ELEMENTO DE MUELLE HIDRONEUMATICO PARA VEHICULOS AUTOMOVILES, ESPECIALMENTE VEHICULOS SOBRE ORUGAS.

Elemento de muelle hidroneumático para vehículos con dos muelles dispuestos en paralelo uno con otro y configurados como muelles de gas,

caracterizado por una carcasa (1) con un recinto interior cilíndrico en el que están dispuestos dos segmentos tubulares (4, 5) guiados telescópicamente uno dentro de otro en forma desplazable, en donde un primer muelle presenta un pistón anular móvil en la zona de un recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa (figura 1C) y un estado prefijado de expansión elástica parcial, cuyo pistón anular está formado por un tubo exterior (5) y es bloqueado en su movimiento por un tope (1.1) al alcanzarse el estado de expansión elástica parcial, y un segundo muelle operativo a lo largo de toda la extensión del recorrido de muelle presenta un tubo interior (4) guiado telescópicamente en el tubo exterior (5), y la superficie de pistón operativa (5.1) del primer muelle está dispuesta en el tubo exterior (5) y la superficie de pistón operativa (4.1, 4.2) del segundo muelle está dispuesta en el tubo interior (4), y en donde, para su empleo en un vehículo sobre orugas con miras a limitar el recorrido de expansión elástica a elevada temperatura del elemento de muelle y bajo carga estática, el primer muelle es operativo solamente en la zona del recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa y el estado estático del elemento de muelle y está dimensionado de modo que a todas las temperaturas de funcionamiento dicho primer muelle esté en condiciones de expandirse elásticamente bajo carga estática hasta el estado estático y sea desconectado por el tope al sobrepasarse el estado estático, y el segundo muelle está dimensionado también de modo que a todas las temperaturas de funcionamiento y bajo carga estática esté en condiciones de expandirse elásticamente hasta el estado estático, pero no más allá de éste, y en donde el pistón anular va guiado en una cámara de gas (2-2.3), en donde las superficies de pistón operativas (5.1, 4.1, 4.2) de los dos muelles están vueltas hacia la cámara de gas y una primera cámara de líquido (3) está formada entre el tubo interior (4) y la pared interior de la carcasa (1) o la pared interior del tubo exterior (5), y la primera cámara de líquido (3) está unida con una segunda cámara de líquido (3.3) a través de un miembro de amortiguación hidráulico (3.1)

Elemento de muelle hidroneumático para vehículos automóviles, especialmente vehículos sobre orugas.

La invención concierne a un elemento de muelle hidroneumático para vehículos con las características del respectivo preámbulo de las reivindicaciones 1, 2 y 6 independientes. Tales elementos de muelle son en sí conocidos.

En el documento ES 2221514 se describe un cilindro de suspensión oleoneumático que permite mantener prácticamente constante la altura de un vehículo con respecto al suelo, independientemente de que el vehículo circule en vacío o presente una carga considerable.

Este cilindro de suspensión oleoneumático conocido comprende un cilindro hidráulico formado por una envolvente exterior y dos o más pistones telescópicos concéntricos. El cilindro hidráulico está unido por una tubería con un acumulador que presenta una cámara de acumulación para el aceite desalojado por el cilindro hidráulico y una cámara de gas comprimido, estando las dos cámaras separadas una de otra por una membrana elástica. El pistón exterior de los dos pistones telescópicos posee un disco de tope que, después de un recorrido de movimiento prefijado del pistón exterior, descansa sobre el pistón interior y, por tanto, limita el recorrido de movimiento del pistón exterior. Las superficies operativas de los pistones exterior e interior están vueltas hacia el líquido hidráulico. Al aumentar la carga se mueve primero el pistón exterior hasta su desconexión por el disco de tope, a través del cual se transmite entonces el esfuerzo al pistón interior.

Al producirse un calentamiento aumenta la presión dentro de un elemento de muelle hidroneumático de esta clase y el vehículo tiene tendencia a ballestear en mayor medida.

