ES2711653T3 - Amortiguador de suspensión hidráulica - Google Patents
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Abstract
Un amortiguador hidráulico (3), en particular un amortiguador de suspensión de vehículo motorizado, que comprende: un tubo (4) un conjunto (5) de pistón dispuesto de forma deslizante dentro del tubo (4) y unido a un vástago (6) del pistón conducido fuera del tubo a través de una guía (7) cerrada herméticamente del vástago del pistón ubicada en el extremo del tubo (4), en donde una cámara (8) de rebote llena de líquido de trabajo se define entre dicha guía (7) del vástago del pistón y dicho conjunto (5) de pistón; un conjunto (13) de válvula adicional, en el que una cámara (9) de compresión llena de líquido de trabajo se define entre dicho conjunto (5) de pistón y dicho conjunto (13) de válvula adicional; un tabique (10) deslizable, en donde una cámara (14) de compensación adicional llena con líquido de trabajo se define entre dicho conjunto (13) de válvula adicional y un lado de dicho tabique (10) deslizable; una cámara (11) de gas llena de gas presurizado y definida en el otro lado de dicho tabique (10) deslizable; en donde dicho conjunto (5) de pistón está provisto de válvulas (51) de rebote y válvulas (52) de compresión para controlar el flujo de líquido de trabajo que pasa entre dicha cámara (8) de rebote y dicha cámara (9) de compresión, respectivamente, durante la carrera de rebote y de compresión del amortiguador, y dicho conjunto (13) de válvula adicional está provisto de una válvula (131) de rebote y una válvula (132) de compresión para controlar el flujo de líquido de trabajo que pasa entre dicha cámara (14) de compensación adicional y dicha cámara (9) de compresión, respectivamente, durante los tramos de rebote y compresión del ciclo de carrera del amortiguador, en donde está provisto de un conjunto (15) de cámara adicional, en el que un extremo de dicho conjunto (15) de cámara adicional está unido a dicho conjunto (5) de pistón deslizable o a dicho vástago (6) del pistón en su lado de compresión y el otro extremo de dicho conjunto (15) de cámara adicional termina con dicho conjunto (13) de válvula adicional, en donde dicha cámara (11) de gas presurizado y dicha cámara (14) de compensación adicional están ubicadas dentro de dicho conjunto (15) de cámara adicional y están separadas por dicho tabique (10) deslizable, caracterizado por que dicho conjunto de cámara (15) adicional es un subconjunto separado del amortiguador (3) ensamblado independientemente y lleno con un gas presurizado.
Description
DESCRIPCION
Amortiguador de suspension hidraulica
La invencion se refiere a un amortiguador hidraulico, en particular un amortiguador de suspension de vetnculo de motor, que comprende: un tubo; un conjunto de piston dispuesto de forma deslizable dentro del tubo y unido a un vastago del piston conducido fuera del tubo a traves de una grna cerrada hermeticamente del vastago del piston ubicada en el extremo del tubo, en donde se define una camara de rebote llena de lfquido de trabajo entre dicha grna de vastago del piston y dicho conjunto de piston; un conjunto de valvula adicional, en el que se define una camara de compresion llena de lfquido de trabajo entre dicho conjunto de piston y dicho conjunto de valvula adicional; un tabique deslizable, en el que se define una camara de compensacion adicional llena de lfquido de trabajo entre dicho conjunto de valvula adicional y un lado de dicho tabique deslizable; una camara de gas llena de gas presurizado y definida en el otro lado de dicho tabique deslizable; en el que dicho conjunto de piston esta provisto de una valvula de rebote y una valvula de compresion para controlar el flujo de lfquido de trabajo que pasa entre dicha camara de compresion y dicha camara de rebote, respectivamente, durante la carrera de rebote y de compresion del amortiguador, y dicho conjunto de valvula adicional esta provisto de valvula de rebote y de valvula de compresion para controlar el flujo de lfquido de trabajo que pasa entre dicha camara de compensacion adicional y dicha camara de compresion, respectivamente, durante la carrera de rebote y de compresion del amortiguador.
