ES2211771T3 - Amortiguador de alto poder disipador. - Google Patents

Amortiguador de alto poder disipador.

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ES2211771T3 ES01907662T ES01907662T ES2211771T3 ES 2211771 T3 ES2211771 T3 ES 2211771T3 ES 01907662 T ES01907662 T ES 01907662T ES 01907662 T ES01907662 T ES 01907662T ES 2211771 T3 ES2211771 T3 ES 2211771T3
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Abstract

Amortiguador de alto poder disipativo, del tipo que comprende un conjunto vástago-pistón (2, 3) que desliza en un cilindro (4) delimitando por ambas partes del pistón (3) una cámara de trabajo (5.1; 5.2) que contiene un fluido hidráulico, dicho conjunto vástago-pistón está adaptado para unirse a una fuente de perturbaciones exteriores (SP) y dicho cilindro a una estructura a proteger (S), caracterizado porque cada cámara de trabajo (5.1; 5.2) comunica permanentemente con una cámara asociada (6.1; 6.2) que contiene una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía constituida por al menos una matriz capilar-porosa (9) y un líquido asociado (9¿) respecto al cual dicha matriz es liofoba; - cada cámara de trabajo (5.1; 5.2) comunica además con una cámara común (7) mediante un sistema de válvula asociado (8.1; 8.2), dicho sistema incluyendo un medio antiretorno (8.11; 8.21) que asegura automáticamente el cierre de la cámara de trabajo concernida durante la comprensión, y la aberturade dicha cámara durante la distensión, dicha cámara común (7) constituye una cámara de compensación asegurando la continuidad del fluido hidráulico durante los desplazamientos del conjunto vástago-pistón (2, 3) en el cilindro (4).

Description

Amortiguador de alto poder disipador.
La presente invención se refiere a un amortiguador de alto poder disipador, y muy especialmente un amortiguador del tipo que comprende un conjunto vástago-pistón que desliza en un cilindro delimitando por ambas partes del pistón una cámara de trabajo que contiene un fluido hidráulico, estando dicho conjunto adaptado para unirse a una fuente de perturbaciones exteriores y dicho cilindro a una estructura a proteger.
En los amortiguadores tradicionales, se utiliza un sistema de vástago telescópico y resorte de retorno que está intercalado entre la estructura a proteger (por ejemplo la carrocería de un vehículo automóvil) y la fuente de perturbaciones exteriores (por ejemplo una rueda del vehículo en contacto directo con el suelo). Se prevé entonces una unidad cilindro - vástago pistón, rodeada por el resorte de retorno, que tiene como función disipar la energía de los choques aprovechando el derrame viscoso del fluido hidráulico. Se sabe que existe una relación entre la fuerza de fricción F, la velocidad de desplazamiento \dot{X} del líquido y la viscosidad \eta (líquido newtoniano): en efecto se tiene la relación F = G.\eta (\dot{X})^{n}, donde G es factor geométrico del sistema sólido-líquido, y n un factor de potencia en general comprendido entre 1 y 4. La disipación de la energía en los amortiguadores tradicionales se realiza gracias a la transformación de la energía mecánica del rozamiento en el sistema sólido-líquido, en calor que desprende hacia el exterior. El valor de la disipación de energía es proporcional a la velocidad del movimiento a la potencia n, sea \DeltaE = K (\dot{X})^{n}. En particular, durante un gran desplazamiento a baja velocidad (X \simeq 0), no hay prácticamente ninguna disipación de energía.
Las características del amortiguador, representadas por las variaciones de la fuerza en función de la velocidad de desplazamiento, son más o menos inclinadas según la estructura del amortiguador, y el especialista sabe que para obtener un confort óptimo, con unos amortiguadores de vehículos automóviles tradicionales, es necesario rebajar tanto como se pueda la característica del amortiguador. Se llega entonces a la paradoja según la cual, para tener una absorción-disipación de energía elevada, es necesario tener una velocidad elevada.
El documento GB-A-2 300 892 describe un amortiguador cuya cada cámara de trabajo está unida a unos medios deformables, en particular una envoltura deformable elásticamente o un resorte de gas, o también un bloque de espuma de células cerradas dispuesto en una cámara de trabajo. En todos los casos, se utiliza una deformación elástica, por consiguiente un sistema reversible, sin disipación de energía.
Para completar el segundo plano tecnológico, se puede también citar el documento FR-E-85 116 que describe una suspensión de flexibilidad variable, y el documento FR-A-2 478 763 que describe un disipador de energía de tipo hidráulico.
La presente invención tiende a concebir un nuevo tipo de amortiguador, capaz de proporcionar un poder de absorción-disipación de energía muy elevado, siendo a la vez más ligero estructuralmente y menos voluminoso que los amortiguadores tradicionales. Se busca también con este nuevo tipo de amortiguador a tener un funcionamiento en una banda de frecuencias relativamente elevadas, sabiendo que un amortiguador tradicional presenta una banda de frecuencias que van generalmente hasta 6 hertzios. En efecto, si se sobrepasan unos valores de frecuencias próximas a 6 hertzios el vehículo se arriesga a sobrevolar las irregularidades del suelo perdiendo la adherencia de las ruedas con la calzada.
Este problema se resuelve según la invención gracias a un amortiguador del tipo que comprende un conjunto vástago-pistón que se desliza en un cilindro delimitando por ambas partes del pistón una cámara de trabajo conteniendo un fluido hidráulico, estando dicho conjunto vástago-pistón unido a una fuente de perturbaciones exteriores y dicho cilindro a una estructura a proteger, en el cual:
- cada cámara de trabajo comunica permanentemente con una cámara asociada que contiene una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía constituida por al menos una matriz capilar-porosa y un líquido asociado respecto al cual dicha matriz es liofoba (no mojante);
- cada cámara de trabajo comunica además con una cámara común mediante un sistema de válvula asociada, dicho sistema incluye un medio anti-retorno asegurando automáticamente el cierre de la cámara de trabajo concernida durante la compresión, y la abertura de dicha cámara durante la distensión, dicha cámara común constituye una cámara de compensación asegurando la continuidad del fluido hidráulico durante los desplazamientos del conjunto vástago-pistón en el cilindro.
El concepto precitado de estructura heterogénea de absorción-disipación de energía utilizando una matriz capilar-porosa y un líquido asociado respecto al cual dicha matriz es liofoba se describe en detalle en el documento W0-A-96/18040 de la solicitante. De conformidad con este tipo muy novador de estructura heterogénea, se utiliza una matriz sólida capilar-porosa de porosidad abierta y de topología controlada, con unos pasajes capilares de variaciones de sección y/o interconectados entre ellos para formar unos laberintos, y un líquido rodeando la matriz capilar-porosa definiendo una superficie de separación sólido/líquido, líquido respecto al cual la matriz es liofoba. La superficie de separación es entonces evolutiva de manera isoterma y reversible en función de la presión exterior a la cual está sometida la estructura heterogénea. Se define así verdaderas parejas [matriz sólida capilar-porosa] - [líquido adaptado] que permiten obtener unos resultados totalmente sorprendentes de acumulación o de absorción de energía (procesos isotermos casi-reversibles) y de disipación de energía (procesos isotermos irreversibles) utilizando la sola evolución de la superficie de separación, y esto, de manera totalmente sorprendente.
Se podrá prever que el fluido hidráulico que ocupa las cámaras de trabajo es idéntico al líquido de las estructuras heterogéneas de absorción-disipación de energía, o en variante que cada estructura heterogénea de absorción-disipación de energía está confinada en un alojamiento estanco deformable, siendo el fluido hidráulico que ocupa las cámaras de trabajo un fluido tecnológico tradicional.
De conformidad con un modo de ejecución particular, el conjunto vástago-pistón comprende un vástago que es hueco por ambas partes del pistón, cada parte hueca delimita interiormente una cámara conteniendo una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía encerrada en una envoltura estanca flexible.