En vehículos sobre orugas se impide el ballesteo por medio de la cadena de orugas. Esto tiene la consecuencia de que la tensión de la cadena puede elevarse hasta valores inadmisibles. Por este motivo, se han tenido que prever hasta ahora medidas en vehículos sobre orugas para impedir una tensión inadmisiblemente alta de la cadena de arrastre. Esto puede efectuarse por medio de tensores de cadena que tienen que ser ajustados nuevamente una y otra vez por la tripulación, o bien tienen que preverse mecanismos mediante los cuales se regule posteriormente la presión en el elemento de muelle durante la marcha. La invención se basa en el problema de configurar un elemento de muelle hidroneumático con las características indicadas en el preámbulo de las reivindicaciones 1, 2 y 6 de modo que, sin mecanismos de medida y regulación adicionales y con independencia de la temperatura, se ajuste dicho elemento en su posición estática para que no sea necesario un reajuste de la tensión de la cadena de arrastre al producirse un calentamiento de ésta.

La solución de este problema se obtiene en principio con las características de la parte caracterizadora de las reivindicaciones 1, 2 y 6 independientes. En las reivindicaciones subordinadas se describen perfeccionamientos ventajosos de la invención.

Una idea básica de la invención consiste en configurar el elemento de muelle de modo que, durante el movimiento de expansión elástica con un recorrido de muelle prefijado, se genere un salto en la curva característica fuerza de muelle-recorrido de muelle del elemento de muelle, mediante el cual se aminore la fuerza del muelle en una cuantía prefijada. Se consigue así que incluso en estado caliente la fuerza disponible no sea suficiente para generar recorridos de expansión elástica inadmisiblemente grandes o tensiones inadmisiblemente altas de la cadena de arrastre.

El principio de solución según la invención parte del conocimiento de que una construcción del elemento de muelle hidroneumático con dos muelles de gas dispuestos en serie o en paralelo uno con otro crea la posibilidad de influir sobre la curva característica de todo el elemento de muelle de modo que en el estado estático se presente un salto de la curva característica que dé lugar a que, cuando el vehículo está en estado de reposo, es decir, bajo carga estática, el elemento de muelle o los hbox{elementos de muelle pasen, a cualquier temperatura de funcionamiento, a un estado estático prefijado.}

Como se describe en las reivindicaciones subordinadas y se explica con ayuda de ejemplos de realización expuestos más adelante, el principio de solución anteriormente citado puede materializarse de maneras diferentes. En formas de realización especialmente sencillas y prácticas se bloquea internamente una parte de las superficies operativas de los pistones durante la expansión elástica en una posición determinada, estando sintonizadas las superficies de los pistones de modo que la fuerza operativa remanente no sea suficiente ni siquiera en estado caliente del elemento de muelle para elevar el vehículo hasta más allá de la posición deseada o para incrementar inadmisiblemente la tensión de la cadena de arrastre.

En lo que sigue se explican con más detalle ejemplos de realización del elemento de muelle hidroneumático según la invención con ayuda de los dibujos adjuntos.

En los dibujos muestran:

La figura 1A, en representación en sección, una primera forma de realización de un elemento de muelle en estado elásticamente expandido;

La figura 1B, en una representación análoga a la figura 1A, el elemento de muelle en estado estático;

La figura 1C, en una representación análoga a la figura 1A, el elemento de muelle en estado elásticamente contraído;

La figura 2A, en una representación análoga a la figura 1A, otra forma de realización de un elemento de muelle hidroneumático en estado elásticamente expandido;

La figura 2B, en una representación análoga a la figura 2A, el elemento de muelle en estado estático;

La figura 2C, en una representación análoga a la figura 2A, el elemento de muelle en estado elásticamente contraído;

La figura 3A, en una representación análoga a la figura 1A, una tercera forma de realización de un elemento de muelle hidroneumático en estado elásticamente expandido;

La figura 3B, en una representación análoga a la figura 3A, el elemento de muelle en estado estático;

La figura 3C, en una representación análoga a la figura 3A, el elemento de muelle en estado elásticamente contraído; y

La figura 4, la curva característica de un elemento de muelle según uno cualquiera de los ejemplos de realización de las figuras 1A a 3C.

