ES2257633T3 - Unidad de piston-cilindro. - Google Patents

Abstract

Unidad de pistón-cilindro que comprende un cilindro cerrado (1) en el que va guiado de forma axialmente desplazable un pistón (2) sellado con respecto al cilindro (1) por medio de una junta anular radialmente circundante (30), cuyo pistón subdivide el espacio interior (29) del cilindro en un primero y un segundo espacios de trabajo (3, 4) que están ambos llenos de un fluido, especialmente un líquido hidráulico, un vástago de pistón (5) que se extiende a través del espacio interior (29) del cilindro y que va guiado frontalmente hacia fuera de manera hermética a través de al menos una pared de cierre del cilindro (1), una primera válvula de retención (26) cuyo miembro de cierre está cargado por una fuerza en dirección de cierre y puede ser abierto bajo una alta presión en el primer espacio de trabajo (3) uniendo dicho primer espacio de trabajo (3) con el segundo espacio de trabajo (4), y una segunda válvula de retención (26) cuyo miembro de cierre está cargado por una fuerza en dirección de cierre y puede ser abierto bajo una alta presión en el segundo espacio de trabajo (4) uniendo dicho segundo espacio de trabajo (4) con el primer espacio de trabajo (3), en donde la superficie del miembro de cierre de las válvulas de retención primera y/o segunda (26) que puede ser solicitada operativamente por la presión del espacio de trabajo (3, 4) puede ser agrandada durante la carrera de apertura de dicho miembro, y en donde el miembro de cierre es un pistón escalonado (18, 18'') que está dispuesto de forma desplazable en un taladro escalonado correspondiente (11) y cuyos escalones (17, 19) presentan superficies frontales que pueden ser solicitadas operativamente por la presión del espacio de trabajo (3, 4), en donde, comenzando en la posición de cierre y con la solicitación de presión del escalón más pequeño (19), se pueden solicitar con presión cada vez más escalones (17) del pistón escalonado (18, 18'') al aumentar la carrera de apertura de dicho pistón escalonado (18, 18''), caracterizada porque uno o varios escalones (13) del taladro escalonado (11) poseen una unión con el escalón inmediato mayor (16), pudiendo ser abierta la unión correspondiente con el escalón inmediato más alto (16) del taladro escalonado (11) después de alcanzar una respectiva carrera de apertura finita predeterminada.

Description

Unidad de pistón-cilindro.

La invención se refiere a una unidad de pistón-cilindro con un cilindro cerrado en el que va guiado de forma axialmente desplazable un pistón sellado con respecto al cilindro por medio de una junta anular radialmente circundante, cuyo pistón subdivide el espacio interior del cilindro en un primero y un segundo espacios de trabajo, los cuales están ambos llenos de un fluido, especialmente un líquido hidráulico, con un vástago de pistón que se extiende a través del espacio interior del cilindro y que va guiado herméticamente hacia fuera por el lado frontal a través de al menos una pared de cierre del cilindro, con una primera válvula de retención cuyo miembro de cierre está cargado por una fuerza en dirección de cierre y puede abrirse bajo una alta presión en el primer espacio de trabajo uniendo dicho primer espacio de trabajo con el segundo espacio de trabajo, y con una segunda válvula de retención cuyo miembro de cierre está cargado por una fuerza en dirección de cierre y puede abrirse bajo una alta presión en el segundo espacio de trabajo uniendo dicho segundo espacio de trabajo con el primer espacio de trabajo, pudiendo agrandarse la superficie - solicitable operativamente por la presión del espacio de trabajo - del miembro de cierre de las válvulas de retención primera y/o segunda durante su carrera de apertura y siendo el miembro de cierre un pistón escalonado que está dispuesto de forma desplazable en un taladro escalonado correspondiente y cuyos escalones presentan superficies que pueden ser solicitadas operativamente por la presión del espacio de trabajo, en donde, comenzando en la posición de cierre y con la solicitación de presión del escalón más pequeño, se pueden solicitar con presión cada vez más escalones del pistón escalonado al aumentar la carrera de apertura de dicho pistón escalonado.