En variante de este modo de ejecución, el conjunto vástago-pistón comprende un vástago que es lleno por ambas partes del pistón, y dicho amortiguador comprende unas cámaras que contienen una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía encerrada en una envoltura estanca flexible, que están entonces practicadas alrededor del cilindro, en el interior de una caja común.
El vástago-pistón del amortiguador según la invención podrá constituirse de dos partes de mismo diámetro exterior, o en variante de dos partes de diámetros exteriores diferentes, en este caso la parte de mayor diámetro está del lado de la estructura a proteger (por ejemplo la carrocería de un vehículo) y la parte de menor diámetro está del lado de la fuente de perturbaciones exteriores (por ejemplo la rueda del vehículo.
Cada envoltura estanca flexible puede estar enganchada, según el caso, en el fondo de la cámara interior asociada al vástago-pistón o a la pared interna de la caja común, o en variante estar en suspensión libre en una caja lateral asociada rígidamente solidaria a la caja central y en comunicación con ésta por una ventana asociada o también en dicha cámara interior asociada.
Las matrices capilar-porosas pueden ser idénticas topológicamente y geométricamente por ambas partes del pistón, o en variante ser diferentes topológicamente y geométricamente para introducir un factor de asimetría controlada, y en cada caso, cada matriz puede ser uni - o pluriporosa en función de la dureza deseada del amortiguador.
Asimismo, los líquidos no mojantes pueden tener unas características de tensión superficial que son idénticas por ambas partes del pistón, o en variante diferentes para introducir un factor de asimetría controlada.
La cámara común de compensación puede ser de pared flexible de manera a presentar un volumen variable. En particular, se podrá prever entonces que la pared flexible rodee una parte central del cilindro, de manera a delimitar una cámara anular constituyendo la cámara de compensación, o que la cámara común de compensación de pared flexible esté practicada en el interior del pistón que está previsto hueco, o también que la cámara común de compensación de pared flexible sea una cámara anular practicada a la extremidad de la caja común. En variante, se podrá prever que la cámara común de compensación sea de pared rígida, y presente un fondo móvil o deformable asociado a un órgano elástico (por ejemplo un volumen de gas, una membrana, o un pistón solicitado por un resorte).
Con preferencia, el sistema de válvula asociado a cada cámara de trabajo incluye un estrangulador determinando un orificio calibrado para el paso del fluido hidráulico que viene de la cámara común de compensación. En particular, cada estrangulador es regulable individualmente, y puede acuñarse en una posición tal que el valor máximo de la resistencia hidráulica de dicho estrangulador corresponde al valor de la presión capilar de intrusión del líquido en los poros de la matriz asociada.
De conformidad con un modo de ejecución particular, el medio antiretorno del sistema de válvula asociado a cada cámara de trabajo comprende un collar plano deformable, cuyos dos brazos pueden obturar unos orificios radiales del cilindro que comunican por unos canales respectivos con la cámara común de compensación.
De conformidad con otro modo de ejecución particular, el medio antiretorno del sistema de válvula asociado a cada cámara de trabajo comprende unas chapeletas móviles eventualmente cargadas por un resorte asociado. En particular, las chapeletas móviles pueden practicarse en las extremidades de un tubo central que desemboca en el pistón hueco por unos orificios asociados, conteniendo la cámara de compensación un soplador toroidal de aire rodeando dicho tubo.
Ventajosamente entonces, las chapeletas móviles presentan un paso central formando orificio calibrado.
Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes con la descripción a continuación y los dibujos anexos que se refieren a un modo de realización particular, haciendo referencia a las figuras donde:
- la figura 1 es una vista esquemática ilustrando un amortiguador según la invención, con varias posibilidades para su cámara de compensación (A), B), C) y sus cámaras de estructura heterogénea de absorción-disipación de energía (a), b), c);
- la figura 2 es una sección axial de una estructura particular de amortiguador según la invención,
- la figura 3 es una sección parcial de mayor escala del amortiguador precitado,
- la figura 4 es una sección asociada según la línea IV-IV de la figura 3,
- la figura 5 es una sección de detalle a mayor escala que permite distinguir mejor la estructura del sistema de válvula asociado a cada cámara de trabajo del amortiguador,
- la figura 6 es una vista en sección parcial del amortiguador precitado, con un arranque del vástago-pistón y de la envoltura estanca flexible conteniendo una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía, a fin de distinguir mejor la disposición del medio antiretorno que forma parte del sistema de válvula asociado,
- la figura 7 es una vista que ilustra en perspectiva la estructura del medio antiretorno precitado,
- la figura 8 es un diagrama que representa varias características de un amortiguador según la invención, utilizando unas matrices pluriporosas, las diferentes curvas que resultan de diferentes grados de abertura del sistema de estrangulamiento como ilustrado a la figura 8a y de diferentes estructuras de matrices como ilustrado a la figura 8b con las curvas de repartición de los poros de las matrices,
- la figura 9 es un diagrama que ilustra diferentes características de un amortiguador según la invención, utilizando unas matrices uniporosas, como ilustrado en el diagrama de la figura 9a asociada,
- las figuras 10 y 11 ilustran las características del amortiguador según la invención para las partes choque-rebote,
- la figura 12 es un diagrama que ilustra a la vez la característica estática del amortiguador según la invención y la de un amortiguador tradicional, dicho diagrama pone en evidencia el alto poder de absorción de energía del amortiguador según la invención con relación a los sistemas tradicionales,
- la figura 13 es una diagrama que ilustra otra particularidad del amortiguador según la invención según la cual la fuerza F no varia con la velocidad de desplazamiento debajo de una velocidad crítica,
- la figura 14 ilustra también la característica del amortiguador según la invención, construida punto por punto a diferentes velocidades (de 5 a 200 mm/s),
- la figura 15 es otro diagrama característico obtenido haciendo variar las frecuencias de 1 a 12 Hz, dicho diagrama muestra que la fuerza F es independiente de la frecuencia debajo de la velocidad crítica,
- la figura 16 es un diagrama que ilustra las características de una pareja líquido - matriz liofoba a diferentes velocidades del vástago del amortiguador, incluida la velocidad nula (0 a 5 m/s), dicho diagrama mostrando que la presión P (o la fuerza F) es independiente de la velocidad (las velocidades consideradas son inferiores a la velocidad crítica), y
- las figuras 17 y 18 ilustran en sección dos otras variantes de realización de un amortiguador según la invención, con un conjunto vástago-pistón cuyo vástago y pistón son huecos.
Se describirá primero la estructura general de un amortiguador según la invención haciendo referencia a la figura 1.
Se distingue un amortiguador anotado 1, que es del tipo comprendiendo un conjunto de vástago 2 y pistón 3 deslizando en un cilindro 4, delimitando por ambas partes del pistón 3 una cámara de trabajo 5.1, 5.2 que contiene un fluido hidráulico. El dispositivo vástago-pistón 2,3 está unido a una fuente de perturbaciones exteriores SO (por ejemplo una rueda de un vehículo de automóvil en contacto con el suelo), mientras que el cilindro 4 está unido a una estructura a proteger S (por ejemplo la carrocería del vehículo). La extremidad del vástago unida a la fuente exterior SP se desplaza axialmente según un desplazamiento X(t) y transmite una fuerza F(t) el parámetro t siendo el tiempo.
De conformidad con una primera característica esencial de la invención, cada cámara de trabajo 5.1, 5.2 comunica permanentemente con una cámara asociada 6.1, 6.2 conteniendo una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía constituida por al menos una matriz capilar-porosa 9 y un líquido asociado 9' respecto al cual dicha matriz es liofoba (es decir que el líquido 9' no moja la matriz porosa). Tal pareja [matriz capilar-porosa]-[líquido no mojante asociado] se describe en detalle, con el principio de funcionamiento de esta estructura heterogénea en el documento precitado WO-A-96/18040.
