ES2267084T3 - Empaquetadura de obturacion y guia. - Google Patents
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Abstract
Empaquetadura de obturación y guía para amortiguadores, que comprende: a) una empaquetadura (6) cilíndrica, que rodea un vástago (10) de émbolo móvil de forma oscilante, que está en contacto con él y que presenta una primera y una segunda superficie (6a, 6b) frontal y una superficie (6c) lateral; b) un elemento (7) elastómero que rodea la empaquetadura (6), que presenta dos lengüetas (7a, 7b) que se extienden radialmente, las cuales apuntalan elásticamente la empaquetadura (6) en las superficies (6a, 6b) frontales, y que presenta una tercera lengüeta (6c) que se extiende radialmente, que carga previamente de forma elástica la empaquetadura contra la superficie del vástago del émbolo; así como c) elementos (1; 1.1, 1.2, 1.3; 4) de carga elástica previa, que actúan sobre la superficie del elemento (7) elastómero, que, en estado operativo, mantienen el elemento (7) elastómero bajo carga elástica previa tanto en dirección axial, como también en dirección radial, caracterizada porque se han dispuesto unos discos (8, 9) de apoyo entre las superficies (6a, 6b) frontales y las lengüetas (7a, 7b).
Description
Empaquetadura de obturación y guía.
El invento se refiere a una empaquetadura de
obturación y guía para amortiguadores. Con tales empaquetaduras de
obturación y guía se hermetizan, por un lado, amortiguadores
hidráulicos y, por otro, dichas empaquetaduras de obturación y guía
sirven para conducir los vástagos del émbolo en su movimiento
oscilante. Para conseguir una estanqueidad de la cámara de trabajo
superior del amortiguador con respecto al ambiente, queda la
empaquetadura de obturación y guía, por un lado, de forma estanca
con la pared interior del tubo del amortiguador, mientras que, por
otro lado, comprende una junta estanca, que queda adosada de forma
estanca a la superficie del vástago del émbolo móvil de forma
oscilante.
A partir del estado actual de la técnica, se
conocen numerosas formas de realización constructivas de tales
empaquetaduras de obturación y guía. Así, pues, a partir del
documento DE 199 38 084 A1 se conoce, por ejemplo, un elemento de
obturación y guía, que presenta un manguito guía desplazable a lo
largo de una zona parcial de la carrera del vástago del émbolo,
manguito que está unido a un elemento elástico que se apoya en una
carcasa o en un cuerpo de cojinete. El elemento obturador que entra
en contacto con el vástago del émbolo se ha dispuesto de forma
móvil junto con el manguito guía. De este modo, se ha de evitar el
influjo del rozamiento, que actúa entre el elemento obturador y el
vástago del émbolo, y que da lugar a perjuicios en la comodidad de
marcha. El rozamiento entre el elemento obturador y el vástago del
émbolo puede dar lugar a perjuicios en la comodidad de la marcha
porque, por ejemplo, un movimiento de traqueteo deseado de la rueda
del vehículo, en especial, en el caso de pequeñas cargas bruscas, a
consecuencia de una adherencia del manguito guía o bien del elemento
de amortiguación sobre el vástago del émbolo se evita o se retarda
(el llamado efecto "stick-slip" - efecto de
pegado y deslizamiento -). Un movimiento de traqueteo de la rueda
del vehículo evitado o retardado de este modo tiene como
consecuencia una introducción, en especial, de fuerzas perjudiciales
no amortiguadas y/o sin suspensión elástica en el bastidor del
vehículo. Para evitar este llamado efecto
"stick-slip" y, por consiguiente, conseguir
una mejora en la comodidad de la marcha, se propone en el documento
DE 199 38 084 A1 disponer de forma móvil tanto el elemento
obturador como también el manguito guía. Esta solución es
comparativamente costosa, porque se han de disponer de forma móvil
piezas determinantes de toda la empaquetadura de obturación y guía.
Resulta desventajoso además que, con la movilidad del manguito guía,
va unido inevitablemente un desgaste condicionado por el
movimiento.
movimiento.
El documento
FR-A-1 407 890 muestra además una
empaquetadura de obturación y guía con las características del
preámbulo de la reivindicación 1.
Se le plantea al invento el problema de poner a
disposición una empaquetadura de obturación y guía para
amortiguadores, que minimice o evite completamente los efectos
negativos del efecto "stick-slip" de modo que
se mejore la comodidad de la marcha.
Este problema se resuelve según el invento con
una empaquetadura de obturación y guía con las características de
la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos se dan en las
reivindicaciones subordinadas 2 a 5.
