Conducto (5; 7; 9; 30) para un sistema de dirección hidráulica de un vehículo a motor,

que comprende un tubo (10) para la alimentación de un fluido y un dispositivo (11; 31) para la absorción de los pulsos de presión del fluido, en el que dicho dispositivo (11; 31) comprende una cámara (12) que está conectada en paralelo a dicho tubo (10) mediante una primera y una segunda conexión (16, 17), un elemento inercial (13), que es móvil el interior de dicha cámara (12), medios elásticos (14; 15) que actúan sobre dicho elemento inercial (13) para mantener dicho elemento inercial (13) en una posición intermedia, tal como para definir un primer y un segundo compartimiento (12a, 12b) en el interior de la cámara (12), caracterizado por un pasaje (P) creado en el interior de dicha cámara (12) para conectar dichos compartimentos (12a, 12b) entre sí para permitir el escape de fluido mientras dicho elemento inercial (13) se mueve, en el que por lo menos una de dichas primera y segunda conexiones (16, 17) define una parte reducida (R1, R2) con un diámetro menor que el del tubo (10)

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un conducto que está provisto de un dispositivo para la absorción de pulsos de presión, preferiblemente para su uso en un sistema de dirección hidráulica de un vehículo a motor. 5

TÉCNICA ANTERIOR

Un sistema de dirección hidráulica generalmente comprende una bomba de alimentación, un actuador de dirección que está conectado a las ruedas delanteras, y una línea hidráulica para conectar la bomba al actuador de dirección.

La línea hidráulica comprende un tubo de alta presión para conectar la bomba al actuador, y un conducto de 10 descarga de baja presión para la recuperación del fluido de trabajo.

Las bombas que alimentan sistemas de dirección hidráulica son generalmente bombas de paletas, y generan un flujo con una velocidad caracterizada por las irregularidades armónicas que son iguales al número de paletas de la bomba, y con una frecuencia básica definida por el número de revoluciones de la bomba. Estas irregularidades del flujo generan pulsos de presión en el sistema de dirección hidráulica, y en consecuencia, ruido indeseable. Los pulsos de 15 presión que se generan por las irregularidades del flujo se caracterizan por una alta frecuencia en una banda entre 100 Hz y 500 Hz; en particular, el valor mínimo de esta banda de frecuencias (fmin) que es típico de un sistema de dirección hidráulica puede calcularse teóricamente como la relación entre el número mínimo de revoluciones del motor (RPMidle) multiplicado por el coeficiente de transmisión entre la bomba y el motor (RT) y el número de paletas (Nvanes). En particular, la frecuencia mínima de los pulsos del sistema de dirección hidráulica habitualmente se define mediante la 20 siguiente fórmula:

Es conocido atenuar estos pulsos mediante el uso de tubos silenciadores instalados en el interior del conducto de presión alta, y que tienen características geométricas y mecánicas tales como para producir ondas de presión reflejadas que interfieren con las ondas incidentes. En particular, estos tubos silenciadores se conocen como “cuarto de 25 onda”, y su ley de dimensionado es como sigue:

Donde:

ft es la frecuencia de corte básica del silenciador;

c es la velocidad de propagación de la onda de presión, es decir, la velocidad del sonido en el fluido; y 30

Lt es la longitud del tubo silenciador.

Sin embargo, esta solución no es satisfactoria cuando la frecuencia de corte requerida es baja, es decir, inferior a 60 Hz, ya que la tubería convencional de un sistema de dirección hidráulica, que comprende un tubo silenciador, tiene en la banda de 20 a 40 Hz su propia frecuencia de resonancia, que no es absorbida adecuadamente. También puede ocurrir fácilmente que la tubería de alta presión del sistema de dirección hidráulica amplifiquen los pulsos de presión 35 generados en la bomba en la banda de baja frecuencia mencionada anteriormente.

Conocer las características típicas de la tubería que se utiliza generalmente en un sistema de dirección hidráulica, y las características y las condiciones de funcionamiento del fluido de trabajo, un silenciador de cuarto de onda que hace posible obtener frecuencias de corte inferiores a 40 Hz requiere dimensiones excesivas que no son compatibles con los sistemas de dirección hidráulica usados normalmente en vehículos a motor. 40

Además, no habrían problemas de rapidez de respuesta del sistema de dirección hidráulica y así, de la capacidad de conducción del vehículo a motor.

En condiciones normales de uso, los sistemas de dirección hidráulica no están sometidos a un agente de forzado externo con una frecuencia más baja que la calculada mediante la fórmula (1), y por lo tanto inferior a 100-120 Hz. 45

Sin embargo, hay dos posibles casos en los que se genera un pulso de presión de baja frecuencia en el sistema de dirección hidráulica, es decir, en el caso de:

resonancia mecánica-hidráulica del sistema de dirección y suspensión (fenómeno conocido como “ronco” y “vibración”);

una irregularidad del movimiento del motor que se transmite a los accesorios, y por lo tanto, a la bomba de dirección.

En particular, estas irregularidades están presentes en todos los motores de inyección directa, y con mayor intensidad en los motores diesel. Además, estas irregularidades son todas la mayor, la menor y la mínima velocidad del propio motor. Actualmente, la necesidad de reducir las emisiones de sustancias contaminantes está obligando a las 5 empresas de fabricación a obtener velocidades de rotación más bajas mínimas, motores más ligeros, y volantes más compactos. Estas condiciones generan graves vibraciones de torsión del eje del motor, y las irregularidades consiguientes del movimiento de la polea de transmisión que acciona la bomba de paletas del sistema de dirección hidráulica.