Antecedentes de la invencion
Los amortiguadores de las caractensticas anteriores se conocen a partir del estado de la tecnica como amortiguadores de doble tubo. Proporcionan excelentes capacidades de ajuste que permiten un ajuste independiente tanto de las valvulas de un conjunto de piston deslizable como de las valvulas de un conjunto de valvula de base adicional que, en el caso de amortiguadores de doble tubo, se encuentra localizada en el extremo inferior del tubo principal. Los amortiguadores de doble tubo tambien requieren una presion relativamente baja del gas presurizado, lo que da como resultado una presion interna relativamente baja del lfquido de trabajo que llena el amortiguador, lo que induce una fuerza de friccion relativamente baja entre un vastago de piston y un cierre hermetico de grna de vastago. Ademas, el tubo externo no se utiliza para guiar el conjunto del piston deslizable. Por lo tanto, las posibles deformaciones del tubo externo, en particular en la zona inferior del amortiguador, donde normalmente se fija a la rotula de la direccion de una suspension del vetnculo, no influyen en el funcionamiento del amortiguador. Ademas, el conjunto del piston esta disenado para no alcanzar esta zona inferior del tubo externo en su movimiento de deslizamiento.
No obstante, los amortiguadores de doble tubo tambien tienen algunas desventajas debido a su estructura compleja, tales como entre otras la necesidad de proporcionar un conjunto de valvula de base y una grna de vastago de una construccion que permita el soporte del tubo externo.
Estas desventajas de los amortiguadores de doble tubo se han eliminado substancialmente en amortiguadores de un solo tubo en los que las tres camaras, es decir, una camara de rebote, una camara de compresion y una camara de gas, estan dispuestas en serie en un solo tubo. Los amortiguadores de un solo tubo carecen de un conjunto de valvula adicional y de una camara de compensacion adicional. Se proporciona un tabique deslizable entre la camara de compresion y la camara de gas.
Sin embargo, surgen otros problemas. Se requiere una mayor presion en las camaras del amortiguador para eliminar el libre desplazamiento de un tabique deslizable sin fuerza de amortiguacion generada por las valvulas del conjunto del piston (un llamado "efecto de carrera sin amortiguamiento"). Este aumento de presion a su vez requiere un mejor cierre hermetico de la grna del vastago del piston lo que a su vez genera mayores fuerzas de friccion entre el vastago del piston y el cierre hermetico de la grna del vastago. Ademas, la longitud del amortiguador aumenta ya que la camara de gas esta colocada en serie con la camara de compresion a lo largo del eje longitudinal del amortiguador. Ademas, existe una cierta zona muerta en el extremo de la camara de gas donde las posibles deformaciones del tubo principal (que en este caso tambien es un tubo externo) podnan provocar un bloqueo del tabique deslizable o, de otro modo, limitar su movimiento de deslizamiento. Finalmente, los amortiguadores de un solo tubo a menudo proporcionan capacidades de ajuste significativamente limitadas en comparacion con los amortiguadores de doble tubo.
Aun otra desventaja comun de los dos tipos de amortiguadores mencionados anteriormente es la necesidad de llenar la camara de gas con un gas presurizado, cuyo proceso depende del proceso de llenado del amortiguador con un lfquido de trabajo.
El objeto de la presente invencion ha sido proporcionar un amortiguador hidraulico que retuviera todas las ventajas antes mencionadas de un amortiguador de doble tubo junto con la simplicidad de la construccion provista por un amortiguador de un solo tubo.
Los inventores descubrieron que lograr estos objetivos es posible desviando el flujo de lfquido de trabajo radialmente hacia dentro de la camara de compresion (en lugar de radialmente hacia afuera como en los amortiguadores de doble tubo).
La publicacion de patente FR 1.069.128 A describe un amortiguador hidraulico que comprende una camara de reserva roscada al extremo del vastago del piston con un paso anular previsto entre la cara lateral de la camara de reserva y
la pared del tubo del amortiguador. La base de esta camara de reserva tiene externamente una forma convexa para, entre otras cosas, recoger la emulsion y el aire contenido en la camara de compresion del amortiguador y asf facilitar su acceso a la camara de reserva. La base de la camara de reserva tambien esta provista de un canal con una seccion transversal muy pequena que permite un flujo libre de aire hacia la camara de reserva. Un tabique de plastico flexible esta dispuesto dentro de la camara de reserva y fijado elasticamente a un elemento hueco cilmdrico provisto de orificios y fijado a la base de la camara de reserva. El tabique limita las perturbaciones del fluido dentro de la camara de reserva.