Tales unidades de pistón-cilindro se emplean, por ejemplo, como bloqueadores de puertas sin escalones para puertas de vehículos automóviles. En este caso, cuando la puerta no está accionada, las dos válvulas de retención están cerradas y la puerta está mantenida en la posición momentáneamente ocupada. Cuando se solicita manualmente la puerta para moverla hacia fuera de esta posición, se produce así un aumento de presión en una cámara de trabajo y debido a esta presión tiene lugar una apertura de la válvula asociada a esta cámara de trabajo. Puede pasar entonces fluido de esta cámara de trabajo a la otra cámara de trabajo. Para abrir la válvula se tiene que establecer en la cámara de trabajo una presión que supere la solicitación de fuerza del miembro de cierre en dirección de cierre. Cuando se reduce la fuerza de la solicitación manual de la puerta por debajo de una medida determinada sin que se concluya el movimiento de la puerta, se reduce la presión en la cámara de trabajo de tal manera que se cierra también la válvula de retención y se bloquea el movimiento de la puerta por medio de la unidad de pistón-cilindro, aun cuando se desee todavía un movimiento adicional de la
puerta.

Se conoce por los documentos US-A-5 620 066 y DE 42 39 681 A una unidad de pistón-cilindro de la clase citada al principio.

Se conoce por el documento DE 14 59 182 A un bloqueador de puerta con una unidad de pistón-cilindro que presenta una válvula de pistón configurada como una válvula doble, mediante la cual se puede unir un espacio de un medio de presión con el otro espacio del medio de presión.

Se conoce por el documento US-A-4 856 625 una unidad de pistón-cilindro con una válvula que une las dos cámaras del cilindro y cuyo miembro de cierre posee una superficie de cierre formada por un elastómero.

Por tanto, el cometido de la invención consiste en crear una unidad de pistón- cilindro de la clase citada al principio cuyas válvulas de retención primera y segunda requieran una presión menor para mantener abierta la válvula de retención que la presión de apertura para abrir dicha válvula de retención.

Este problema se resuelve según la invención con una estructura sencilla debido a que uno o varios escalones del taladro escalonado poseen una unión con el escalón inmediato más grande, pudiendo abrirse la unión correspondiente con el escalón inmediato más alto del taladro escalonado después de alcanzar una respectiva carrera finita de apertura predeterminada.

Dado que la superficie operativa del miembro de cierre se hace mayor después de la apertura de la válvula de retención, esta válvula de retención puede ser mantenida en estado abierto por una presión menor en el espacio de trabajo en la posición abierta. Esto significa en la aplicación a un bloqueador de puerta sin escalones que la puerta manualmente no accionada se mantiene de forma estable en su posición ocupada y conserva la posición bajo, por ejemplo, una ligera solicitación de fuerza imprevista. Cuando se mueve intencionadamente la puerta con un consumo de fuerza determinado, tiene lugar también una alta acumulación de presión correspondiente en el espacio de trabajo y una apertura de la válvula de retención. Para un movimiento adicional de apertura es necesario entonces solamente un consumo de fuerza reducido.

La reducción de la presión necesaria de mantenimiento en estado abierto se efectúa en este caso de forma escalonada y no súbitamente.

Cuando al menos la superficie más pequeña de la válvula de retención que puede ser solicitada por la presión del espacio de trabajo es un miembro de cierre de una válvula de asiento, tiene lugar entonces, al alcanzar la presión de apertura en el espacio de trabajo, una apertura rápida de la válvula de retención y, por tanto, también una reducción inmediata de la presión necesaria para mantenerla abierta. Por tanto, después de iniciado un movimiento, se puede seguir moviendo inmediatamente una puerta con menor fuerza.

De manera sencilla, el lado frontal del escalón más pequeño del pistón escalonado puede formar aquí el miembro de cierre, el cual puede ser asentado sobre la desembocadura - que forma un asiento de la válvula de retención - del escalón más pequeño del taladro escalonado que conduce al espacio de trabajo.

Cuando el miembro de cierre posee una superficie de cierre a manera de cono que puede asentarse sobre el asiento de válvula, se alcanza en el estado cerrado de la válvula de retención un alto grado de estanqueidad que se incrementa así todavía, a tolerancias de fabricación más pequeñas, cuando el miembro de cierre posee una superficie de cierre constituida por un elastómero.

Se consigue una estructura sencilla con pocas piezas componentes haciendo que uno o varios de los escalones del pistón escalonado formen una compuerta de una válvula de compuerta mediante la cual se pueda cerrar la unión correspondiente que desemboca radialmente en el taladro escalonado.

