ES2909476T3 - Resorte neumático - Google Patents

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ES2909476T3 ES18917901T ES18917901T ES2909476T3 ES 2909476 T3 ES2909476 T3 ES 2909476T3 ES 18917901 T ES18917901 T ES 18917901T ES 18917901 T ES18917901 T ES 18917901T ES 2909476 T3 ES2909476 T3 ES 2909476T3
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Abstract

Un resorte neumático, que comprende una placa superior (1), un diafragma (2) y un primer resorte de caucho-metal (3); el diafragma (2) está dispuesto entre la placa superior (1) y el primer resorte de caucho-metal (3); el primer resorte de caucho-metal (3) está hueco para formar una cavidad, y la cavidad penetra a través de una parte superior del primer resorte de caucho-metal (3) en una dirección vertical, la parte superior del primer resorte de caucho-metal (3) está conectada a un primer soporte (4); el resorte neumático comprende, además, un segundo resorte de caucho-metal (5), y el segundo resorte de caucho-metal (5) se inserta de manera fija en la cavidad del primer resorte de caucho-metal (3); una parte superior del segundo resorte de caucho-metal (5) está conectada a un segundo soporte (6), y una parte superior del segundo soporte (6) corresponde a la placa superior (1) para entrar en contacto con la placa superior (1) cuando el diafragma (2) se queda sin aire; y, cuando el diafragma (2) está inflado, existe una diferencia de altura Δh entre la parte superior del segundo soporte (6) y la parte superior del primer soporte (4), donde la Δh≠0; caracterizado por que, una parte superior del primer soporte (4) corresponde a la placa superior (1) para entrar en contacto con la placa superior (1) cuando el diafragma (2) se queda sin aire; el segundo resorte de caucho-metal (5) está conectado en paralelo con el primer resorte de caucho-metal (3); y, el primer soporte (4) y el segundo soporte (6) se deslizan el uno con respecto al otro en una dirección vertical, pero no se deslizan el uno con respecto al otro en una dirección horizontal.

Description

DESCRIPCIÓN
Resorte neumático
Campo técnico
La presente solicitud pertenece al campo técnico de los dispositivos de reducción de vibraciones para vehículos sobre rieles y, en particular, se refiere a un resorte neumático.
Antecedentes de la técnica
Un resorte neumático va montado entre la carrocería de un vehículo y un bogie para transferir una carga vertical, una carga transversal, un par o similar, absorber vibraciones verticales y transversales y proporcionar una fuerza de restauración horizontal o similar y, de este modo, tiene un gran impacto en la estabilidad y la comodidad del vehículo. El resorte neumático incluye una placa superior, un diafragma y un resorte de caucho-metal, en donde la placa superior está situada debajo de la carrocería o de la placa de apoyo amortiguado del vehículo para realizar el sellado y la transferencia de carga; el diafragma está situado debajo de la placa superior; y el resorte de caucho-metal está situado debajo del diafragma. En un estado donde el resorte neumático se infla normalmente, el diafragma desempeña un papel principal en la reducción de la vibración, y el resorte de caucho-metal desempeña un papel auxiliar en la reducción de la vibración al mismo tiempo. Cuando el resorte neumático se queda sin aire debido a un fallo del diafragma u otras razones, el resorte de caucho-metal desempeña un papel principal en la reducción de la vibración para garantizar que el vehículo funcione a un límite de velocidad, y el diafragma no funciona.
Cuando el resorte neumático se utiliza sin aire, normalmente, se espera que la rigidez del resorte de caucho-metal sea pequeña en condiciones de carga baja, para garantizar que la conducción del vehículo resulte muy cómoda; y, mientras tanto, se espera que la rigidez del resorte de caucho-metal sea grande en condiciones de carga pesada, para evitar daños a otros componentes como resultado de un hundimiento de la carrocería del vehículo. Sin embargo, todos los productos de resortes neumáticos existentes adoptan un resorte de caucho-metal o una estructura en la que dos resortes de caucho-metal están conectados en serie. Cuando la placa superior comprime el resorte de caucho-metal, existe una relación aproximadamente exponencial entre una carga vertical y un desplazamiento vertical, y una curva de carga vertical-desplazamiento vertical es una curva continua. De este modo, cuando una condición de carga baja se cambia a una condición de carga pesada, la rigidez del resorte de caucho-metal aumenta suavemente, de modo que una diferencia de desviación del resorte de caucho-metal en condiciones de carga pesada y carga baja es grande, y es imposible evitar de manera eficaz el daño a otros componentes como resultado del hundimiento de la carrocería del vehículo.