El elemento de muelle hidroneumático representado en las figuras 1A a 1C posee una carcasa 1 en la que está dispuesta una cámara de gas que está constituida por varios tramos. El primer tramo 2.3 de la cámara de gas está configurado como un recinto interior cilíndrico de la carcasa 1 en el que va guiado el tubo exterior 5 de dos segmentos tubulares 4 y 5 guiados telescópicamente. El extremo del tubo exterior 5 vuelto hacia el primer tramo 2.3 de la cámara de gas forma la superficie operativa 5.1 de un pistón anular que está configurado como pistón abierto. Esto significa que el primer tramo 2.3 de la cámara de gas está unido con el recinto interior 2 del segmento tubular 4 a través de la abertura de la superficie 5.1 del pistón. Las superficies del pistón vueltas hacia el primer tramo 2.3 de la cámara de gas están divididas en dos porciones, encontrándose una primera porción de superficie prefijada en la pared frontal del tubo exterior 5, mientras que una segunda porción prefijada 4.1 y 4.2 está dispuesta en el tubo interior 4. Cuando el tubo interior 4 está completamente introducido en el tubo exterior 5 (figuras 1B y 1C), este tubo se apoya en un tope interior del tubo exterior 5. Como puede deducirse de los dibujos, el primer tramo 2.3 de la cámara de gas está unido, a través de un canal de unión 2.2, con un segundo tramo 2.1 de la cámara de gas cuyo eje discurre dentro de la carcasa 1 a una distancia prefijada y en dirección paralela con respecto al eje del primer tramo 2.3. Asimismo, en la carcasa 1 está formada una primera cámara de líquido 3 que está configurada como un recinto anular entre el tubo interior 4 y la pared interior de la carcasa 1 o la pared interior del tubo exterior 5. Esta primera cámara de líquido 3 está unida, a través de un canal de unión 3.2 y un miembro de amortiguación hidráulico 3.1, con una segunda cámara de líquido 3.3 que está dispuesta también dentro de la carcasa 1 y cuyo eje discurre paralelamente al eje del primer tramo 2.3 de la cámara de gas. En el ejemplo de realización representado...

1. Elemento de muelle hidroneumático para vehículos con dos muelles dispuestos en paralelo uno con otro y configurados como muelles de gas, caracterizado por una carcasa (1) con un recinto interior cilíndrico en el que están dispuestos dos segmentos tubulares (4, 5) guiados telescópicamente uno dentro de otro en forma desplazable, en donde un primer muelle presenta un pistón anular móvil en la zona de un recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa (figura 1C) y un estado prefijado de expansión elástica parcial, cuyo pistón anular está formado por un tubo exterior (5) y es bloqueado en su movimiento por un tope (1.1) al alcanzarse el estado de expansión elástica parcial, y un segundo muelle operativo a lo largo de toda la extensión del recorrido de muelle presenta un tubo interior (4) guiado telescópicamente en el tubo exterior (5), y la superficie de pistón operativa (5.1) del primer muelle está dispuesta en el tubo exterior (5) y la superficie de pistón operativa (4.1, 4.2) del segundo muelle está dispuesta en el tubo interior (4), y en donde, para su empleo en un vehículo sobre orugas con miras a limitar el recorrido de expansión elástica a elevada temperatura del elemento de muelle y bajo carga estática, el primer muelle es operativo solamente en la zona del recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa y el estado estático del elemento de muelle y está dimensionado de modo que a todas las temperaturas de funcionamiento dicho primer muelle esté en condiciones de expandirse elásticamente bajo carga estática hasta el estado estático y sea desconectado por el tope al sobrepasarse el estado estático, y el segundo muelle está dimensionado también de modo que a todas las temperaturas de funcionamiento y bajo carga estática esté en condiciones de expandirse elásticamente hasta el estado estático, pero no más allá de éste, y en donde el pistón anular va guiado en una cámara de gas (2-2.3), en donde las superficies de pistón operativas (5.1, 4.1, 4.2) de los dos muelles están vueltas hacia la cámara de gas y una primera cámara de líquido (3) está formada entre el tubo interior (4) y la pared interior de la carcasa (1) o la pared interior del tubo exterior (5), y la primera cámara de líquido (3) está unida con una segunda cámara de líquido (3.3) a través de un miembro de amortiguación hidráulico (3.1).