Compendio de la invencion
Por lo tanto, un amortiguador del tipo mencionado al principio, segun la presente invencion se caracteriza porque esta provisto de un conjunto de camara adicional, en el que un extremo de dicho conjunto de camara adicional esta unido a dicho conjunto de piston deslizable o a dicho vastago de piston, en el lado de compresion del mismo, y el otro extremo de dicho conjunto de camara adicional se termina con dicho conjunto de valvula adicional, en donde dicha camara de gas presurizado y dicha camara de compensacion adicional estan ubicadas dentro de dicho conjunto de camara adicional y estan separadas por dicho tabique deslizable, en donde dicho conjunto de camara adicional es un subconjunto separado del amortiguador, ensamblado de manera independiente y lleno de un gas presurizado.
Preferiblemente, el amortiguador de la presente invencion es un amortiguador de un solo tubo. Esto permite lograr la simplicidad de la construccion del amortiguador, aunque el conjunto de camara adicional obviamente tambien se puede usar como un complemento adicional para el ajuste en un amortiguador de doble tubo, por ejemplo, para proporcionar opciones de ajuste adicionales.
Preferiblemente, dicho conjunto de camara adicional comprende un cuerpo uniforme, preferiblemente enroscado al extremo del vastago del piston. Esto proporciona un metodo economico para fabricar el conjunto de la camara en un simple proceso de estampado.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se describira y explicara a continuacion en relacion con los dibujos adjuntos, en los cuales:
La Fig. 1 es una vista esquematica en seccion transversal de un amortiguador de un solo tubo tfpico conocido del estado de la tecnica;
La Fig. 2 es una vista esquematica en seccion transversal de un amortiguador de tubo doble tfpico conocido por el estado de la tecnica;
La Fig. 3 es una vista esquematica en seccion transversal de una realizacion de un amortiguador segun la presente invencion;
La Fig. 4 una vista en seccion transversal detallada de la realizacion de un conjunto de camara adicional segun la presente invencion, y
La Fig. 5 es una vista en perspectiva esquematica de un fragmento de una suspension tfpica de un vehmulo.
Descripcion detallada de realizaciones preferidas
Un amortiguador 1 hidraulico que se muestra en parte en la Fig. 1 es un ejemplo de un amortiguador hidraulico de un solo tubo que puede emplearse en una suspension 200 de vehmulo presentada en la Fig. 5. Se muestra casi completamente extendida en su posicion cerca del final de la carrera de rebote y comprende un tubo 4 cilmdrico principal dentro del cual un conjunto 5 de piston esta dispuesto de manera deslizante. El conjunto 5 de piston esta unido a un vastago 6 de piston conducido fuera del tubo 4 principal a traves de una grna 7 cerrada hermeticamente del vastago del piston ubicada en el extremo del tubo. El otro extremo (no mostrado) del vastago 6 del piston se puede conectar al soporte 202 superior de la suspension 200 del vehmulo. El extremo opuesto del tubo 4 esta provisto de un medio 16 de fijacion, en forma de un soporte con dos orificios 161 de montaje, aptos para fijar el amortiguador 1 a la rotula de la direccion o a un brazo oscilante que soporta la rueda 205 del vehmulo.
Las lmeas de flecha arqueadas que van desde la camara 8 de rebote hasta el cierre hermetico de la grna 7 del vastago del piston simbolizan esquematicamente una fuerza de friccion entre la grna del vastago 6 y el cierre hermetico , que resulta de una reaccion de la presion del amortiguador interno a la hermeticidad de la grna.
Una camara 8 de rebote llena de lfquido de trabajo se define entre la grna 7 del vastago del piston y el conjunto 5 del piston. Un tabique 10 deslizable esta dispuesto en el otro extremo del amortiguador 1. Una camara 9 de compresion llena de lfquido de trabajo se define entre el conjunto 5 del piston y el tabique 10 deslizable. El gas presurizado llena el espacio en el otro lado del tabique 10 deslizable que define una camara 11 de gas.