En la empaquetadura de obturación y guía, un
elemento elastómero rodea la junta de estanqueidad cilíndrica, que
está en contacto obturante con el vástago del émbolo. El elemento
elastómero se ha configurado además de un modo especialmente
ventajoso de modo que la junta de estanqueidad se apoye
elásticamente de forma óptima en dirección axial. De este apoyo
óptimamente elástico, se encargan las lengüetas del elemento
elastómero, que se extienden radialmente y que apuntalan la junta
de estanqueidad en sus superficies frontales. Al mismo tiempo, el
elemento elastómero presenta una lengüeta corta adicional, que actúa
sobre la superficie lateral de la junta de estanqueidad cilíndrica
y efectúa una carga elástica previa de la junta de estanqueidad
contra el vástago del émbolo. Gracias a esta carga elástica previa,
se asegura que la junta de estanqueidad quede adosada siempre de
forma estanca a la superficie del vástago del émbolo.
El apoyo elástico conseguido de este modo en la
junta de estanqueidad tiene como consecuencia que, con pequeños
movimientos del vástago del émbolo, en los que la junta de
estanqueidad aún no se haya adherido al vástago del émbolo, el
elemento elastómero se mueva a causa de sus propiedades elásticas.
Ya no se producen, por ello, más puntas de fuerza por el llamado
efecto "stick-slip". Si los movimientos del
vástago del émbolo fuesen mayores, entonces el elemento elastómero
ya no podría ceder más elásticamente y la junta de estanqueidad se
soltaría del vástago del émbolo. De este modo, se minimizarían
eficazmente o bien se evitarían totalmente, en el caso ideal, las
secuelas producidas por el efecto "stick-slip"
y desventajosas para la comodidad de la marcha.
Para preservar la junta de estanqueidad de
vuelcos o bloqueos y mantenerla en su posición, se disponen discos
de apoyo entre las superficies frontales de la junta de estanqueidad
y las lengüetas del elemento elastómero que la apuntalan. Estos
discos de apoyo pueden estar hechos, por ejemplo, de un material de
acero.
Los elementos de carga elástica previa previstos
en la reivindicación 1 se pueden realizar de diferentes modos según
el invento. Según una primera forma de realización del invento, la
empaquetadura de obturación y guía comprende un cuerpo base
sensiblemente cilíndrico, que presenta una escotadura, en la que se
puede instalar el elemento elastómero. La escotadura del cuerpo
base está dimensionada además, en relación con la posición radial
del vástago del émbolo, de modo que, al montar el elemento
elastómero en el cuerpo base o bien la empaquetadura de obturación
y guía en el amortiguador, el elemento elastómero sea comprimido en
dirección radial, de modo que se realice una carga elástica previa
en la junta de estanqueidad en contra del vástago del émbolo. La
carga elástica axial previa del elemento elastómero se consigue, en
esta forma de realización del invento, por medio de una tapa, que
se monta encima del cuerpo base comprimiendo axialmente el elemento
elastómero. Al mismo tiempo, se comprime el elemento elastómero en
dirección axial de modo que actúe desde el elemento elastómero una
carga elástica previa en dirección axial sobre la junta de
estanqueidad.
En una segunda forma de realización del invento,
existen unos canales de presión, en los que, en estado operativo,
se encuentra un fluido sometido a presión. A través de estos canales
de presión, se lleva una presión sobre la superficie frontal del
elemento elastómero opuesta a la cámara interior del amortiguador,
la cual presión contrarresta la presión de la cámara de trabajo del
amortiguador del lado del vástago del émbolo. De este modo, se
descarga de presión el elemento elastómero. El fluido sometido a
presión, que puede ser, por ejemplo, el líquido de amortiguación
sometido a presión del amortiguador, actúa ya sea directamente sobre
el elemento elastómero o la acción de la presión se transmite sobre
el elemento elastómero indirectamente intercalando uno o varios
elementos de apoyo adicionales, es decir, indirectamente sobre el
elemento elastómero. Gracias a ello, se equilibra la presión
interna del amortiguador, que, de lo contrario, presionaría el
elemento elastómero junto con la junta de estanqueidad hacia
arriba. En el caso ideal, se consigue con los canales de presión
una descarga de presión total del elemento elastómero, de modo que
este último se apoye sin carga, es decir, sin tener que absorber
una carga de presión axial, en la empaquetadura de obturación y
guía. La carga elástica axial y radial previa del elemento
elastómero se consigue, en la segunda forma de realización, del
mismo modo que en la primera forma de realización.