Para obtener un buen sellado a pesar del mantenimiento de menores tolerancias, uno o varios de los escalones del pistón escalonado pueden presentar en su superficie envolvente cilíndrica una ranura anular radialmente periférica en la que esté instalado un anillo de sellado que se aplique herméticamente con su zona exterior radialmente periférica a la pared interior del escalón correspondiente del taladro escalonado.

Una unión radial puede desembocar desde el escalón más grande del taladro escalonado en un espacio de forma anular del cilindro que está formado entre la pared interior del cilindro y la superficie envolvente radialmente periférica del pistón y sellado por las juntas anulares con respecto a los espacios de trabajo, mediante cuya presión puede ser solicitado el pistón escalonado en la dirección de apertura, pudiendo ser cerrada la unión radial por el escalón más grande del pistón escalonado y pudiendo ser abierta en su posición de carrera de apertura máxima. El fluido puede pasar del espacio del cilindro al otro espacio de trabajo.

Para lograr una sencilla solicitación de fuerza en dirección de cierre, el miembro de cierre puede estar cargado en dirección de cierre por medio de un muelle de compresión apoyado en el pistón, especialmente un muelle de compresión helicoidal o un muelle de platillo.

Para amortiguar el movimiento del pistón escalonado, el escalón más grande del taladro escalonado puede formar en el lado del pistón escalonado alejado de la cámara de trabajo una cámara de amortiguación que esté unida con el espacio interior del cilindro a través de una abertura de amortiguación. Esta abertura de amortiguación define aquí el tiempo de apertura de la válvula de retención.

Cuando la cámara de amortiguación puede ser unida con el espacio del cilindro a través de una válvula durante el movimiento del pistón escalonado en dirección de cierre, puede pasar entonces rápidamente fluido del espacio del cilindro a la cámara de amortiguación al producirse un movimiento de cierre, lo que hace posible un pequeño tiempo de cierre de la válvula de retención.

Esta válvula está construida de forma especialmente sencilla cuando presenta un anillo de sellado que está dispuesto en una ranura anular formada en la superficie envolvente cilíndrica del escalón más grande del pistón escalonado, pudiendo ser unido el lado del anillo de sellado alejado de la cámara de amortiguación con el espacio del cilindro y pudiendo ser barrido el anillo de sellado por arriba o por abajo por el flujo que va del espacio del cilindro a la cámara de amortiguación.

No es necesario un espacio de montaje especial para el muelle de compresión cuando este muelle de compresión está dispuesto en la cámara de amortiguación, con lo que se hace posible una pequeña longitud de construcción de la unidad de pistón-cilindro.

Para asegurar que durante el movimiento de cierre del pistón escalonado salga fluido del escalón más grande del taladro escalonado incluso en el último tramo de la carrera de cierre, el taladro escalonado más grande está unido con el espacio del cilindro a través de una abertura de estrangulación en el lado del escalón correspondiente del pistón escalonado que queda vuelto hacia la cámara de trabajo.

La junta anular que rodea al pistón y lo sella con respecto al cilindro puede estar dispuesta en una ranura anular que esté formada en la superficie envolvente cilíndrica del pistón.

Cuando la junta anular presenta un labio de sellado radialmente periférico que se aplica elásticamente con su extremo libre a la pared interior del cilindro en posición dirigida aproximadamente hacia el espacio de trabajo, está ciertamente bloqueado en forma segura el flujo de fluido del espacio de trabajo al espacio del cilindro situado en el otro lado de la junta anular. Sin embargo, el fluido puede circular sin problemas en la dirección contraria.

Al menos un taladro escalonado puede estar formado por el taladro de paso de un tubo dirigido hacia la cámara de amortiguación, en el cual está dispuesto de forma desplazable un escalón más pequeño del pistón escalonado, estando abrazado el tubo por una zona a manera de collar del pistón escalonado en la que está dispuesto el escalón inmediato mayor del pistón escalonado rodeando radialmente al tubo. Esto conduce a una disposición mutuamente imbricada del pistón escalonado y el taladro escalonado y, por tanto, a una corta longitud de montaje.