A título no limitativo, se pueden citar para las matrices porosas los materiales siguientes: silicageles, alumino-silicatos, zeolitas de todo tipo, vidrios porosos..., y para los líquidos no mojantes asociados: el agua, las soluciones acuosas, los eutécticos de baja temperatura, los líquidos polares,...
En el ejemplo a), el fluido hidráulico que ocupa las cámaras de trabajo 5.1, 5.2 es idéntico al líquido 9' de las estructuras heterogéneas de absorción-disipación de energía que se encuentran en las cámaras 6.1, 6.2: en este caso sólo hay un solo tipo de fluido.
En general, se preferirá prever que cada estructura heterogénea 9, 9' esté confinada en un alojamiento estanco deformable, como ilustrado en los ejemplos b) y c), el fluido hidráulico que ocupa las cámaras de trabajo 5.1, 5.2 siendo entonces un fluido tecnológico tradicional, tal como aceite. En b), el alojamiento estanco está delimitado por una membrana 6'.1 y en c) por una envoltura en fuelle 6''.1.
De conformidad con una segunda característica esencial de la invención, cada cámara de trabajo 5.1, 5.2 comunica además con una cámara común 7 mediante un sistema de válvula asociado 8.1, 8,2. Cada sistema de válvula incluye un medio antiretorno 8.11, 8.21 que asegura automáticamente el cierre de la cámara de trabajo concernida 5.1, 5.2 durante la compresión, y la abertura de dicha cámara durante la distensión.
Cada cámara común 7 constituye una cámara de compensación que asegura la continuidad del fluido hidráulico contenido en las cámaras de trabajo 5.1, 5.2 durante los desplazamientos del dispositivo vástago-pistón 2, 3 en el cilindro 4.
Cada sistema de válvula 8.1, 8.2 incluye con preferencia también un estrangulador regulable 8.12,8.22 que define un orificio de paso calibrado.
En este caso, la cámara común de compensación 7 es de pared rígida, y está practicada al exterior del cilindro 4, pero esto no es una obligación como se verá más abajo.
Esta cámara común de compensación 7 presenta un fondo móvil o deformable asociado a un órgano elástico. Se ha representado aquí tres variantes a considerar: en A) el fondo móvil es una membrana flexible 7' y el órgano elástico es un volumen de aire comprimido 7'.1, en B) el fondo móvil es un pistón 7'' y el órgano elástico es un resorte 7''' de disco central rígido y el órgano elástico un resorte 7'''.1.
El funcionamiento y las ventajas de tal amortiguador se describirán más abajo, haciendo referencia a la figura 2 que ilustra de manera más estructural un ejemplo de realización completo del amortiguador según la invención.
Se va ahora describir detalladamente la estructura de un amortiguador según la invención haciendo referencia a las figuras 2 a 7, de conformidad a un primer modo de realización.
Se distingue a la figura 2 un amortiguador anotado 10, que es del tipo que comprende un vástago-pistón 12 deslizando en un cilindro 11 que delimita por ambas partes del pistón 13 una cámara de trabajo 18, 19 comunicando con permanencia con una cámara interior asociada 20,21 del vástago-pistón 12.
En este caso, el vástago-pistón 12 está constituido de dos partes huecas 14, 15 de mismo diámetro exterior, que se extiende por ambas partes del pistón 13, haciéndose la estanqueidad por unas juntas tóricas asociadas 16,17. El vástago pistón 12 desliza entonces según una dirección axial 100 en el cilindro 11 asociado de eje D, la extremidad 14.1 del vástago-pistón está unido a una fuente de perturbaciones exteriores (no representada aquí). En el caso de un montaje sobre un vehículo automóvil, esta parte 14.1 estará con preferencia dispuesta del lado de la rueda del vehículo, la parte opuesta 11.1 del cilindro 11, practicada en extremidad de una prolongación formando capó protector 11.2, está en cuanto a ella asociada a la estructura a proteger, por ejemplo la carrocería de dicho vehículo.
Como se verá a continuación en las variantes ilustradas a las figuras 17 a 23, se podrá prever que el vástago-pistón 12 está constituido de dos partes de diámetros exteriores diferentes, en este caso será ventajoso prever que la parte de mayor diámetro esté dispuesta del lado de la estructura a proteger y la parte de menor diámetro del lado de la fuente de perturbaciones exteriores, de manera a absorber los choques con una fuerza mínima (mejora del confort de los pasajeros del vehículo) y ejercer un rebote con una fuerza más importante (mejora de la adherencia de las ruedas con la calzada).
Se observa que cada cámara interior 20, 21 del vástago-pistón 12 comunica por unos orificios asociados 14.3, 15.3 con la cámara de trabajo asociada 18,19, la cual corresponde aquí al espacio anular delimitado entre el cuerpo de cilindro 11 y la superficie exterior del vástago-pistón 12.
De conformidad a la primera característica esencial precitada de la invención, cada cámara interior 20, 21 del vástago-pistón 12 comprende una envoltura estanca flexible 50, 60 que contiene una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía constituida por una matriz capilar-porosa 51, 61 y un líquido asociado 52, 62 respecto al cual dicha matriz es liofoba. Como indicado más arriba, tal pareja [matriz capilar-porosa] - [líquido no mojante asociado] se describe en detalle con el principio de funcionamiento de la estructura heterogénea en el documento precitado WO-A-96/18040. Mencionaremos que el líquido 52, 62 que está encerrado de manera estanca en las envolturas asociadas 50,60 no tiene nada que ver aquí con el fluido hidráulico que ocupa las cámaras interiores 20, 21 del vástago-pistón 12 y las cámaras de trabajo 18, 19 asociadas, dicho fluido hidráulico es un simple fluido tecnológico tal como aceite.
En este caso, cada envoltura estanca flexible 50, 60, está enganchada al fondo 14.2, 15.2 de la cámara interior asociada 20, 21 del vástago-pistón 12. Se ha representado esquemáticamente un collar 14.4, 15.4 sobresaliendo del fondo 14.2, 15.2 de las extremidades del vástago-pistón 12, collar sobre el cual está enganchada la extremidad abierta de la envoltura flexible asociada, estando la fijación realizada por un collar de apretamiento 14.5, 15.5.
Aunque que no sea representado aquí, se podrá prever en variante que cada envoltura estanca flexible 50, 60 esté en suspensión libre en la cámara interior asociada 20,21 del vástago-pistón 12.
Las matrices capilar-porosas 51,61, contenidas en su envoltura estanca flexible 50, 60, serán en general topológicamente y geométricamente idénticas por ambas partes del pistón 13. Es posible sin embargo prever en variante que las matrices capilar-porosas 51, 61 sean topológicamente y geométricamente diferentes por ambas partes del pistón 13, de manera a introducir voluntariamente un factor de asimetría predeterminado. En este caso por ejemplo, si se opta por geometrías diferentes (radios diferentes de los poros y capilares), se dispondrá la matriz que presenta los poros y los capilares de menor radios en la cámara que está asociada al rebote (para tener una fuerza elevada de este lado del pistón), y la matriz que presenta los poros y capilares de mayor radios en la cámara que está asociada al choque. Se podrá naturalmente modificar también la topología del espacio poroso de las dos matrices.
Para obtener tal factor de asimetría predeterminada, se podrá en variante utilizar unas matrices capilar-porosas esencialmente idénticas (topológicamente y geométricamente) por ambas partes del pistón 13, pero estas matrices bañando en unos líquidos que presentan unas características diferentes de tensión superficial por ambas partes de dicho pistón. En este caso, se dispondrá el líquido de mayor tensión superficial en la cámara que está asociada al rebote (para tener una fuerza elevada de este lado del pistón), y el líquido de menor tensión superficial en la cámara que está asociada al choque.