El termino "rebote", como se usa en esta memoria descriptiva con referencia a elementos particulares del amortiguador, denota estos elementos o estas partes de elementos particulares que apuntan hacia el vastago del piston o, en el caso de una direccion de flujo del lfquido de trabajo, se refiere a esta direccion de flujo que tiene lugar durante la carrera de rebote de un amortiguador. De manera similar, el termino "compresion", como se usa en este documento con
referencia a elementos particulares del amortiguador, denota estos elementos o partes de elementos que apuntan en una direccion opuesta al vastago del piston o, en el caso de una direccion de flujo del lfquido de trabajo, se refiere a esta direccion de flujo que tiene lugar durante la carrera de compresion de un amortiguador.
El conjunto 5 del piston esta provisto de valvulas de rebote 51 y de compresion 52 para controlar el flujo de lfquido de trabajo que pasa entre la camara 9 de compresion y la camara 8 de rebote, respectivamente, durante la carrera de rebote y de compresion del amortiguador. Cada valvula 51 y 52 comprende una serie de canales de flujo dispuestos formando angulos iguales sobre el penmetro del conjunto 5 del piston y un numero de discos elasticos desplazables que cubren esos canales y se desvfan bajo la presion del lfquido de trabajo. El numero, la forma, el diametro y el grosor de los discos, asf como el numero y el area de la seccion transversal de los canales constituyen, entre otros, los parametros que pueden utilizarse para influir en las caractensticas de los amortiguadores.
Como se muestra, las fuerzas o vibraciones transformadas al soporte 16 pueden provocar deformaciones del tubo amortiguador en la zona del soporte 16. Estas deformaciones, a su vez, pueden provocar bloqueos en el tabique 10 deslizable o, de otro modo, limitar su movimiento deslizante, lo que debe tenerse en cuenta al disenar el amortiguador.
Los numeros de referencia anteriores y posteriores de los elementos que realizan las mismas o similares funciones siguen siendo los mismos, como en la Fig. 1
La Fig. 2 ilustra un ejemplo de un amortiguador hidraulico 2 de doble tubo que comprende el tubo 4 principal y un tubo 12 externo. Como se muestra, el amortiguador 2 esta provisto de un conjunto 13 de valvula adicional, comunmente denominado conjunto de valvula de base y fijado en el extremo del tubo 4 principal. Una camara 9 de compresion llena de lfquido de trabajo se define entre el conjunto 5 del piston y el conjunto 13 de valvula de base, en donde una camara 14 de compensacion adicional llena de lfquido de trabajo se define entre el conjunto 13 de valvula de base y un tabique 10 deslizable en forma de anillo dispuesto entre el tubo 4 principal y el tubo 12 externo.
El conjunto 13 de valvula adicional esta provisto de valvulas de rebote 131 y de compresion 132 para controlar el flujo de lfquido de trabajo que pasa entre la camara 14 de compensacion adicional y la camara 9 de compresion, respectivamente, durante la carrera de rebote y de compresion del amortiguador. De manera similar, como en el caso del conjunto 5 de piston, las valvulas 131 y 132 comprenden una serie de canales de flujo dispuestos formando angulos iguales sobre el penmetro del cuerpo del conjunto 13 de valvula adicional y una serie de discos elasticos desplazables que cubren esos canales y se desvfan bajo la presion del lfquido de trabajo. De manera similar, como en el caso de las valvulas 51 y 52 del conjunto 5 del piston, las valvulas 131 y 132 del conjunto 13 de valvula adicional proporcionan parametros adicionales que pueden usarse para influir en la caractenstica del amortiguador.
En un amortiguador de este tipo, una camara 11 de gas llena de gas presurizado se define en el otro lado del tabique 10 deslizable y esta delimitada ademas por la superficie radialmente externa del tubo 4 principal, la superficie radialmente interna del tubo 12 externo y la superficie axialmente interna de la grna 7 del vastago de piston.