Cuando el tubo está formado en su zona extrema vuelta hacia la cámara de amortiguación con hendiduras radialmente continuas que forman la unión radial entre dos escalones del taladro escalonado, estas hendiduras forman entonces de manera sencilla una unión radial de gran sección transversal entre dos escalones del taladro escalonado, lo que posibilita un rápido flujo de fluido y, por tanto, un rápido movimiento del pistón escalonado. Se consigue una ejecución sencilla que agrupa muchos elementos en una pieza estructural y, por tanto, también una reducción de los costes de fabricación y de montaje haciendo que el pistón escalonado esté constituido por un material elastómero y forme una sola pieza con la superficie de cierre del miembro de cierre y/o con labios de sellado radialmente periféricos en uno o varios escalones del pistón escalonado.

Se consigue una corta longitud de construcción y una construcción compacta de la unidad de pistón-cilindro haciendo que el pistón esté provisto de un vástago de pistón dispuesto en un lado y presente una cámara de compensación del volumen del pistón para recibir la cantidad de desplazamiento del espacio de trabajo alejado del vástago de pistón, la cual es mayor que la cantidad de desplazamiento del espacio de trabajo del lado del vástago de pistón, pudiendo hacerse la construcción especialmente compacta cuando la cámara de compensación de volumen está dispuesta en el pistón entre la primera y la segunda válvulas de retención y está unida a través de una abertura de entrada con el espacio del cilindro entre la primera y la segunda válvulas de retención.

Para que, al abrir la válvula de retención, se evite una repentina caída de presión en el espacio de trabajo y los ruidos perturbadores originados por ello, el paso de válvula en una primera parte de la carrera de apertura del miembro de cierre de la válvula de retención puede ser un paso de estrangulación.

El paso de estrangulación puede estar dispuesto delante y/o detrás del asiento de la válvula de asiento, considerado en la dirección de flujo del primer espacio de trabajo al segundo espacio de trabajo y/o desde el segundo espacio de trabajo al primer espacio de trabajo.

Una posibilidad de construcción sencilla para disponer el paso de estrangulación delante del asiento de válvula consiste en que el pistón escalonado presente una prolongación aproximadamente cilíndrica dirigida del miembro de cierre al espacio de trabajo y que se proyecte a través del escalón más pequeño del taladro escalonado, en donde un intersticio anular entre la superficie envolvente periférica de la prolongación y la pared interior del escalón más pequeño del taladro escalonado forma el paso de estrangulación.

Con una construcción sencilla en la misma medida se puede conseguir un paso de estrangulación dispuesto detrás del asiento de válvula cuando el escalón del pistón escalonado que, considerado en la dirección de flujo del primer espacio de trabajo al segundo espacio de trabajo y/o del segundo espacio de trabajo al primer espacio de trabajo, se encuentra detrás del asiento de la válvula de asiento presenta una prolongación configurada en forma aproximadamente cilíndrica que va guiada en la dirección de apertura de la válvula de retención por medio de un collar anular coaxial que penetra en el segundo escalón del taladro escalonado, en donde un intersticio anular entre la superficie envolvente periférica de la prolongación y la pared interior del collar anular forma el paso de estrangulación.

En el dibujo se han representado ejemplos de realización de la invención y éstos se describen seguidamente con más detalle. Muestran:

La figura 1, una sección transversal en la zona del pistón de una unidad de pistón-cilindro,

La figura 2, una representación ampliada del pistón de la unidad de pistón-cilindro según la figura 1 en la zona de una válvula de retención, en sección transversal,

La figura 3, un primer ejemplo de realización de un pistón escalonado de la válvula de retención según la figura 2, en sección,

La figura 4, un segundo ejemplo de realización de un pistón escalonado para una válvula de retención según la figura 2, en sección,

La figura 5, un primer ejemplo de realización de la unión de partes del pistón de la unidad de pistón-cilindro según la figura 1,

La figura 6, un segundo ejemplo de realización de la unión de partes del pistón de la unidad de pistón-cilindro según la figura 1, y

La figura 7, un segundo ejemplo de realización de una representación ampliada de un pistón de la unidad de pistón-cilindro según la figura 1 en la zona de una válvula de retención, en sección transversal.