En los dos casos, cada matriz capilar-porosa 51, 61 podrá ser uniporosa o pluriporosa según que el factor de repartición de los poros (radio r) en el volumen (V) de la matriz es nulo o no nulo respectivamente. Este factor puede anotarse \frac{\partial r}{\partial v}, y se tiene \frac{\partial r}{\partial v}= 0 para una matriz uniporosa, y \frac{\partial r}{\partial v}\neq 0 para una matriz pluriporosa. Estas particularidades estructurales de las matrices capilar-porosas están descritas en detalle en el documento precitado WO-A-96/18040.
Se sabe que con tales estructuras heterogéneas, el líquido que rodean las matrices capilar-porosas sólo penetra en los poros de dichas matrices cuando la presión del líquido rodeando sobrepasa la presión llamada de Laplace, dicha presión está dada por la formula P = (2\sigma.| cos \theta|/r, donde \sigma es la tensión superficial del líquido utilizado, \theta es el ángulo de contacto sólido-líquido (en este caso claramente superior a 90º), y r es el radio de los poros capilares de la matriz porosa (r es en este caso comprendido entre el radio de las moléculas del líquido no mojante utilizado, y un valor del orden de décima de micrómetro-\mum-). Es esta formula fundamental que gobierna la presión que reina en el sistema heterogéneo, es decir en el interior de cada envoltura flexible estanca 50, 60.
La utilización combinada de los fenómenos de capilaridad y de la ley de Pascal para los sistemas hidráulicos (presión idéntica en todos los puntos de un espacio cerrado) establece la identidad de la presión en el interior de las envolturas 50,60, y en las cámaras 18, 20 y 19, 21 respectivamente. Además, para que el amortiguador funcione, el volumen de líquido en las envolturas 50, 60 debe ser al menos igual a la suma de los volúmenes de los poros de la matriz concernida y de los volúmenes entre partículas porosas de dicha matriz.
De conformidad con la segunda característica esencial precitada de la invención, cada cámara de trabajo 18, 19 comunica además con una cámara común por medio de un sistema de válvula asociada, incluyendo dicho sistema un medio antiretorno que asegura el cierre de la cámara de trabajo concernida durante la compresión, y la abertura de dicha cámara durante la distensión. Esta cámara común constituye una cámara de compensación asegurando la continuidad del fluido hidráulico durante los desplazamientos del vástago-pistón 12 en el cilindro 11.
En este caso, la cámara común de compensación, anotada 30, es de pared flexible (pared 31) de manera a presentar un volumen variable. La pared flexible 31 rodea aquí una parte central del cilindro 11, de manera a delimitar una cámara anular que constituye la cámara de compensación 30. La unión entre la cámara de compensación 30 y las cámaras de trabajo 18, 19, se realiza por una parte por un canal 28, 29 llevando al sistema de válvula asociado 32, 33, y por otra parte por una pluralidad de canales 22, 23 (aquí seis) que unen un compartimiento terminal 18.1 o 19.1 de la cámara de trabajo 18, 19.
Como se ha dicho más arriba, se podrá prever en variante una cámara común de compensación de pared rígida, que sería entonces exterior al amortiguador, y unida a las cámaras de trabajo 18, 19 por un conducto asociado, presentando entonces la cámara común de compensación un fondo móvil o deformable asociado a un órgano elástico. En este caso, la cámara común de compensación de pared rígida comunica con cada cámara de trabajo 18, 19 mediante un sistema de válvula idéntico al descrito presentemente.
En la practica se preferirá una cámara de compensación de pared flexible si se queda en la gama de las pequeñas frecuencias (se tiene la comprensión por la diferencia entre la presión atmosférica y la depresión en las cámaras de trabajo durante la distensión), y de pared rígida si se queda en la gama de las frecuencias elevadas.
Como representado a las figuras 2 y 3, el sistema de válvula 32, 33 asociado a cada cámara interior 20, 21 del vástago-pistón 12 incluye un estrangulador 34, 36 determinando un orificio calibrado 26, 27 para el paso del fluido hidráulico que viene de la cámara común de compensación 30 pasando por los canales de unión 28, 29. En este caso cada estrangulador 34, 36 está montado sobre una excrecencia asociada 35, 37 del cuerpo de cilindro 11. La extremidad la más alejada de cada estrangulador 34, 36 presenta una tubuladura cónica 38, 39 que define un orificio calibrado 26, 27 de una anchura predeterminada. Con preferencia, como ilustrado aquí, cada estrangulador 34, 36 es regulable individualmente por el exterior, lo que se obtiene aquí por el atornillamiento o desatornillamiento de una parte fileteada del estrangulador en un fileteado asociado de la excrecencia 35, 37. Esto permite obtener fácilmente cualquier reglaje particular del amortiguador en función de las condiciones encontradas, así como se describirá más tarde detalladamente. En particular, se podrá arreglar para que la posición de cada estrangulador 35, 36 esté acuñado a un valor tal que el valor máximo de la resistencia hidráulica de dicho estrangulador corresponda al valor de la presión capilar de intrusión del líquido 52, 62 en los poros de la matriz asociada 51, 61 (presión capilar de Laplace).
El sistema de válvula 32, 33 asociado a cada cámara interior 20, 21, comprende además un medio antiretorno que está realizado aquí en forma de un collar plano deformable 40, 41 dispuesto en el compartimiento terminal asociado 18.1, 19.1. Así como es visible a las figuras 4 a 7, cada collar plano deformable 40, 41, presenta dos brazos que pueden obturar unos orificios radiales 24, 25 del cilindro 11, que comunican por los seis canales respectivos 22, 23 con la cámara común de compensación 30.
Las figuras 4 a 7 permiten distinguir mejor el collar plano 40 asociado a la cámara de trabajo 18, pero se entiende que el otro collar 41 que está asociado a la cámara de trabajo 19 presenta una estructura idéntica.
El collar 40 (figuras 4 a 7, realizado por ejemplo en bronce-berilio, presenta así dos brazos planos 40.1 que parte de una porción superior inmóvil 40.4 (figura 7). Unos dedos soldados 40.2 y 40.3 están previstos para mantener en posición el collar deformable 40 en su alojamiento asociado 18.1. En las figuras 6 y 7, se ha anotado l la anchura del compartimiento 18.1. Los dedos 40.2 asociados a la parte inmóvil 40.4 del collar 40 son ligeramente más largos que la cuota l, lo que está anotado l + \varepsilon, de manera a obtener un acuñamiento de mantenimiento del collar 40. En cambio, los otros dedos 40.3 tienen una longitud ligeramente inferior, anotado l - \varepsilon, de manera a permitir el libre desplazamiento transversal de los brazos 40.1 del collar 40 en los compartimientos 18.1 y 19.1. Se entiende fácilmente que los brazos 40.1 están aplicados naturalmente por la elasticidad propia del collar 40 contra los orificios 24 de los canales 22, y cierran dichos canales. En cambio, si el fluido hidráulico llegando de la cámara de compensación 30 llega por los canales 22, este fluido puede ejercer un empuje suficiente para acercar elásticamente los brazos 40.1 del collar 40, dejando entonces pasar el fluido por los orificios 24.
Se observará en el detalle de la figura 5 la presencia de una arandela 41 de orificios 42, que asegura a la vez el mantenimiento del collar 40 en posición, y el paso del fluido que llega por el orificio calibrado 38. Se trata aquí de una variante de realización que presenta la ventaja de simplificar la fabricación del collar plano, evitando tener que añadir unos dedos de mantenimiento por soldadura.
Se va ahora a describir detalladamente, refiriéndose a las figuras 8 a 16, el funcionamiento y las características del amortiguador según la invención que se realiza estructuralmente como descrito arriba haciendo referencia a la figura 2.