Las lrneas de flecha entre la camara 9 de compresion y la camara 14 de compensacion adicional representan esquematicamente el flujo de lfquido de trabajo hacia adentro y hacia afuera radialmente a traves del conjunto 13 de valvula adicional entre las camaras 9 y 14, respectivamente, durante la carrera de rebote y de compresion del amortiguador. En otras palabras, en un amortiguador de doble tubo, una trayectoria de flujo de lfquido de trabajo a traves del conjunto 13 de valvula adicional se extiende hacia afuera en relacion con el eje del tubo 4 principal.
Una realizacion de un amortiguador 3 segun la presente invencion se ilustra en la Fig. 3. Como se muestra, el amortiguador 3 comprende solo un tubo 2 principal, por lo que en este contexto es un amortiguador de tipo de un solo tubo. No obstante, el amortiguador 3 esta provisto adicionalmente de un conjunto 15 de camara adicional unido en un extremo al extremo de un vastago 6 del piston debajo de un conjunto 5 de piston deslizante. El conjunto 15 de camara termina en el otro extremo con un conjunto 13 de valvula adicional y comprende un tabique 10 deslizable que hace un ajuste deslizante en la superficie radialmente interior del conjunto 15. El tabique 10 divide el interior del conjunto 15 de camara en una camara 11 de gas presurizada, en la seccion superior del conjunto 15 de camara, y una camara 14 de compensacion en la seccion inferior del conjunto 15. El conjunto 13 de valvula adicional esta provisto de valvulas de rebote 131 y de compresion 132 para controlar el flujo de lfquido de trabajo que pasa entre la camara 14 de compensacion adicional y la camara 9 de compresion, respectivamente, durante el ciclo de carrera de rebote y de compresion del amortiguador.
En comparacion con el amortiguador 2 de doble tubo de la Fig. 2, en el amortiguador 3, el lfquido de trabajo fluye a traves del conjunto 13 de valvula adicional durante la compresion y la camara de rebote radialmente hacia adentro con respecto al tubo 4 principal.
La Fig. 4 presenta una vista ampliada del conjunto 15 de camara adicional del amortiguador 3 mostrado en la Fig. 3. El cuerpo 151 del conjunto tiene la forma de un elemento simple y uniforme en forma de copa provisto en la parte superior de un rebaje 152 interior, cilmdrico y roscado para recibir y ser unido de manera fija a un extremo roscado del vastago 6 del piston. El cuerpo 151 esta abierto en la parte inferior y esta provisto de una rosca 153 interna en su superficie interna.
El cuerpo 133 del conjunto 13 de valvula adicional se enrosca en una rosca 153 interna. Tanto la valvula 132 de compresion como la valvula 131 de rebote comprenden una serie de canales pasantes dispuestos formando un angulo igual sobre el penmetro del cuerpo 133 y un numero de discos elasticos desplazables que cubren esos canales y se desvfan bajo la presion del Kquido de trabajo.
El tabique 10 hace un ajuste deslizante con la superficie interior del cuerpo 151 del conjunto 15 de camara adicional. Dado que no hay fuerzas externas que actuen sobre el conjunto 15 de camara adicional mientras el amortiguador esta funcionando, no se produciran deformaciones y el movimiento de deslizamiento del tabique 10 no esta limitado en absoluto.
En el contexto del proceso de montaje del amortiguador, el conjunto 15 de camara adicional de acuerdo con la presente invencion constituye un subconjunto separado que puede ser ensamblado preliminar e independientemente y llenado con un gas presurizado y posteriormente enroscado en el extremo roscado del vastago 6 del piston.
La Fig. 5 ilustra esquematicamente un fragmento de una suspension 200 de vehfculo unida a un chasis 201 de vehfculo por medio de un soporte 202 superior y una serie de tornillos 203 dispuestos en la periferia de la superficie superior del soporte 202 superior. El soporte 202 superior esta conectado a un resorte 204 helicoidal y a un vastago 6 de un amortiguador, como el fabricado segun los principios de la presente invencion. En el otro extremo, los medios 16 de fijacion fijados al tubo del amortiguador 3 conectan el amortiguador 3 a la rotula de la direccion o a un brazo oscilante que soporta la rueda 205 del vehfculo.
