compreende um pino (18) ligado à referida peça do cilindro.

7. Amortecedor de acordo com a Reivindicação 5 ou 6, em que o referido cilindro compreende uma cavidade fornecida no eixo da peça do pistão. 3

8. Amortecedor de acordo com a Reivindicação 6 ou 7, em que o referido pino está provido de uma extremidade aumentada (21) que com a referida cavidade delimita uma câmara (31).

9. Amortecedor de acordo com a Reivindicação 8, em que entre a extremidade aumentada (21) e a referida cavidade há colocada uma nova câmara (40).

10. Amortecedor de acordo com a Reivindicação 9, em que a referida nova câmara (40) está ligada às referidas câmaras (5, 6).