Conviene primero examinar la situación del amortiguador en reposo, en ausencia de solicitaciones exteriores. El vástago-pistón 12 (figura 2) está entonces en equilibrio indiferente, dicho vástago-pitón encontrándose por ejemplo en el medio del cilindro 11 debido a la acción del resorte de retorno exterior no representado (la posición de parada no tiene importancia). Las presiones en las dos cámaras de trabajo 18, 19, así como en la cámara de compensación 30 son entonces iguales. Los espacios porosos de las matrices de las estructuras heterogéneas encerradas en su envoltura están entonces vacíos, esto resulta del hecho de que el líquido asociado no puede espontáneamente penetrar en los poros capilares de las matrices, debido a la no mojabilidad por este líquido (ángulo \theta claramente superior a 90º). Así, incluso en ausencia de resorte de retorno, es preciso aplicar a la cabeza del vástago-pistón una cierta fuerza para desplazar el pistón. Esto significa que en equilibrio la posición del pistón está auto-asegurada, de manera que se obtiene una autoestabilización muy interesante en la práctica puesto que evita una rigidez del sistema.
Ahora si se ejerce un choque sobre la extremidad libre del vástago-pistón 12, tendiendo a desplazar el vástago-pistón hacia la derecha en la figura 2, el estrangulador 36 que se comporta como un tapón impide el fluido hidráulico de la cámara de trabajo 19 ir hacia la cámara de compensación 30, y la chapeleta antiretorno 41 está en cuanto a ella cerrada, de manera que las cámaras 19 y 21 forman un recipiente cerrado. El fluido casi-condensado comprime la envoltura flexible 60, y la presión en el interior de dicha envoltura crece desde el valor de la presión atmosférica, lo que tiene como efecto, cuando la presión sobrepasa el valor de la presión capilar de Laplace, de hacer disminuir el volumen interior de la envoltura 60 durante la penetración del líquido de trabajo 62 en los poros de las matrices porosas asociadas 61. Paralelamente al aumento de presión (compresión) en las cámaras 19 y 21, se observa una disminución de presión (distensión) en las otras cámaras 18 y 20. La presencia de la chapeleta antiretorno 40 y de la cámara de compensación 30 permite en este caso evitar la aparición del vacío en las cámaras 18 y 20, asegurando así la continuidad de la fase condensada.
Gracias a los dos estranguladores 34, 36 que son regulables, se puede imponer una resistencia hidráulica determinada a superar en el momento de la comprensión del líquido entre las cámaras 18, 20 y 19, 21 a través de la cámara de compensación 30. La presión a superar en este caso es la presión capilar de intrusión del líquido liofobo en las matrices asociadas (presión capilar de Laplace).
Si se vuelve a un desplazamiento hacia la izquierda del pistón en el estado dinámico, se observa que el volumen del sistema heterogéneo en la cámara de compresión 18 disminuye bajo la acción de la presión de compresión forzada (por una acción exterior). Simultáneamente a este fenómeno en las cámaras 18 y 20, el fluido hidráulico está rechazado de la cámara de compensación 30 a la cámara 19, 21 a través de la chapeleta antiretorno 41 asegurando la continuidad de la fase condensada en el espacio de las cámaras 19, 21. Si en algún momento el vástago-pistón se para y que después, por solicitaciones, empieza a desplazarse en el otro sentido, una compresión forzada se produce entonces instantáneamente en la cámara 19, 21 gracias a la resistencia hidráulica al estrangulador 36, se produce una intrusión del líquido en los poros capilares del sistema heterogéneo encerrado en la envoltura 60, mientras que la distensión simultánea se producirá en las cámaras 18 y 20 con la expulsión espontánea del líquido de los poros capilares del sistema heterogéneo encerrado en la envoltura 50. Durante esta expansión del sistema heterogéneo, el volumen de la envoltura 50 aumenta ocupando el espacio de la cámara 20. Si hay en este momento un déficit de volumen de fluido condensado en la cámara 18, 20, el fluido de la cámara de compensación 30 va a penetrar por la chapeleta antiretorno 40 en el espacio de las cámaras de trabajo 18 y 20 bajo la acción de la diferencia de presión (presión atmosférica actuando sobre la pared flexible 31, añadida a la depresión posible en la cámara interior 20) durante el movimiento del vástago-pistón hacia la derecha.
Dicho de otro modo, independientemente de la posición y de la dirección del desplazamiento del pistón 13 (figura 2), el sistema heterogéneo es a cada instante listo a absorber la energía del choque exterior, o la del rebote, en la cámara de trabajo concernida para disiparla en la cámara de trabajo opuesta. La cámara de compensación 30 es fundamental, puesto que permite asegurar la continuidad del fluido hidráulico en el sistema, evitando cualquier rotura que pueda proceder sea de la velocidad de compresión/distensión, sea de una asimetría geométrica resultando por ejemplo de una diferencia de diámetro de las dos partes del vástago hueco 12.
Si se examina ahora el diagrama ilustrado a la figura 8, que corresponde al caso de matrices pluriporosas, se observa que las variaciones de la fuerza F en función de la velocidad de desplazamiento \dot{X} comprenden una primera zona Z1 de velocidades que se podrían calificar de newtoniana, después una segunda zona Z2 que corresponde especialmente al funcionamiento del sistema heterogéneo liofobo concernido. Las diferentes partes lineales anotadas A, B, C para la zona Z1 corresponden en realidad a unos grados de abertura diferentes del estrangulador 34, como esquematizado a la figura 8a, con un valor máximo en A, un valor mediano en B y un valor mínimo en C. Para la zona Z2, se tendrá cada vez diferentes pendientes de características en función de la geometría/morfología de la matriz pluriporosa. Si se refiere a la figura 8b que ilustra tres curvas de repartición de los poros (radio r) de las matrices en el volumen (V), se puede decir que los trozos A1, B1, C1 corresponden a una curva de repartición del tipo M1 muy puntiaguda, mientras que las curvas A2, B2, C2 corresponden a una repartición mediana del tipo M2, y que las curvas A3, B3, C3 corresponden a una repartición media más aplanada M3. Los trozos A3, B3, C3 corresponden a un reglaje duro del amortiguador, mientras que los trozos A2, B2, C2 corresponden a un reglaje medio, y que los trozos A1, B1, C1 corresponden a un reglaje de confort. Los trozos horizontales A0, B0, CO corresponden en cuanto a ellos a un reglaje ideal, en la práctica nunca alcanzado.
En este caso, se utiliza a la vez el reglaje del estrangulador y la elección oportuna de la geometría/morfología de las matrices porosas de la estructura heterogénea para ajustar las características del amortiguador en función de las condiciones encontradas. El líquido respecto al cual las matrices porosas son liofobas, queda en cuanto a él esencialmente invariable (figura 8).
En el diagrama de la figura 9, se ha ilustrado el caso de una matriz uniporosa (r = constante). Los reglajes del estrangulador dan entonces una primera parte de característica inclinada que difiere según la elección del grado de abertura (máx., medio, mini), con una extensión en relación para la zona llamada newtoniana Z1. Después la fuerza F es prácticamente constante, es decir que no depende significativamente de la velocidad \dot{X}. Esto ilustra una particularidad del todo notable del amortiguador según la invención, destacándose radicalmente de los amortiguadores tradicionales que presentan una característica con una fuerza proporcional a una potencia al menos igual a 1 de la velocidad de desplazamiento. La figura 9a es un simple diagrama de la repartición de los poros en el volumen V recordando que se trata de una matriz uniporosa, con un radio r de poro acuñado sobre el valor r (por ejemplo tamiz molecular, zeolitas, ...).
Los diagramas de las figuras 10 y 11 ilustran las características con el rebote y el choque que se obtienen aquí con un amortiguador según la invención, con una fuerza constante a partir del momento en que se trabaja sobre estructuras heterogéneas, con matrices uniporosas y pluriporosas respectivamente.