Con el fin de medir la influencia del conjunto de camara de la presente invencion en el rendimiento del amortiguador, los inventores compararon el tfpico amortiguador de un solo tubo conocido de la tecnica anterior, correspondiente al que se muestra en la Fig. 1, correspondiendo el amortiguador fabricado segun la presente invencion, al que se muestra en la Fig. 3.
El procedimiento de ensayo consistio en medir la friccion en la grna del vastago del piston durante la operacion del amortiguador. Las dimensiones caractensticas de los amortiguadores que se estan probando, asf como los resultados del procedimiento de ensayo se enumeran en la Tabla 1.
Tabla 1 - Comparacion de un amortiguador de un solo tubo con un amortiguador segun la invencion
Como se muestra, el amortiguador segun la presente invencion permite una disminucion de la presion en la camara 11 de gas de cinco veces (25 bar frente a 5 bar) en comparacion con un amortiguador de tubo unico, lo que produce una disminucion en la grna 7 del vastago del piston de casi dos veces en la fuerza de friccion (110 N frente a 60 N), lo cual mejora substancialmente la comodidad de conduccion del vetuculo.
Las realizaciones anteriores de la presente invencion son meramente ejemplares. Las figuras no estan necesariamente a escala, y algunas caractensticas pueden estar exageradas o minimizadas. Sin embargo, estos y otros factores no deben considerarse como limitantes del espmtu de la invencion, cuyo alcance pretendido de proteccion se indica en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (3)
1. Un amortiguador hidraulico (3), en particular un amortiguador de suspension de vetnculo motorizado, que comprende:
un tubo (4)
un conjunto (5) de piston dispuesto de forma deslizante dentro del tubo (4) y unido a un vastago (6) del piston conducido fuera del tubo a traves de una gma (7) cerrada hermeticamente del vastago del piston ubicada en el extremo del tubo (4), en donde una camara (8) de rebote llena de lfquido de trabajo se define entre dicha gma (7) del vastago del piston y dicho conjunto (5) de piston; un conjunto (13) de valvula adicional, en el que una camara (9) de compresion llena de lfquido de trabajo se define entre dicho conjunto (5) de piston y dicho conjunto (13) de valvula adicional;
un tabique (10) deslizable, en donde una camara (14) de compensacion adicional llena con lfquido de trabajo se define entre dicho conjunto (13) de valvula adicional y un lado de dicho tabique (10) deslizable;
una camara (11) de gas llena de gas presurizado y definida en el otro lado de dicho tabique (10) deslizable;
en donde
dicho conjunto (5) de piston esta provisto de valvulas (51) de rebote y valvulas (52) de compresion para controlar el flujo de lfquido de trabajo que pasa entre dicha camara (8) de rebote y dicha camara (9) de compresion, respectivamente, durante la carrera de rebote y de compresion del amortiguador, y dicho conjunto (13) de valvula adicional esta provisto de una valvula (131) de rebote y una valvula (132) de compresion para controlar el flujo de lfquido de trabajo que pasa entre dicha camara (14) de compensacion adicional y dicha camara (9) de compresion, respectivamente, durante los tramos de rebote y compresion del ciclo de carrera del amortiguador,
en donde
esta provisto de un conjunto (15) de camara adicional, en el que un extremo de dicho conjunto (15) de camara adicional esta unido a dicho conjunto (5) de piston deslizable o a dicho vastago (6) del piston en su lado de compresion y el otro extremo de dicho conjunto (15) de camara adicional termina con dicho conjunto (13) de valvula adicional, en donde dicha camara (11) de gas presurizado y dicha camara (14) de compensacion adicional estan ubicadas dentro de dicho conjunto (15) de camara adicional y estan separadas por dicho tabique (10) deslizable, caracterizado por que dicho conjunto de camara (15) adicional es un subconjunto separado del amortiguador (3) ensamblado independientemente y lleno con un gas presurizado.
2. El amortiguador hidraulico segun la reivindicacion 1, caracterizado por que es un amortiguador de un solo tubo.
3. El amortiguador hidraulico segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que dicho conjunto (15) de camara adicional comprende un cuerpo (151) uniforme, preferiblemente enroscado en el extremo del vastago (6) del piston.
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