La solicitud de patente japonesa JP2003294073A divulga un resorte neumático. El resorte neumático está dispuesto con un caucho laminado con forma cilíndrica sobre una placa de cara inferior y un material de tope elástico cuya constante elástica es menor que la del caucho laminado.
La solicitud de patente japonesa JP2007127264A divulga un resorte neumático que mejora la estabilidad de desplazamiento de un vehículo en una curva de un riel.
Sumario de la presente invención
En vista de los problemas técnicos mencionados anteriormente en relación con los resortes neumáticos anteriores, la presente solicitud proporciona un resorte neumático.
La presente solicitud emplea las siguientes soluciones técnicas.
Un resorte neumático, que comprende una placa superior, un diafragma, un primer resorte de caucho-metal y un segundo resorte de caucho-metal; el diafragma está dispuesto entre la placa superior y el primer resorte de cauchometal; el primer resorte de caucho-metal está hueco para formar una cavidad, y la cavidad del primer resorte de caucho-metal penetra a través de una parte superior del primer resorte de caucho-metal en una dirección vertical, y la parte superior del primer resorte de caucho-metal está conectada a un primer soporte; el segundo resorte de cauchometal se inserta de manera fija en la cavidad del primer resorte de caucho-metal; una parte superior del segundo resorte de caucho-metal está conectada a un segundo soporte, y una parte superior del segundo soporte corresponde a la placa superior para entrar en contacto con la placa superior cuando el diafragma se queda sin aire; y, cuando el diafragma está inflado, hay una diferencia de altura Ah entre la parte superior del segundo soporte y la parte superior del primer soporte, donde la Ah£0; una parte superior del primer soporte corresponde a la placa superior para entrar en contacto con la placa superior cuando el diafragma se queda sin aire; el segundo resorte de caucho-metal está conectado en paralelo con el primer resorte de caucho-metal; y, el primer soporte y el segundo soporte se deslizan el uno con respecto al otro en una dirección vertical, pero no se deslizan el uno con respecto al otro en una dirección horizontal.
Preferentemente, una altura de la parte superior del segundo soporte es mayor que una altura de la parte superior del primer soporte.
Preferentemente, un intervalo de valor absoluto de Ah es 10 mm< | Ah | <30 mm.
Preferentemente, el primer soporte está encamisado por fuera del segundo soporte.
Preferentemente, el primer soporte está en ajuste deslizante con el segundo soporte.
Preferentemente, el primer soporte y/o el segundo soporte es un bloque de fricción.
Preferentemente, el primer resorte de caucho-metal es un resorte auxiliar laminado o un resorte auxiliar en forma de reloj de arena.
Preferentemente, el segundo resorte de caucho-metal es uno de los resortes auxiliares laminados, un resorte auxiliar en forma de reloj de arena y un resorte auxiliar cónico.
En comparación con la técnica anterior, la presente solicitud tiene las siguientes ventajas y efectos positivos.