2. Elemento de muelle hidroneumático para vehículos con dos muelles que están configurados como muelles de gas, en donde un primer muelle presenta un pistón (15) móvil en la zona de un recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa (figura 2C) y un estado prefijado de expansión elástica parcial en una cámara de líquido (13), cuyo pistón es bloqueado en su movimiento por un tope (11.1) al alcanzarse el estado de expansión elástica parcial, y un segundo muelle presenta un pistón (14) guiado telescópicamente en el pistón (15) del primer muelle, y la cámara de líquido (13-13.3) está separada de una segunda cámara de líquido (12.1) por un elemento de separación (16), caracterizado porque, para su empleo en un vehículo sobre orugas con miras a limitar el recorrido de expansión elástica a elevada temperatura del elemento de muelle y bajo carga estática, el primer muelle es operativo solamente en la zona del recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa y el estado estático del elemento de muelle y está dimensionado de modo que dicho primer muelle, a todas las temperaturas de funcionamiento, esté en condiciones de expandirse elásticamente bajo carga estática hasta el estado estático y sea desconectado por el tope al sobrepasarse el estado estático, mientras que el segundo muelle está dimensionado de modo que, a todas las temperaturas de funcionamiento y bajo carga estática, no se expanda elásticamente hasta más allá del estado estático, estando dispuestos en serie los muelles primero y segundo y siendo operativo el segundo muelle únicamente en la zona del recorrido del vehículo entre el estado estático y el estado de expansión elástica completa.

3. Elemento de muelle según la reivindicación 2, caracterizado porque el primer muelle presenta un pistón cerrado (15) y el segundo muelle presenta una superficie de pistón (14.1) que está vuelta hacia una primera cámara de gas (12) y que se puede mover en la zona del recorrido de muelle entre el estado estático (figura 2B) y el estado de expansión elástica completa (figura 2A) del elemento de muelle.

4. Elemento de muelle según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el elemento de separación entre la cámara de líquido (13.3) y la segunda cámara de gas (12.1) está realizado en forma de un pistón de separación (16).

5. Elemento de muelle según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado por una carcasa (11) con un recinto interior cilíndrico en el que están dispuestos dos segmentos tubulares (14, 15) guiados telescópicamente uno dentro de otro en forma desplazable, en donde la primera cámara de gas está formada por el recinto interior (12) de los segmentos tubulares y en el extremo interior del tubo exterior cerrado (15) está dispuesta la superficie de pistón operativa (15.1) del primer muelle, y el tubo exterior (15), al alcanzarse el estado estático (figura 2B) del elemento de muelle, corre hacia un tope (11.1) dispuesto en la carcasa (11), y en donde la superficie de pistón operativa (15.1) del primer muelle está vuelta hacia una primera cámara de líquido (13) que está unida, a través de un miembro de amortiguación hidráulico (13.1), con una segunda cámara de líquido (13.3) que está separada de una segunda cámara de gas (12.1) por un pistón de separación móvil (16).