El diagrama de la figura 12 ilustra a la vez el comportamiento (fuerza F en función del desplazamiento \DeltaX) de un amortiguador según la invención (en trazos continuos), y el comportamiento de un amortiguador tradicional (en trazos mixtos). Para los amortiguadores tradicionales, con su característica F proporcional a \dot{X}, se puede presentar el desplazamiento \Delta\dot{X} a la figura 12 como siendo \Delta\dot{X} = \Delta\dot{X}.\Deltat (\Deltat siendo una duración elemental). Se observa que la zona rayada asociada a los amortiguadores tradicionales corresponde a una disipación mucho más débil que la obtenida con un amortiguador según la invención. Si se calcula la relación entre la energía disipada y el volumen de la cámara de trabajo, lo que corresponde a una capacidad disipativa, se observa que el amortiguador según la invención permite obtener un valor de capacidad disipativa 100 a 1000 veces superiores. Se obtiene así unos resultados del todo notables de energía disipada con un volumen de líquido de trabajo extremadamente bajo.
El diagrama de la figura 13 (force F en función de la velocidad de desplazamiento \dot{X}) muestra que la fuerza F no varia con la velocidad de desplazamiento, y esto mientras se queda debajo de una velocidad crítica \dot{X} (régimen isotermo del ciclo compresión-distensión de la estructura heterogénea liofoba). Más allá de la velocidad critica \dot{X}, la fuerza F crece con la velocidad \dot{X}: esto puede explicarse por el déficit del flujo calorífico que viene del exterior hacia la cámara de compresión con relación al flujo calorífico necesario a la formación isoterma de la entrefase matriz/líquido que es normalmente endotérmica. En el caso en que \dot{X} > \dot{X}_{c}, el proceso se acerca a un proceso casi-adiabático, lo que provoca la bajada de la temperatura del sistema heterogéneo y el aumento de la tensión superficial (y por consiguiente de la presión capilar de Laplace). La presión de Laplace determina en efecto la fuerza F que aumenta también en el diagrama de la figura 13.
El diagrama de la figura 14 (fuerza F en función del desplazamiento absoluto \DeltaX), a acercar del de la figura 12, es una construcción punto por punto a diferentes velocidades de desplazamiento \dot{X} (de 5 a 200 mm/s), los puntos quedando sobre la misma curva cualquiera que sea la velocidad (si ésta es inferior a la velocidad crítica precitada).
El diagrama de la figura 15 (fuerza F en función de la velocidad de desplazamiento \dot{X}) muestra unos valores medidos para diferentes frecuencias (1Hz, 3Hz, 6Hz, 9Hz y 12Hz): se observa que la fuerza F es independiente de la frecuencia debajo de la velocidad X_{c}.
El diagrama de la figura 16 (presión P en función de la variación de volumen \DeltaV o también fuerza F en función del desplazamiento \DeltaX) ilustra varias características medidas a diferentes velocidades del vástago del amortiguador, incluso la velocidad nula (0 m/s o estática, 1 m/s, 2m/s, 2,5 m/s, 3 m/s, 3,5 m/s, 4 m/s 4,5 m/s y 5m/s). Se observa que la presión P (o la fuerza F) es prácticamente independiente de la velocidad (las velocidades consideradas son inferiores a la velocidad crítica), de manera que la característica en dinámica queda de hecho prácticamente acuñada sobre la característica estática. Se observa que la variación de la presión sólo varía de algunos tantos por ciento, mientras que la variación de la velocidad de 0 a 5 m/s es proporcionalmente considerable.
Esta claro que las características del amortiguador según la invención ilustradas en los diagramas precitados no tienen nada que ver con las de los amortiguadores tradicionales.
Se describirán ahora sucintamente otras variantes estructurales del amortiguador que se acaba de describir, haciendo referencia a las figuras 17 a 23.
A la figura 17, se han utilizado para los órganos homólogos las mismas referencias que anteriormente aumentadas de 100.
La solución constructiva de la figura 17 se diferencia de la de la figura 2 por el hecho de que cada envoltura estanca flexible 150, 160 está en suspensión libre en la cámara interior asociada 120, 121 del vástago-pistón 112, y sobre todo por el hecho de que la cámara común de compensación 130 de pared flexible 131 (fuelle de metal o de materia plástica conteniendo aire) está practicada en el interior del pistón 113 que está previsto hueco. Las cámaras de compresión 118, 119 comunican con el espacio circunvecino de las envolturas 150, 160 por unas ventanas 114.3, 115.3. La comunicación hidráulica y el equi-presión en estado estático están asegurados de cada lado del pistón por unas chapeletas móviles 132, 133, que retroceden por un resorte de paleta 132', 133', cada chapeleta presenta además un pasaje central 138, 139 formando orificio calibrado constante (no regulable en este caso). Como las partes 114, 115 del vástago hueco tienen unos diámetros diferentes, se tiene una fuerza de rebote superior a la fuerza de choque (anotado F_{r}>F_{ch}).
A la figura 18, las referencias están aumentadas de 100. La diferencia con relación a la variante de la figura 17 reside en la comunicación con la cámara de compensación 230: se utiliza un tubo central 232', cuyas extremidades son obturables por unas chapeletas flotantes 232, 233 de pasaje central calibrado 238, 239, y que desemboca por unos orificios medianos 232'' en la cámara 230. La envoltura flexible 231 que está en la cámara de compensación 230 contiene como anteriormente aire, pero está dispuesta en forma de soplador toroidal rodeando el tubo central 232'. Se tiene como anteriormente la relación F_{r}>F_{ch}.
La solución de la figura 18 es más ventajosa que la de la figura 17 en el caso en que se dispone de poco espacio anular para practicar las chapeletas antiretorno 132, 133 (figura 17) al exterior de las porciones 114, 115.
Finalmente, se ha llegado así a realizar un amortiguador que presenta un gran grado de disipación de energía, es decir del orden de 90 a 95%, cuando los amortiguadores sólo alcanzan unos valores generalmente comprendidos entre 30 y 40% en el mejor de los casos
Además, se ha visto que la fuerza aplicada al vástago-pistón del amortiguador puede quedar independiente de la velocidad de su desplazamiento en ciertas gamas de velocidades. Esta propiedad, jamás obtenida hasta la fecha con los amortiguadores tradicionales, puede proporcionar un confort óptimo para los pasajeros de un vehículo. Mediante los estranguladores, se puede asegurar la linealidad de la unión entre la fuerza y la velocidad en el campo de las bajas velocidades. El procedimiento de ajuste de los estranguladores para hacer ganar la zona concernida de las velocidades consiste en hacer variar la sección de paso del fluido hidráulico de tal manera que el valor máximo de la resistencia hidráulica del estrangulador sea igual a la presión capilar que asegura la intrusión del líquido en el espacio poroso de las matrices de la estructura heterogénea que está situada en las envolturas flexibles. En el campo de las velocidades que van más allá del umbral crítico, la fuerza se vuelve dependiente de la velocidad de desplazamiento. Los sistemas heterogéneos juegan entonces un papel de filtro para las perturbaciones exteriores, lo que asegura un excelente confort para los pasajeros del vehículo, y disminuye igualmente las solicitaciones sobre el conjunto de dicho vehículo.
Se consigue además obtener un amortiguador que es 30 a 40% más ligero que los amortiguadores clásicos, y 30 a 40% menos voluminoso (1500 cm para el volumen de fluido homogéneo (aceite) en las cámaras de trabajo de un amortiguador tradicional, a comparar con 12 a 15 cm para el volumen de fluido heterogéneo en un amortiguador según la invención).
Finalmente, el amortiguador según la invención permite considerar un funcionamiento en una banda de frecuencia que va hasta 30 Hertzios y más, cuando un amortiguador clásico va poco más allá de 6 hertzios.
Los campos de aplicación de la invención son muy numerosos, y se pueden citar a título de ejemplos no limitativos los vehículos automóviles, los vehículos ferroviarios, los topes fijos ferroviarios, los trenes de aterrizaje de aeronaves, los soportes de motores, las protecciones anti-vibraciones diversas (incluso para las ondas acústicas), los sistemas parasísmicos y los acoplamientos de módulos cósmicos.