En el resorte neumático proporcionado por la presente solicitud, el segundo resorte de caucho-metal y el segundo soporte se proporcionan y están conectados en paralelo con el primer resorte de caucho-metal y el primer soporte, y la diferencia de altura Ah entre la parte superior del segundo soporte y la parte superior del primer soporte se establece para que no sea igual a 0. Cuando el diafragma se queda sin aire, la placa superior entra primero en contacto con el primer soporte o el segundo soporte para transferir la carga vertical al primer resorte de caucho-metal o al segundo resorte de caucho-metal, de modo que se garantice poder conducir el vehículo cómodamente en condiciones de carga baja. A continuación, después de que el vehículo entre en una condición de carga pesada desde la condición de carga baja, la placa superior entra en contacto tanto con el primer soporte como con el segundo soporte para transferir la carga vertical tanto al primer resorte de caucho-metal como al segundo resorte de caucho-metal. En este momento, una rigidez del resorte neumático aumenta instantáneamente. Mientras tanto, como se muestra en la figura 4, una curva de carga vertical-desplazamiento vertical cambia repentinamente, de modo que se reduce significativamente la diferencia de desviación entre las condiciones de carga pesada y de carga baja, y se evitan de forma eficaz los daños a otros componentes resultantes del hundimiento de la carrocería del vehículo.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama esquemático de una estructura general de una realización de un resorte neumático de acuerdo con la presente solicitud;
la figura 2 es un diagrama de estado estructural del resorte neumático de la figura 1 en una condición de carga baja y un diafragma sin aire;
la figura 3 es un diagrama de estado estructural del resorte neumático de la figura 1 en una condición de carga pesada y el diafragma sin aire; y
la figura 4 es un diagrama esquemático de una curva de carga vertical-desplazamiento vertical del resorte neumático de acuerdo con la presente solicitud;
en las figuras: 1 - placa superior; 2 - diafragma; 3 - primer resorte de caucho-metal; 4 - primer soporte; 5 - segundo resorte de caucho-metal; y 6 - segundo soporte.
Descripción detallada de la presente invención
A continuación, se describirá específicamente la presente solicitud mediante implementaciones ilustrativas. Sin embargo, debe entenderse que los elementos, las estructuras y las características en una implementación pueden integrarse ventajosamente en otras implementaciones sin repetición adicional.
En la descripción de la presente solicitud, cabe señalar que la relación de orientación o posición indicada por los términos "interior", "exterior", "superior", "inferior", "frontal", "posterior" o similar es una relación de orientación o posición que se muestra en los dibujos adjuntos, simplemente para describir la presente solicitud y simplificar la descripción, en lugar de indicar o implicar que el dispositivo o elemento especificado debe tener una orientación particular o construirse y accionarse en una orientación particular. Por lo tanto, los términos no deben interpretarse como limitaciones a la presente solicitud. Adicionalmente, los términos "primero" y "segundo" son meramente descriptivos y no pueden interpretarse en el sentido de que indican o implican la importancia relativa.
Con referencia a la figura 1, se proporciona un resorte neumático, que comprende una placa superior 1, un diafragma 2 y un primer resorte de caucho-metal 3. El diafragma 2 está dispuesto entre la placa superior 1 y el primer resorte de caucho-metal 3. El primer resorte de caucho-metal 3 está hueco para formar una cavidad. La cavidad del primer resorte 3 de caucho-metal penetra a través de una parte superior del primer resorte 3 de caucho-metal en una dirección vertical. La parte superior del primer resorte de caucho-metal 3 está conectada a un primer soporte 4, y una parte superior del primer soporte 4 corresponde a la placa superior 1 para entrar en contacto con la placa superior 1 cuando el diafragma 2 se queda sin aire, de modo que una carga vertical (es decir, en la dirección vertical) soportada por la placa superior 1 se transfiera al primer resorte de caucho-metal 3. Hasta ahora, las estructuras mencionadas anteriormente y las relaciones de conexión entre estas estructuras son iguales o similares a las de los resortes neumáticos anteriores, y no se describirán en detalle en la presente solicitud. Para garantizar que el vehículo se pueda conducir cómodamente en condiciones de carga baja y evitar daños a otros componentes como resultado del hundimiento de la carrocería del vehículo en condiciones de carga pesada, la presente solicitud emplea, además, las siguientes soluciones.