En la tercera forma de realización del invento,
se consigue asimismo la carga elástica previa del elemento
elastómero según la primera forma de realización del invento, se
forma el canal de presión ordenado, es decir, la carga elástica
radial y axial del elemento elastómero tiene lugar en esta tercera
forma de realización del invento análogamente a la primera forma de
realización del invento descrita anteriormente. A diferencia de la
segunda forma de realización, sólo se ha dispuesto en la tercera
forma de realización del invento un canal de presión por encima del
elemento elastómero (es decir, sobre la cara opuesta a la cámara
interior del amortiguador), canal de presión que está unido con una
cámara de gas sometida a presión, de modo que en el canal de
presión actúe un gas sometido a presión. Este gas sometido a presión
puede actuar directa o indirectamente sobre el elemento elastómero.
De ese modo, se contrarrestará la presión interior del amortiguador,
por la cual se empuja hacia arriba la junta de estanqueidad o bien
el elemento elastómero junto con la junta de estanqueidad, de modo
que la presión del amortiguador se equilibre y el elemento
elastómero se descargue de presión.
Resulta especialmente ventajoso aplicar la
tercera forma de realización del invento cuando el amortiguador es
parte integrante de un tubo portarruedas de suspensión neumática. En
este caso, se puede aprovechar la cámara de presión de la
suspensión neumática para facilitar el gas sometido a presión para
la descarga de presión.
A continuación, se explica más detalladamente el
invento a base de un dibujo. Las figuras muestran en detalle:
Figura 1 una sección axial a través de una
empaquetadura de obturación y guía según una primera forma de
realización del invento,
Figura 2 una sección axial a través de una
empaquetadura de obturación y guía según una segunda forma de
realización del invento, y
Figura 3 una sección axial a través de una
empaquetadura de obturación y guía según una tercera forma de
realización del invento.
En la figura 1, se muestra una empaquetadura de
estanqueidad y de guía según el invento en una media sección axial.
La empaquetadura de obturación y de guía comprende un cuerpo 1 base,
que presenta una escotadura en su extremo superior en la zona del
vástago del émbolo, escotadura en la que se ha instalado un elemento
7 elastómero. Este elemento 7 elastómero rodea una junta 6 de
estanqueidad, que está en contacto con la superficie del vástago 10
del émbolo. El elemento 7 elastómero presenta unas lengüetas 7a, 7b,
que se extienden radialmente y que recubren las superficies 6a, 6b
frontales de la junta 6 de estanqueidad, de modo que la junta 6 de
estanqueidad sea apuntalada en dirección axial. Entre la junta 6 de
estanqueidad y las lengüetas 7a y 7b del elemento 7 elastómero, se
han dispuesto unos discos 8, 9 de apoyo, de modo que las lengüetas
7a, 7b del elemento 7 elastómero no estén en contacto directo con
la junta de estanqueidad, sino que se realice indirectamente el
apoyo elástico de la junta de estanqueidad intercalando los disco
8, 9 de apoyo. Con una configuración y un dimensionado apropiados
del elemento elastómero, por ejemplo, en lo que se refiere a la
forma y/o a una distribución no homogénea de la estanqueidad se
puede prescindir de los discos de
apoyo.
apoyo.
Entre las lengüetas 7a, 7b del elemento
elastómero, se ha configurado una lengüeta 7c adicional, que se
extiende en dirección radial y que se apoya en dirección radial
contra la superficie 6c lateral de la junta 6 de estanqueidad
cilíndrica y carga previamente de forma elástica la junta 6 de
estanqueidad. Tras instalar el elemento 7 elastómero en la
escotadura del cuerpo 1 base, el elemento 7 elastómero sobresale
hacia fuera una determinada cantidad del borde superior del cuerpo
1 base. La parte del elemento 7 elastómero sobresaliente del cuerpo
base se comprime mediante una tapa 4 en dirección axial, cuando se
monta la tapa 4 sobre el cuerpo 1 base. Al mismo tiempo, se produce
una compresión axial del elemento 7 elastómero, de modo que se
consigue una carga elástica previa axial del elemento 7 elastómero.
Por medio de esta carga elástica axial previa, se apuntala
elásticamente y se mantiene fija la junta 6 elástica en dirección
axial por las lengüetas 7a y 7b.
La lengüeta 7c se ha dimensionado, en cuanto a
su extensión radial, de modo que ejerza una fuerza sobre la
superficie lateral de la junta 6 de estanqueidad cilíndrica y de
modo que se sujete la junta 6 de estanqueidad en estado montado
bajo carga elástica axial previa. De este modo, el elemento
elastómero está sometido a carga elástica previa tanto en dirección
axial, como también en dirección radial.