La unidad de pistón-cilindro representada en la figura 1 es un bloqueador de puerta para vehículos automóviles que actúa sin escalonamiento. Posee un cilindro 1 cerrado en sus extremos, en el que va guiado de forma desplazable un pistón 2 que subdivide el espacio interior del cilindro 1 en un primer espacio de trabajo 3 del lado del vástago de pistón y un segundo espacio de trabajo 4 alejado del vástago de pistón. Ambos espacios de trabajo 3 y 4 están llenos de aceite.

En un lado del pistón 2 está dispuesto un vástago de pistón 5 que se extiende a través del primer espacio de trabajo 3 y que va guiado herméticamente hacia fuera a través de una junta no representada y una pared de cierre frontal del cilindro 1 que tampoco se ha representado.

El pistón 2 está constituido por un elemento central 6 de compensación de volumen, un primer elemento de válvula 7 adyacente hacia el primer espacio de trabajo 3 y un segundo elemento de válvula 8 adyacente hacia el segundo espacio de trabajo 4. El elemento 6 de compensación de volumen, el primer elemento de válvula 7 y el segundo elemento de válvula 8 están sólidamente unidos uno con otro, estando fijado también el vástago de pistón 5 al primer elemento de válvula 7. Los elementos de válvula 7 y 8, configurados aproximadamente a manera de cubeta, poseen un fondo 9 en sus extremos vueltos hacia los respectivos espacios de trabajo 3 y 4.

El escalón más pequeño 10 de un taladro escalonado 11 formado coaxialmente en el elemento de válvula 7 y 8 se extiende a través del fondo 9 y desemboca en el espacio de trabajo 3 ó 4. A este fin, en el primer elemento de válvula 7 están formados tres taladros de unión 12 en el elemento de válvula 7 que cortan en ángulo recto el escalón más pequeño 10. En el elemento de válvula 8 el escalón más pequeño 10 del taladro escalonado 11 desemboca directamente en el espacio de trabajo 4.

Dado que la estructura de los elementos de válvula 7 y 8 es por lo demás idéntica, el resto de la descripción se efectúa con referencia al segundo elemento de válvula 8.

En posición adyacente al escalón más pequeño 10 del taladro escalonado 11 está formado en el fondo 9 un segundo escalón 13 del taladro escalonado 11, en cuyo prolongación dirigida hacia fuera del espacio de trabajo 4 está formado en el fondo 9 un tubo 14 que penetra coaxialmente en la abertura de la cubeta del elemento de válvula 8 y que está formado con hendiduras radialmente continuas 15 en la zona extrema del mismo alejada del espacio de trabajo. La abertura de la cubeta del propio elemento de válvula 8 forma el escalón más grande 16 del taladro escalonado 11.

En este escalón más grande 16 del taladro escalonado 11 está dispuesto de forma desplazable el escalón más grande 17 del pistón escalonado 18, cuyo escalón menor 19 es desplazable en el segundo escalón 13 del taladro escalonado 11. El extremo del escalón menor 19 del pistón escalonado 18 que queda dirigido hacia el escalón más pequeño 10 del taladro escalonado 11 está configurado como un miembro de cierre 20 de una válvula de retención 26 con una superficie de cierre 21 a manera de cono que puede asentarse sobre un asiento de válvula 22 formado por la desembocadura del escalón más pequeño 10 en el segundo escalón 13 del taladro escalonado 11. El miembro de cierre 20 es aquí una pieza estructural separada constituida por un material elastómero que posee en su lado alejado de la superficie de cierre 21 un vástago coaxialmente sobresaliente 23 con el cual dicho miembro está instalado sólidamente en un taladro
de base correspondiente 24 del pistón escalonado 18.

A través de un anillo de sellado 25 que rodea al vástago 23 en su zona sobresaliente del taladro de base 24 y que se aplica con su superficie anular exterior radialmente periférica a la pared interior cilíndrica del segundo escalón 13 del taladro escalonado 13, dicho segundo escalón 13 puede ser bloqueado por el escalón más grande 17 del taladro escalonado 11. Este bloqueo existe en la primera parte de una carrera de apertura de la válvula de retención 26 hasta que el anillo de sellado 25 haya alcanzado la zona de las hendiduras radiales 15 y luego se unan a través de éstas el escalón más pequeño 10 y el segundo escalón 13 del taladro escalonado 11 y, por tanto, también el segundo espacio de trabajo 4 con el escalón más grande 16 del taladro escalonado 11.