Claims (26)

1. Amortiguador de alto poder disipativo, del tipo que comprende un conjunto vástago-pistón (2, 3) que desliza en un cilindro (4) delimitando por ambas partes del pistón (3) una cámara de trabajo (5.1; 5.2) que contiene un fluido hidráulico, dicho conjunto vástago-pistón está adaptado para unirse a una fuente de perturbaciones exteriores (SP) y dicho cilindro a una estructura a proteger (S), caracterizado porque:
- cada cámara de trabajo (5.1; 5.2) comunica permanentemente con una cámaraasociada (6.1; 6.2) que contiene una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía constituida por al menos una matriz capilar-porosa (9) y un líquido asociado (9') respecto al cual dicha matriz es liofoba;
- cada cámara de trabajo (5.1; 5.2) comunica además con una cámara común (7) mediante un sistema de válvula asociado (8.1; 8.2), dicho sistema incluyendo un medio antiretorno (8.11; 8.21) que asegura automáticamente el cierre de la cámara de trabajo concernida durante la comprensión, y la abertura de dicha cámara durante la distensión, dicha cámara común (7) constituye una cámara de compensación asegurando la continuidad del fluido hidráulico durante los desplazamientos del conjunto vástago-pistón (2, 3) en el cilindro (4).
2. Amortiguador según la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido hidráulico que ocupa las cámaras de trabajo (5.1; 5.2) es idéntico al líquido de las estructuras heterogéneas (9, 9') de absorción-disipación de energía.
3. Amortiguador según la reivindicación 1, caracterizado porque cada estructura heterogénea (9, 9') de absorción-disipación de energía está confinada en un alojamiento estanco deformable, siendo entonces el fluido que ocupa las cámaras de trabajo (5.1; 5.2) un fluido tecnológico tradicional.
4. Amortiguador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el conjunto vástago-pistón (12; 112; 212) comprende un vástago que es hueco por ambas partes del pistón, cada parte hueca delimita interiormente una cámara que contiene una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía encerrada en una envoltura estanca flexible.
5. Amortiguador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el conjunto vástago-pistón comprende un vástago que es lleno por ambas partes del pistón, y dicho amortiguador comprende unas cámaras conteniendo una estructura heterogénea de absorción-disipación de energía encerrada en una envoltura estanca flexible, que están entonces dispuestas alrededor del cilindro, en el interior de una caja común.
6. Amortiguador según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, caracterizado porque el vástago-pistón (12) está constituido de dos partes (14, 15) de mismo diámetro exterior.
7. Amortiguador según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, caracterizado porque el vástago-pistón (112; 212) está constituido de dos partes de diámetros exteriores diferentes, estando la parte de mayor diámetro del lado de la estructura a proteger, y estando la parte de menor diámetro del lado de la fuente de perturbaciones exteriores.
8. Amortiguador según la reivindicación 4, caracterizado porque cada envoltura estanca flexible (50; 60) está enganchada al fondo (14.2; 15.2) de la cámara interior asociada (20; 21) del vástago-pistón (12).
9. Amortiguador según la reivindicación 5, caracterizado porque cada envoltura estanca flexible está enganchada a la pared interna de la caja común.
10. Amortiguador según la reivindicación 5, caracterizado porque cada envoltura estanca flexible está en suspensión libre en una caja lateral asociada rígidamente solidaria a la caja central y en comunicación con ésta por una ventana asociada.
11. Amortiguador según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, caracterizado porque cada envoltura estanca flexible (150, 160; 250,260) está en suspensión libre en la cámara interior asociada del vástago-pistón.
12. Amortiguador según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las matrices capilar-porosas (51, 61; 151, 161; 251, 261) son idénticas topológicamente y geométricamente por ambas partes del pistón, siendo cada matriz uni- o pluriporosa en función de la dureza deseada del amortiguador.
13. Amortiguador según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las matrices capilar-porosas (51,61; 151, 161; 251,261) son diferentes topológicamente y geométricamente por ambas partes del pistón, siendo cada matriz uni-o pluriporosa en función de la dureza deseada del amortiguador.
14. Amortiguador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los líquidos no mojantes (52, 62; 152, 162; 252, 262) tienen unas características idénticas de tensión superficial por ambas partes del pistón.
15. Amortiguador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los líquidos no mojantes (52, 62; 152, 162; 252, 262) tienen características diferentes de tensión superficial por ambas partes del pistón.
16. Amortiguador según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la cámara común de compensación (30; 130; 230) es de pared flexible de manera a presentar un volumen variable.
17. Amortiguador según las reivindicaciones 4 y 16, caracterizado porque la pared flexible (31) rodea una parte central del cilindro (11), de manera a delimitar una cámara anular constituyendo la cámara de compensación (30).
18. Amortiguador según las reivindicaciones 4 y 16, caracterizado porque la cámara común de compensación (130; 230) de pared flexible está practicada en el interior del pistón que está previsto hueco.
19. Amortiguador según las reivindicaciones 4 y 16, caracterizado porque la cámara común de compensación de pared flexible es una cámara anular practicada a la extremidad de la caja común.
20. Amortiguador según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la cámara común de compensación (7) es de pared rígida, y presenta un fondo (7', 7'',7''') móvil o deformable asociado a un órgano elástico.
21. Amortiguador según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque el sistema de válvula (32; 33;) asociado a cada cámara de trabajo incluye un estrangulador (34; 36) determinando un orificio calibrado (38; 39) para el paso del fluido hidráulico que viene de la cámara común de compensación (30).
22. Amortiguador según la reivindicación 21, caracterizado porque cada estrangulador (34; 36) es regulable individualmente, y puede en particular acuñarse a una posición tal que el valor máximo de la resistencia hidráulica de dicho estrangulador corresponda al valor de la presión capilar de intrusión del líquido (52; 62) en los poros de la matriz asociada (51; 61).
23. Amortiguador según las reivindicaciones 1 y 17, caracterizado porque el medio antiretorno del sistema de válvula (32; 33) asociado a cada cámara de trabajo comprende un collar plano deformable (40; 41), cuyos dos brazos pueden obturar unos orificios radiales (24; 25) del cilindro (11) que comunican por unos canales respectivos (22; 23) con la cámara común de compensación (30).
24. Amortiguador según la reivindicación 1, y la reivindicación 18 o la reivindicación 19, caracterizado porque el medio antiretorno del sistema de válvula (132, 133; 232, 233) asociado a cada cámara de trabajo comprende unas chapeletas móviles eventualmente cargadas por un resorte asociado.
25. Amortiguador según la reivindicación 24, caracterizado porque las chapeletas móviles (232, 233) están practicadas a las extremidades de un tubo central (232') desembocando en el pistón hueco (213) por unos orificios asociados (232''), conteniendo la cámara de compensación (230) un soplador toroidal de aire rodeando dicho tubo.
26. Amortiguador según la reivindicación 24 o la reivindicación 25, caracterizado porque las chapeletas móviles (132, 133; 232, 233) presentan un paso central (138, 139; 238, 239) formando orificio calibrado.