El apoyo elástico descrito anteriormente de la
junta 6 de estanqueidad provoca que con pequeños movimientos del
vástago del émbolo, con los cuales la junta de estanqueidad aún
estaría adherida al vástago del émbolo, se mueva el elemento
elastómero, porque es comprimido.
Por medio de esta compresión del elastómero, se
amortiguan, en especial, movimientos pequeños y bruscos. No se
producen puntas de fuerza por el llamado efecto
"stick-slip". Si, por el contrario, los
movimientos del vástago del émbolo fuesen mayores, entonces el
elemento elastómero ya no puede seguir cediendo elásticamente y la
junta de estanqueidad se suelta del vástago del émbolo sin que esto
se produzca bruscamente. De este modo, se evitan con efectividad
puntas de fuerza bruscas súbitas, que se presentan por un efecto
"stick-slip" característico.
Por los discos 8, 9 de apoyo, se preserva la
junta de estanqueidad de basculamientos y bloqueos, y se la mantiene
en su posición prevista. El dimensionado del elemento 7 elastómero
con las dos lengüetas 7a, 7b exteriores más largas ayuda además a
la estabilidad de la junta de estanqueidad. La lengüeta 7c corta
carga previamente de forma elástica la junta 6 de estanqueidad
sobre el vástago 10 del émbolo y sustituye, cuando se crea la
posibilidad para la impulsión por presión, los dos anillos tóricos
conocidos por el estado actual de la técnica, llamados juntas
estancas "stepseal" (cojinete de sallado) (compárese el
documento de la patente DE 198 36 286). El elemento 7c trabaja
además según los anillos tóricos mostrados en la patente antes
mencionada, en tanto que, en el caso de una impulsión a presión por
una deformación elástica, la presión de apriete de la junta 6 de
estanqueidad sobre el vástago 10 del émbolo se eleva en función de
la presión. Se consigue esto por medio de la conformación
apropiada, así como las propiedades elásticas y la incompresibilidad
del elemento
7c.
7c.
En la figura 2, se ha configurado el cuerpo base
de la empaquetadura de obturación y guía de varias piezas. Las
piezas 1.1, 1.2 y 1.3 componentes forman el cuerpo base de la
empaquetadura de obturación y guía. Por medio de juntas 13, 14
estancas de anillo tórico, se obturan mutuamente las distintas
piezas componentes del cuerpo base de varias piezas. La
estanqueidad entre el cuerpo base y el tubo 11 del amortiguador se
realiza por el anillo 3 tórico. En la pieza 1.1 del cuerpo base, se
ha practicado una ranura, en la que se ha dispuesto una banda 2
guía para centrar el vástago del émbolo, la cual está en contacto
con el vástago 2 del émbolo. Esta banda guía está hecha de modo
conocido habitualmente de material de PTFE (politetrafluoretileno),
pudiendo contener el PTFE diferentes sustancias de relleno. Además,
la banda guía sirve para absorber las fuerzas transversales que
actúan sobre el vástago del émbolo.
En las piezas 1.1 y 1.2 componentes del cuerpo
base, se han configurado canales 12 de presión, por los cuales se
conduce, en estado operativo, líquido de amortiguación sometido a
presión. Este líquido de amortiguación sometido a presión ejerce
desde arriba una presión sobre el elemento 7 elastómero, que da
lugar a un carga elástica previa axial del elemento 7 elastómero y
equilibra la presión interior del amortiguador. Por consiguiente,
la junta 6 de estanqueidad es impulsada a presión sólo por un lado y
marcha, por tanto, a presión equilibrada. Además las superficies
impulsadas a presión han de ser ajustadas y dimensionadas en
consonancia. El movimiento del elastómero se garantiza así en ambos
sentidos. El canal 12 de presión horizontal superior se ha hecho,
en esta forma de realización del invento, entre la pieza 1.3
componente del cuerpo base y el elemento 7 elastómero.
Por los canales 12 de presión, se consigue un
equilibrio de presión por encima del elemento elastómero. Gracias a
ello, se garantiza un mejor comportamiento de reacción. El anillo 14
tórico obtura las piezas 1.1 y 1.2 componentes hacia fuera.