En la actualidad, el fenómeno del ruido de baja frecuencia de los sistemas de dirección hidráulica es el mayor 10 problema de diseño para los silenciadores de la tubería del sistema de dirección.

La solicitud de patente DE 10 2004 045 100 describe dos realizaciones de un amortiguador de muelle para un circuito de corte que no está provisto de una bomba. En la primera realización, un pistón se aloja en una cámara y se mantiene en una posición de equilibrio mediante dos muelles opuestos. La cámara está conectada en paralelo a una línea de aducción principal mediante un primer y un segundo conducto colocados en lados opuestos respecto al pistón. 15 En uso, una porción de la energía llevada por un pico de presión debido, por ejemplo, a un accionamiento brusco del pedal, se convierte en energía potencial elástica, y esto provoca una reducción de las oscilaciones. Además, se establece una estrangulación a lo largo de la línea de aducción para amortiguar las pulsaciones.

En la segunda realización, la cámara que aloja el pistón y los dos muelles está conectados a la línea de aducción mediante una única conexión. Además, el pistón define un orificio pasante para permitir que fluido fluya 20 cuando el pistón está en movimiento.

En ambas realizaciones, los muelles funcionan como acumuladores de energía potencial elástica, y esto requiere que una cantidad sustancial del fluido fluya a través de las conexiones. La energía acumulada se devuelve en el sistema con un retraso respecto al pico inicial y esto atenúa las pulsaciones.

En un circuito de dirección hidráulica, como en otros circuitos que comprenden una bomba, ésta última genera 25 pulsaciones continuas cuando se trabaja a baja frecuencia y un acumulador de muelles como el que se ha descrito anteriormente no funciona satisfactoriamente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención es producir un conducto que esté provisto de un dispositivo para absorber los pulsos de presión, y que esté libre de los inconvenientes descritos anteriormente. 30

El objeto de la presente invención se obtiene mediante un conducto provisto de un dispositivo para la absorción de los pulsos de presión, tal como se define en la reivindicación 1.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la presente invención, se describe ahora una realización preferida, únicamente a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: 35

La figura 1 es un ejemplo representativo de un sistema de dirección hidráulica que comprende un conducto de acuerdo con la presente invención;

La figura 2 es un diagrama de fluido de un conducto de acuerdo con la figura 1;

La figura 3 es una sección transversal axial de una realización de un conducto de acuerdo con la figura 1;

La figura 4 es un diagrama de fluido de un conducto de acuerdo con otra realización de la presente invención; y 40

La figura 5 es una serie de dos gráficos en los que hay la comparación de las curvas de respuesta de frecuencia para un canal sin un dispositivo de absorción de pulsos de baja presión, y para un conducto que está provisto de un dispositivo según la presente invención, para la absorción de los pulsos de presión.

EL MEJOR... [Seguir leyendo]

1. Conducto (5; 7; 9; 30) para un sistema de dirección hidráulica de un vehículo a motor, que comprende un tubo (10) para la alimentación de un fluido y un dispositivo (11; 31) para la absorción de los pulsos de presión del fluido, en el que dicho dispositivo (11; 31) comprende una cámara (12) que está conectada en paralelo a dicho tubo (10) mediante una primera y una segunda conexión (16, 17), un elemento inercial (13), que es móvil el interior de dicha cámara (12), 5 medios elásticos (14; 15) que actúan sobre dicho elemento inercial (13) para mantener dicho elemento inercial (13) en una posición intermedia, tal como para definir un primer y un segundo compartimiento (12a, 12b) en el interior de la cámara (12), caracterizado por un pasaje (P) creado en el interior de dicha cámara (12) para conectar dichos compartimentos (12a, 12b) entre sí para permitir el escape de fluido mientras dicho elemento inercial (13) se mueve, en el que por lo menos una de dichas primera y segunda conexiones (16, 17) define una parte reducida (R1, R2) con un 10 diámetro menor que el del tubo (10).

2. Conducto (5; 7; 9; 30) según la reivindicación 1, caracterizado porque también la otra de la primera y segunda conexiones (16, 17) define una segunda parte reducida (R1, R2).

3. Conducto (5; 7; 9; 30) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos medios elásticos comprenden un primer y un segundo muelle (14, 15) que están colocados opuestos entre sí respecto a dicho 15 elemento inercial (13).

4. Conducto (5; 7; 9) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho pasaje (P) es un canal definido entre dicho elemento inercial (13) y una pared lateral (18) que define dicha cámara (12).

5. Conducto (5; 7; 9) según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho elemento inercial (13) comprende un pistón (26). 20

6. Conducto (5; 7; 9) según las reivindicaciones 3 y 5, caracterizado porque dicho pistón (26) comprende una primera y segunda varilla (27, 28) que están opuestas entre sí, y porque el primer y segundo muelles (14, 15) son muelles helicoidales, y rodean respectivamente, dicha primera y segunda varillas (27, 28).

7. Conducto (30) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho pasaje (P) es un orificio pasante definido por dicho elemento inercial (13). 25

8. Conducto (30) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha primera y segunda conexiones (16, 17) tienen respectivas protuberancias encaradas (16a, 17a), que se acoplan de una manera sellada contra el fluido en los extremos opuestos de un elemento tubular intermedio rígido (22) que define dicha cámara (12).