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10142709A1 (de) * 2001-08-31 2003-11-20 Maurer Friedrich Soehne Kraftabsorptionsvorrichtung
KR20030004227A (ko) * 2002-12-04 2003-01-14 강범수 나노미터크기의 다공질 입자를 이용한 에너지 감쇄장치
DE10347219A1 (de) * 2003-10-10 2005-05-12 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Schwingungsdämpfung
JP4645014B2 (ja) * 2003-10-15 2011-03-09 卓三 岩壷 コロイダルダンパ
SE529042C2 (sv) * 2004-12-06 2007-04-17 Oehlins Racing Ab Teleskopgaffelben
US8734941B2 (en) * 2004-12-06 2014-05-27 Yu Qiao Use of chemical admixtures as promotors, recovery agents
US8770359B2 (en) 2006-09-06 2014-07-08 School Juridical Person Of Fukuoka Kogyo Daigaku Colloidal damper
JP4981576B2 (ja) * 2006-09-14 2012-07-25 ポリマテック株式会社 粘性流体封入ダンパー
DE102006045236A1 (de) * 2006-09-26 2008-04-03 Zf Friedrichshafen Ag Geräuschoptimierter Schwingungsdämpfer
US8317002B2 (en) * 2006-12-08 2012-11-27 The Regents Of The University Of California System of smart colloidal dampers with controllable damping curves using magnetic field and method of using the same
ATE467066T1 (de) * 2007-02-13 2010-05-15 Delphi Tech Inc VERFAHREN ZUR VERNICHTUNG VON STOSSBELASTUNGEN HYDRAULISCHER STOßDÄMPFER
JP5066395B2 (ja) 2007-06-14 2012-11-07 学校法人福岡工業大学 アクティブ制御コロイダルダンパ
JP4898634B2 (ja) * 2007-11-13 2012-03-21 カヤバ工業株式会社 車両用緩衝器
GB2458456B (en) * 2008-03-15 2010-08-25 Tech Suspension Ltd K Adjustable piston damper to fit in an OEM telescopic suspension fork
ITVR20080122A1 (it) * 2008-11-06 2010-05-07 Alessandro Todeschini Ammortizzatore regolabile
JP5110118B2 (ja) * 2010-05-06 2012-12-26 卓三 岩壷 コロイダルダンパ
CA2711199C (en) * 2010-07-29 2013-11-12 Messier-Dowty Inc. Hydraulic shimmy damper for aircraft landing gear
FR2964434B1 (fr) * 2010-09-07 2012-08-24 Walden Associates Ltd S A Amortisseur a haut pouvoir dissipatif et pratiquement sans huile
EP2623817B1 (en) * 2010-09-29 2017-12-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Colloidal damper
JP2012097853A (ja) * 2010-11-03 2012-05-24 Toyota Motor Corp コロイダルダンパ
JP5614245B2 (ja) * 2010-11-04 2014-10-29 トヨタ自動車株式会社 標準シリンダ長調整方法
JP5614247B2 (ja) * 2010-11-04 2014-10-29 トヨタ自動車株式会社 シリンダ装置
JP5625790B2 (ja) * 2010-11-17 2014-11-19 トヨタ自動車株式会社 シリンダ装置
JP5920688B2 (ja) * 2011-04-07 2016-05-18 学校法人福岡工業大学 コロイダルダンパー
US8579311B2 (en) * 2011-05-12 2013-11-12 GM Global Technology Operations LLC Wheel mass damper assembly
JP5637306B2 (ja) * 2011-05-17 2014-12-10 トヨタ自動車株式会社 シリンダ装置設計方法
FR2976030B1 (fr) 2011-05-30 2014-03-21 Univ Haute Alsace Procede pour le stockage d'energie haute pression par solvatation/desolvatation et dispositif de stockage associe
FR2981707B1 (fr) * 2011-10-24 2013-12-20 Astrium Sas Verin electrique comprenant des moyens de limitation d'effort et lanceur spatial comprenant une tuyere supportee par un tel verin
TWI588379B (zh) * 2013-12-02 2017-06-21 財團法人國家實驗研究院 微奈米流體阻尼器
DE102014101090B4 (de) 2014-01-29 2019-01-03 Reinhold Schulte Stromabnehmer-Feder-Dämpfer-Baueinheit
US8939706B1 (en) 2014-02-25 2015-01-27 Siemens Energy, Inc. Turbine abradable layer with progressive wear zone having a frangible or pixelated nib surface
CA2979660A1 (en) * 2015-03-15 2016-09-22 Holmes Solutions Limited Partnership An energy transfer apparatus and method of use
AU2016233994A1 (en) * 2015-03-15 2017-10-12 Holmes Solutions Limited Partnership A fluid circuit device
WO2016176303A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-03 Conocophillips Company Downhole inertial mass system
NO341043B1 (no) * 2016-04-22 2017-08-14 Tech Damper As Subsea demperstag
US9890828B1 (en) * 2016-10-28 2018-02-13 Teraflex, Inc. Through-shaft steering damper
US10442384B2 (en) * 2017-04-12 2019-10-15 Ford Global Technologies, Llc Energy-absorbing knee bolster
JP6869091B2 (ja) * 2017-04-27 2021-05-12 日立Astemo株式会社 シリンダ装置
DE102017209609B4 (de) * 2017-06-07 2021-11-25 Zf Friedrichshafen Ag Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft
US10549803B2 (en) 2017-06-30 2020-02-04 Sram, Llc Seat post assembly
US10457386B2 (en) 2017-07-13 2019-10-29 Goodrich Corporation Hydraulic shimmy damper
CN108591339B (zh) * 2018-05-24 2023-07-07 太原科技大学 一种液滴弹簧隔振装置及其隔振方法
FR3081945B1 (fr) * 2018-05-31 2020-09-18 Arianegroup Sas Systeme de separation¨ponctuel electromecanique
CN111188865B (zh) * 2020-02-17 2021-08-20 常州机电职业技术学院 一种带刚度调节装置的液压阻尼器
KR102237175B1 (ko) * 2020-12-09 2021-04-07 유니슨에이치케이알 주식회사 배관계 충격완충장치
CN114135615B (zh) * 2021-12-01 2023-11-21 中车制动***有限公司 气液缓冲吸能装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR85116E (fr) * 1964-01-17 1965-06-18 Suspension à fluide pour véhicules ou autre utilisation ainsi que les véhicules munis de ces suspensions
US4011929A (en) * 1975-05-02 1977-03-15 General Electric Company Dampening device using a silicone rubber
FR2478763A1 (fr) * 1980-03-19 1981-09-25 Creusot Loire Dissipateur hydraulique d'energie
JPS62261728A (ja) * 1986-05-09 1987-11-13 Kiyuubitsuku Eng:Kk ベロ−ズ型振動吸収器
SE467366B (sv) * 1987-05-14 1992-07-06 Geologoproutshvatelno Predpr Stoetabsorberingsanordning vid borrning foer geologiskt prospekteringsarbete
FR2728037B1 (fr) * 1994-12-09 1997-05-30 Dld International Structure heterogene d'accumulation ou de dissipation d'energie, procedes d'utilisation d'une telle structure, et appareils associes d'accumulation ou de dissipation d'energie
GB2300892A (en) * 1995-05-16 1996-11-20 Lotus Car A damper for a vehicle suspension system
US5632206A (en) * 1995-07-14 1997-05-27 Mid-West Conveyor Company, Inc. Adjustable cushioned tow bar for power and free conveyor
US5875875A (en) * 1996-11-05 1999-03-02 Knotts; Stephen Eric Shock isolator and absorber apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
AU3557501A (en) 2001-08-07
BR0107896B1 (pt) 2010-02-09
DE60101727T2 (de) 2004-12-02
CO5300478A1 (es) 2003-07-31
EP1250539A1 (fr) 2002-10-23
CA2397569A1 (fr) 2001-08-02
BR0107896A (pt) 2002-11-05
MXPA02006824A (es) 2005-07-01
TR200400319T4 (tr) 2004-03-22
US20030010587A1 (en) 2003-01-16
JP2003521646A (ja) 2003-07-15
CN1208564C (zh) 2005-06-29
TW554145B (en) 2003-09-21
KR100476184B1 (ko) 2005-03-16
ATE257559T1 (de) 2004-01-15
PT1250539E (pt) 2004-05-31
RU2002122767A (ru) 2004-02-20
FR2804188B1 (fr) 2002-05-03
CA2397569C (fr) 2005-06-21
DE60101727D1 (de) 2004-02-12
AU761074B2 (en) 2003-05-29
JP4050514B2 (ja) 2008-02-20
KR20020070514A (ko) 2002-09-09
US6615959B2 (en) 2003-09-09
CN1396990A (zh) 2003-02-12
FR2804188A1 (fr) 2001-07-27
RU2248478C2 (ru) 2005-03-20
EP1250539B1 (fr) 2004-01-07
WO2001055616A1 (fr) 2001-08-02
PE20020087A1 (es) 2002-02-14

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