El resorte neumático proporcionado por la presente solicitud comprende, además, un segundo resorte de cauchometal 5. El segundo resorte de caucho-metal 5 se inserta de manera fija en la cavidad del primer resorte de cauchometal 3 para conectarse en paralelo con el primer resorte de caucho-metal 3. Una parte superior del segundo resorte de caucho-metal 5 está conectada a un segundo soporte 6, y una parte superior del segundo soporte 6 corresponde a la placa superior 1 para entrar en contacto con la placa superior 1 cuando el diafragma 2 se queda sin aire. En este caso, la estructura del primer soporte 4 debe evadir el segundo soporte 6 para garantizar que la parte superior del segundo soporte 6 pueda entrar en contacto con la placa superior 1. A través del contacto con la placa superior 1, el segundo soporte 6 puede transferir la carga vertical soportada por la placa superior 1 al segundo resorte de cauchometal 5. Cuando el diafragma 2 está inflado, una diferencia de altura Ah entre la parte superior del segundo soporte 6 y la parte superior del primer resorte de caucho-metal 3 (más específicamente, entre la parte superior del segundo soporte 6 y la parte superior del primer soporte 4) se establece para que no sea igual a 0. En este caso, para permitir que tanto la parte superior del segundo soporte 6 como el tope del primer soporte 4 entren en contacto con la placa superior, el segundo soporte 6 y el primer soporte 4 no deben estar conectados de manera fija y pueden moverse el uno con respecto al otro.
En función de la descripción anterior, en el resorte neumático proporcionado por la presente solicitud, el segundo resorte de caucho-metal 5 y el segundo soporte 6 se proporcionan y están conectados en paralelo con el primer resorte de caucho-metal 3 y el primer soporte 4, y la diferencia de altura Ah entre la parte superior del segundo soporte 6 y la parte superior del primer soporte 4 se establece para que no sea igual a 0. Cuando el diafragma 2 se queda sin aire, la placa superior 1 entra primero en contacto con el primer soporte 4 o el segundo soporte 6 para transferir la carga vertical al primer resorte de caucho-metal 3 o al segundo resorte de caucho-metal 5, de modo que se garantice poder conducir el vehículo cómodamente en condiciones de carga baja. A continuación, después de que el vehículo entre en una condición de carga pesada desde la condición de carga baja, la placa superior 1 entra en contacto tanto con el primer soporte 4 como con el segundo soporte 6 para transferir la carga vertical tanto al primer resorte de cauchometal 3 como al segundo resorte de caucho-metal 5. En este momento, una rigidez del resorte neumático aumenta instantáneamente. Mientras tanto, como se muestra en la figura 4, una curva de carga vertical-desplazamiento vertical cambia repentinamente, de modo que se reduce significativamente la diferencia de desviación entre la condición de carga pesada y de carga baja, y se evitan de forma eficaz los daños a otros componentes resultantes del hundimiento de la carrocería del vehículo.
Cabe señalar que, dado que la posición de un punto de inflexión donde la curva de carga vertical-desplazamiento vertical que se muestra en la figura 4 cambia repentinamente está determinada por el valor de Ah, se establece un intervalo de valores de Ah de acuerdo con los requisitos reales para dividir la condición de carga baja y la condición de carga pesada. Por lo general, el intervalo de valores de Ah es 10 mm< | Ah | <30 mm. Por ejemplo, | Ah | puede ser de 15 mm, 20 mm, 25 mm, etc. De este modo, los requisitos de la condición de carga baja y la condición de carga pesada se pueden dividir bien, y se puede garantizar mejor la seguridad del vehículo en situaciones de estacionamiento instantáneo u otras. En donde, | Ah | es el valor absoluto de Ah.
En una realización, como se muestra en la figura 1, en estado natural (en un estado en el que el diafragma 2 está inflado), una altura de la parte superior del segundo soporte 6 es mayor que una altura de la parte superior del primer soporte 4. De este modo, el segundo resorte de caucho-metal 5 es responsable de reducir la vibración en condiciones de baja carga cuando el diafragma 2 se queda sin aire (con referencia a la figura 2); y, el segundo resorte de cauchometal 5 y el primer resorte de caucho-metal 3 reducen conjuntamente la vibración en condiciones de carga pesada cuando el diafragma 2 se queda sin aire (con referencia a la figura 3).