6. Elemento de muelle hidroneumático para vehículos con dos muelles que están configurados como muelles de gas, en donde un primer muelle presenta un pistón (24) móvil en la zona de un recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa (figura 3C) y un estado prefijado de expansión elástica parcial (figura 3B) en una cámara de líquido (23), cuyo pistón es bloqueado en su movimiento por un tope (24.3) al alcanzarse el estado de expansión elástica parcial, y un segundo muelle presenta un pistón (25) que va guiado telescópicamente en el pistón (24) del primer muelle y que tiene su superficie de pistón operativa (25.1) vuelta hacia la cámara de líquido (23), caracterizado porque, para su empleo en un vehículo sobre orugas con miras a limitar el recorrido de expansión elástica a elevada temperatura del elemento de muelle y bajo carga estática, el primer muelle es operativo únicamente en la zona del recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa y el estado estático del elemento de muelle y está dimensionado de modo que, a todas las temperaturas de funcionamiento, esté en condiciones de expandirse elásticamente bajo carga estática hasta el estado estático y sea desconectado por el tope (24.3) al sobrepasarse el estado estático, en donde el primer muelle y el segundo muelle están dispuestos en paralelo uno con respecto a otro y el primer muelle presenta una superficie de pistón (24.1) que está vuelta hacia una primera cámara de gas (22) y que puede moverse en la zona del recorrido de muelle entre el estado de contracción elástica completa (figura 3C) y el estado estático (figura 3B) del elemento de muelle, y el segundo muelle presenta una superficie de pistón (25.1) y una superficie de pistón anular (24.2) que pueden moverse una con respecto a otra, en donde la superficie de pistón anular (24.2) es operativa a lo largo de toda la extensión del recorrido de muelle del elemento de muelle y la superficie de pistón (25.1) es operativa a lo largo de la zona del recorrido de muelle entre el estado estático (figura 3B) y el estado de expansión elástica completa (figura 3A), y el segundo muelle está dimensionado también de tal manera que, a todas las temperaturas de funcionamiento y bajo carga estática, esté en condiciones de expandirse elásticamente hasta el estado estático, pero no hasta más allá de éste (figura 3B).

7. Elemento de muelle según la reivindicación 6, caracterizado por una carcasa (21) con un recinto interior cilíndrico en el que están dispuestos dos segmentos tubulares (24, 25) guiados telescópicamente uno dentro de otro en forma desplazable, en donde la primera cámara de gas está formada por el recinto interior (22) de los segmentos tubulares, y el lado vuelto hacia una cámara de líquido (23) en el extremo interior del tubo interior cerrado (25) forma la superficie de pistón (25.1) y la superficie de pistón anular (24.2) del tubo exterior (24) vuelta hacia la cámara de líquido (23) forma las superficies de pistón operativas del segundo muelle, y la superficie de pistón operativa (24.1) del primer muelle está dispuesta en el recinto interior (22) de los segmentos tubulares, y en donde la primera cámara de líquido (23) está configurada como un recinto anular entre la pared exterior del tubo interior (25) y la pared interior de la carcasa (21) y está unida, a través de un miembro de amortiguación hidráulico (23.1), con una segunda cámara de líquido (23.2) que está separada de una segunda cámara de gas (22.1) por un pistón de separación móvil (26).

8. Elemento de muelle según la reivindicación 7, caracterizado porque las superficies de pistón operativas están diseñadas y distribuidas y las presiones en las cámaras de gas están ajustadas de modo que, en el estado frío del elemento de muelle, se cumpla la relación siguiente:

p1 • A1 + p2 • (A2 - A1) =q K,

en donde p1 es la presión en la primera cámara de gas (22), p2 es la presión e la segunda cámara de gas (22.1) y A1 es el tamaño de las superficies de pistón operativas vueltas hacia la primera cámara de gas (22) y A2 es el tamaño de las superficies de pistón operativas vueltas hacia la primera cámara de líquido (23), y K es la fuerza de contacto estática.

9. Elemento de muelle según la reivindicación 8, caracterizado porque al menos en el estado calentado del elemento de muelle se cumple la relación:

p2 =q p1.

10. Elemento de muelle según las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque los valores de las superficies de pistón operativas y de las presiones se han elegido de modo que en el estado calentado del muelle se cumpla para la posición estática:

p2 • A2 =q K.