Este movimiento de apertura del pistón escalonado 11 se efectúa en contra de la fuerza de un muelle de compresión helicoidal pretensado 27 que solicita al pistón escalonado 11 en dirección de cierre cuando se ha establecido en el espacio de trabajo 4 una presión correspondiente que solicita primero a la superficie de cierre 21 del miembro de cierre 20 y, después de que éste se ha separado del asiento de válvula 22, a toda la superficie frontal del escalón más pequeño 19 del pistón escalonado 18. Después de rebasar las hendiduras 15 por medio del anillo de sellado 25, se solicita entonces también la superficie del escalón más grande 17 del pistón escalonado 18.

Debido a esta sucesiva conexión de la solicitación de presión de los escalones del pistón escalonado 18 se mantiene abierta la válvula de retención 26 después de que el miembro de cierre 20 se ha separado del asiento de válvula 22, incluso aunque se produzca una reducción de la presión en el espacio de trabajo 4.

Una abertura de estrangulación 28 conduce desde la zona del fondo del escalón más grande 16 del taladro escalonado 11 hasta un espacio anular 29 del cilindro que está formado entre la superficie envolvente radialmente periférica del pistón 2 y la pared interior del cilindro 1 entre una respectiva junta anular 30 que rodea al primero y al segundo elementos de válvula 7 y 8 y que los sella con respecto a la pared interior del cilindro 1. Estas juntas anulares 30 poseen un labio de sellado radialmente periférico 31 que con su extremo libre está dirigido aproximadamente hacia el espacio de trabajo 3 y 4 adyacente a su elemento de válvula 7 y 8 y se aplica elásticamente a la pared interior 32 del cilindro 1.

El escalón más grande 17 del pistón escalonado 18 posee en su superficie envolvente radialmente periférica dos ranuras anulares 33 y 34 formadas a distancia una de otra, en las cuales están dispuestos anillos de sellado 35 y 36 para sellar el pistón escalonado 18 con respecto a la pared interior del escalón más grande 16 del taladro escalonado 11. Entre las dos ranuras anulares 33 y 34 provistas de los anillos de sellado 35 y 36 está formada en la superficie envolvente cilíndrica del escalón más grande 17 del pistón escalonado 18 otra ranura anular radialmente periférica 37 que en la posición de cierre del pistón escalonado 18 coincide radialmente con una unión radial 38 formada en el escalón más grande 17 del pistón escalonado 18 y que une la ranura anular 37 con el espacio 29 del cilindro.

En la posición de la máxima carrera de apertura del pistón escalonado 18 el escalón más grande 16 del taladro escalonado 11 llega a unirse con la unión radial 38, de modo que el aceite sometido a presión puede circular desde el espacio de trabajo 4 hasta el espacio 29 del cilindro a través de los escalones 10, 13 y 16 del taladro escalonado 11 y la unión radial 38. Dado que el labio de sellado 31 del elemento de válvula 8 está cargado con presión desde el espacio de trabajo 4, dicho labio bloquea el espacio 29 del cilindro hacia el espacio de trabajo 4. Sin embargo, no está presente una carga de presión de esta clase en el labio de sellado 31 del elemento de válvula 7, de modo que el aceite que pasa del espacio de trabajo 4 al espacio 29 del cilindro fluye por encima del labio de sellado del elemento de válvula 7 y llega al espacio de trabajo 3. Por tanto, todo el pistón 2 es desplazable hacia dentro del espacio de trabajo 4.

Dado que el volumen de aceite desalojado del espacio de trabajo 4 es mayor que el volumen obtenido por el desplazamiento del pistón 2 en el espacio de trabajo 3 que da alojamiento al vástago de pistón 5, el volumen de aceite sobrante es desplazado a través de una abertura de entrada 39 desde el espacio 29 del cilindro hasta una cámara 40 de compensación de volumen del elemento 6 de compensación de volumen.

A la terminación de la solicitación de fuerza del vástago de pistón 5 y, por tanto, del movimiento del pistón 2 se queda sin presión el aceite en el espacio de trabajo 4, de modo que el muelle de compresión helicoidal 27 desplaza nuevamente el pistón escalonado 18 hasta su posición de cierre y se cierra la válvula de retención 26.