Debe entenderse que, en otra realización (no mostrada en los dibujos), también es posible que la altura de la parte superior del primer soporte 4 sea mayor que la altura de la parte superior del segundo soporte 6 en estado natural (en un estado en el que el diafragma 2 está inflado). De este modo, el primer resorte de caucho-metal 3 es responsable de reducir la vibración en condiciones de baja carga cuando el diafragma 2 se queda sin aire; y, el primer resorte de caucho-metal 3 y el segundo resorte de caucho-metal 5 reducen conjuntamente la vibración en condiciones de carga pesada cuando el diafragma 2 se queda sin aire.
En relación con una relación de posición entre el primer soporte 4 y el segundo soporte 6, en la realización mostrada en las figuras 1-3, el primer soporte 4 está encamisado por fuera del segundo soporte 6, para restringir un movimiento horizontal del segundo soporte 6, restringiendo así la desviación lateral relativa entre el primer resorte de cauchometal 3 y el segundo resorte de caucho-metal 5.
Específicamente, tal y como se muestra en las figuras 1-3, tanto el primer soporte 4 como el segundo soporte 6 son bloques de fricción, de modo que el primer soporte 4 y el segundo soporte 6 puedan desplazarse con respecto a la placa superior 1 cuando entren en contacto con la placa superior 1. Tanto el primer soporte 4 como el segundo soporte 6 son anulares, y el primer soporte 4 y el segundo soporte 6 están fijados de manera extraíble a la parte superior del primer resorte de caucho-metal 3 y a la parte superior del segundo resorte de caucho-metal 5 mediante pernos, respectivamente.
El primer soporte 4 está en ajuste deslizante con el segundo soporte 6. Es decir, no hay espacio entre una superficie interior del primer soporte 4 y una superficie exterior del segundo soporte 6 (incluido el ajuste con holgura, para montar el segundo soporte 6 en el primer soporte 4) y, al mismo tiempo, se garantiza que el segundo soporte 6 pueda deslizarse con respecto al primer soporte 4. Es decir, el primer soporte 4 y el segundo soporte 6 pueden deslizarse el uno con respecto al otro en una dirección vertical, pero no en la dirección horizontal. En consecuencia, la desviación lateral relativa entre el primer resorte de caucho-metal 3 y el segundo resorte de caucho-metal 5 se restringe aún más, se evita una colisión lateral entre el segundo soporte 6 y el primer soporte 4, de ese modo, se mejora una estabilidad del resorte neumático cuando está en uso.
En cuanto a una estructura del primer resorte de caucho-metal 3, puede ser un resorte auxiliar laminado o un resorte auxiliar en forma de reloj de arena, de modo que el primer resorte de caucho-metal 3 pueda proporcionar una cavidad para alojar el segundo resorte de caucho-metal 5 y realizar el movimiento alternativo vertical del segundo soporte 6. Adicionalmente, en cuanto a una estructura del segundo resorte de caucho-metal 5, puede ser uno de entre un resorte auxiliar laminado, un resorte auxiliar en forma de reloj de arena y un resorte auxiliar cónico. Cuando el segundo resorte de caucho-metal 5 es un resorte auxiliar laminado, la ocupación de espacio es pequeña, y el tamaño requerido del primer resorte de caucho-metal 3 es pequeño.
Específicamente, tal y como se muestra en las figuras 1-3, tanto el primer resorte de caucho-metal 3 como el segundo resorte de caucho-metal 5 son resortes auxiliares laminados, el primer resorte de caucho-metal 3 y el segundo resorte de caucho-metal 5 están dispuestos coaxialmente, y una placa de montaje inferior del primer resorte de caucho-metal 3 y una placa de montaje inferior del segundo resorte de caucho-metal 5 están conectadas de manera fija mediante pernos. La estructura del resorte auxiliar laminado es una tecnología conocida por los expertos en la técnica, y no se describirá en detalle en la presente solicitud.