En la figura 3 se ha representado una tercera
forma de realización. En esta forma de realización del invento, el
cuerpo 1 base de la empaquetadura de obturación y guía se
configurado básicamente igual que en la primera forma de
realización, explicada en la figura 1. La carga elástica previa
radial del elemento 7 elastómero tiene lugar, por consiguiente, de
igual modo que se realizó anteriormente para la figura 1. En la zona
superior de la empaquetadura de obturación y guía, se ha previsto
en esta tercera forma de realización del invento un canal 12 de
presión, que se ha realizado entre una pieza 1.3 componente, que
corresponde al cuerpo 1 base, y el elemento 7 elastómero. Este
canal 12 de presión está un unión con una cámara de presión, no
representada en la figura 3, que, por ejemplo, puede ser la cámara
de presión de una suspensión neumática. El gas sometido a presión
en esta cámara de presión de gas también se conduce, por
consiguiente, al canal 12 de presión y actúa directamente en
dirección axial sobre el elemento 7 elastómero. La elevada presión
exterior se encarga de equilibrar la presión, que actúa desde
abajo, es decir, de la cámara de trabajo sobre el elemento
elastómero. Por ello, la junta de estanqueidad se puede operar a
presión equilibrada y queda garantizado su movimiento en ambos
sentidos axiales.
Esta configuración constructiva de la
empaquetadura de obturación y guía tiene la ventaja de que se puede
aprovechar de forma constructivamente sencilla la cámara de presión
existente en un tubo portarruedas de una suspensión neumática para
provocar el equilibrio de presión del elemento 7 elastómero.
- 1.
- Cuerpo base
- 1.1
- Pieza componente del cuerpo base
- 1.2
- Pieza componente del cuerpo base
- 1.3
- Pieza componente del cuerpo base
- 2.
- Banda guía
- 3.
- Anillo tórico
- 4.
- Tapa
- 5.
- Cámara de trabajo de etapas de tracción
- 6.
- Junta de estanqueidad
- 6a
- Superficie frontal
- 6b
- Superficie frontal
- 6c
- Superficie lateral
- 7.
- Elemento elastómero
- 7a
- Lengüeta
- 7b
- Lengüeta
- 7c
- Lengüeta
- 8.
- Disco de apoyo
- 9.
- Disco de apoyo
- 10.
- Vástago de émbolo
- 11.
- Tubo de amortiguador
- 12.
- Canal de presión
- 13.
- Anillo tórico
- 14.
- Anillo tórico
Claims (5)
1. Empaquetadura de obturación y guía para
amortiguadores, que comprende: a) una empaquetadura (6) cilíndrica,
que rodea un vástago (10) de émbolo móvil de forma oscilante, que
está en contacto con él y que presenta una primera y una segunda
superficie (6a, 6b) frontal y una superficie (6c) lateral; b) un
elemento (7) elastómero que rodea la empaquetadura (6), que
presenta dos lengüetas (7a, 7b) que se extienden radialmente, las
cuales apuntalan elásticamente la empaquetadura (6) en las
superficies (6a, 6b) frontales, y que presenta una tercera lengüeta
(6c) que se extiende radialmente, que carga previamente de forma
elástica la empaquetadura contra la superficie del vástago del
émbolo; así como c) elementos (1; 1.1, 1.2, 1.3; 4) de carga
elástica previa, que actúan sobre la superficie del elemento (7)
elastómero, que, en estado operativo, mantienen el elemento (7)
elastómero bajo carga elástica previa tanto en dirección axial, como
también en dirección radial, caracterizada porque se han
dispuesto unos discos (8, 9) de apoyo entre las superficies (6a, 6b)
frontales y las lengüetas (7a, 7b).
2. Empaquetadura de obturación y guía según la
reivindicación 1, caracterizada porque los elemento de carga
elástica previa están formados por un cuerpo (1) base sensiblemente
cilíndrico y una tapa (4), presentado el cuerpo (1) base una
escotadura, en la que se instala el elemento (7) elastómero bajo
compresión radial del mismo para generar una carga elástica previa
radial, y estando unida la tapa (4) con el cuerpo(1) base de
tal modo que ponga en carga elástica previa en dirección axial el
elemento (7) elastómero en estafo operativo.
3. Empaquetadura de obturación y guía según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque se han previsto
canales (12) de presión para descargar de presión el elemento (7)
elastómero, que conducen un fluido que, en estado operativo, está
sometido a presión, de modo que el fluido actúe ya sea directa o
indirectamente sobre el elemento (7) elastómero y provoque una
descarga de presión del elemento (7) elastómero contra la presión
interior del amortiguador.
4. Empaquetadura de obturación y guía según la
reivindicación 3, caracterizada porque los canales (12) de
presión se han configurado como canales hidráulicos, que conducen el
líquido de amortiguación sometido a presión del amortiguador.
5. Empaquetadura de obturación y guía según la
reivindicación 4, caracterizada porque los canales (12) de
presión se han configurado como canales de presión de gas, y la
presión del gas de una suspensión neumática se encarga de
equilibrar la presión.
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