Adicionalmente, cabe señalar que las estructuras del resorte auxiliar en forma de reloj de arena y el resorte auxiliar cónico, como alternativas al resorte auxiliar laminado, también son tecnologías conocidas por los expertos en la técnica y no se describirán en detalle en el presente documento.
Para comprender mejor las soluciones técnicas anteriores de la presente solicitud, tal y como se muestra en las figuras 2 y 3, a continuación, se describirá un proceso de accionamiento del resorte neumático proporcionado por la presente solicitud cuando el diafragma 2 se queda sin aire.
Como se muestra en la figura 2, cuando la carga en la carrocería del vehículo es baja, el segundo soporte 6 transfiere la carga al segundo resorte de caucho-metal 5. El segundo resorte de caucho-metal 5 reduce la vibración, y el primer resorte de caucho-metal 3 no está comprimido y no reduce la vibración. En este momento, la rigidez del resorte es baja y la comodidad a la hora de conducir el vehículo es mejor.
Como se muestra en la figura 3, cuando los planos superiores del primer soporte 4 y el segundo soporte 6 están nivelados entre sí debido a una gran carga en la carrocería del vehículo, tanto el primer resorte de caucho-metal 3 como el segundo resorte de caucho-metal 5 están comprimidos por la placa superior 1. En este momento, debido a la conexión paralela entre el primer resorte de caucho-metal 3 y el segundo resorte de caucho-metal 5, la rigidez del resorte neumático aumenta repentinamente y la diferencia de desviación del resorte neumático entre la condición de carga baja y carga pesada se reduce.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un resorte neumático, que comprende una placa superior (1), un diafragma (2) y un primer resorte de caucho-metal (3); el diafragma (2) está dispuesto entre la placa superior (1) y el primer resorte de caucho-metal (3); el primer resorte de caucho-metal (3) está hueco para formar una cavidad, y la cavidad penetra a través de una parte superior del primer resorte de caucho-metal (3) en una dirección vertical, la parte superior del primer resorte de caucho-metal (3) está conectada a un primer soporte (4);
el resorte neumático comprende, además, un segundo resorte de caucho-metal (5), y el segundo resorte de caucho-metal (5) se inserta de manera fija en la cavidad del primer resorte de caucho-metal (3); una parte superior del segundo resorte de caucho-metal (5) está conectada a un segundo soporte (6), y una parte superior del segundo soporte (6) corresponde a la placa superior (1) para entrar en contacto con la placa superior (1) cuando el diafragma (2) se queda sin aire; y, cuando el diafragma (2) está inflado, existe una diferencia de altura Ah entre la parte superior del segundo soporte (6) y la parte superior del primer soporte (4), donde la Ah£0; caracterizado por que,
una parte superior del primer soporte (4) corresponde a la placa superior (1) para entrar en contacto con la placa superior (1) cuando el diafragma (2) se queda sin aire;
el segundo resorte de caucho-metal (5) está conectado en paralelo con el primer resorte de caucho-metal (3); y, el primer soporte (4) y el segundo soporte (6) se deslizan el uno con respecto al otro en una dirección vertical, pero no se deslizan el uno con respecto al otro en una dirección horizontal.
2. El resorte neumático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que una altura de la parte superior del segundo soporte (6) es mayor que una altura de la parte superior del primer soporte (4).
3. El resorte neumático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que un intervalo de valor absoluto de la Ah es 10 mm< | Ah | <30 mm.
4. El resorte neumático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el primer soporte (4) está encamisado por fuera del segundo soporte (6).
5. El resorte neumático de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que el primer soporte (4) se encuentra en ajuste deslizante con el segundo soporte (6).
6. El resorte neumático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el primer soporte (4) y/o el segundo soporte (6) es un bloque de fricción.
7. El resorte neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por que el primer resorte de caucho-metal (3) es un resorte auxiliar laminado o un resorte auxiliar en forma de reloj de arena.
8. El resorte neumático de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que el segundo resorte de caucho-metal (5) es uno de entre un resorte auxiliar laminado, un resorte auxiliar en forma de reloj de arena y un resorte auxiliar cónico.
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