En el escalón más grande 16 del taladro escalonado 11 está formada en el lado del escalón más grande 17 del pistón escalonado 18 que queda alejado del espacio de trabajo 4 una cámara de amortiguación 41 que está unida con el espacio 29 del cilindro a través de una abertura de amortiguación 42, con lo que se amortigua un movimiento de apertura del pistón escalonado 18. Para evitar una amortiguación del movimiento de cierre se puede producir un flujo por debajo del anillo de sellado 36 en dirección del espacio 29 del cilindro a la cámara de amortiguación 41 y se puede llenar así rápidamente dicha cámara de amortiguación 41 con aceite. Sin embargo, el anillo de sellado 26 establece un cierre hermético en dirección contraria, de modo que, al producirse un movimiento de apertura, solamente está disponible la abertura de amortiguación 42 como unión de la cámara de amortiguación 41 con el espacio 29 del cilindro.

En la última parte de la carrera de cierre, cuando se ha interrumpido ya nuevamente la comunicación de la unión radial 38 con el escalón más grande 16 del taladro escalonado 11, el aceite restante puede pasar del escalón 16 al espacio 29 del cilindro a través de la abertura de estrangulación 28 y, fluyendo por encima del labio de sellado 31 descargado ahora de presión, puede llegar al espacio de trabajo 4. La estructura y el funcionamiento del elemento de válvula 7 corresponden a la estructura y el funcionamiento del elemento de válvula 8 descrito.

El pistón escalonado 18' representado en la figura 4 corresponde en su estructura y su funcionamiento al pistón escalonado 18 representado en las figuras 1 a 3, con la diferencia de que está constituido como una pieza estructural a base de un elastómero y está configurado formando una sola pieza con labios de sellado 43 y 44 que forman los anillos de sellado 35 y 36, con un labio de sellado 45 que forma el anillo de sellado 25 y con el miembro de cierre 20 que presenta la superficie de cierre 21.

En las figuras 5 y 6 se han representado uniones del elemento de válvula 8 con el elemento 6 de compensación de volumen. El elemento de válvula 8 presenta en este caso un extremo anular coaxial 46 y el elemento 6 de compensación de volumen presenta un extremo anular coaxial 47. Ambos extremos anulares 46 y 47 poseen el mismo diámetro exterior. El extremo anular 46 posee en su perímetro interior un escalón anular 48 de aumento del diámetro y el extremo anular 47 posee en su diámetro interior un escalón anular correspondiente 49 de reducción del diámetro. Estos escalones anulares 48 y 49 se enchufan telescópicamente uno dentro de otro y se unen uno con otro.

En el ejemplo de realización de la figura 5 se efectúa esto por medio de una unión realizada con material, tal como, por ejemplo, una soldadura de láser. En el ejemplo de realización de la figura 6 está formada en la zona del escalón anular 48 una abertura de encastre radial 50 en la que puede encastrarse un apéndice de encastre correspondiente 51 radialmente sobresaliente hacia fuera en el escalón anular 49 cuando se enchufan telescópicamente los escalones anulares 48 y 49 uno dentro de otro. La estructura básica del ejemplo de realización de la figura 7 corresponde al ejemplo de realización representado en la figura 2, estando configurado el pistón escalonado 18'', análogamente al pistón escalonado 18' representado en la figura 4, como una pieza estructural hecha de un elastómero.

El pistón escalonado 18'' presenta en este caso una prolongación cilíndrica 52 dirigida del miembro de cierre 20 al espacio de trabajo 3 y que se proyecta a través del escalón más pequeño 10 del taladro escalonado 11. El intersticio anular 53 formado entre la superficie envolvente periférica de la prolongación 52 y la pared interior del escalón más pequeño 10 del taladro escalonado 11 actúa como un paso de estrangulación.

El extremo de la prolongación 52 opuesto al extremo libre del pistón escalonado 18'' va segundo, ensanchándose cónicamente, por una superficie de cierre 21 que hace transición después hacia otra prolongación cilíndrica 54 del pistón escalonado 18''. Esta otra prolongación 54 se extiende a través de un collar anular coaxial 55 que, en la dirección de apertura de la válvula de retención 26, penetra libremente en el segundo escalón 13 del taladro escalonado 11. El intersticio anular 56 entre la superficie envolvente periférica de la prolongación 54 y la pared interior del collar anular 55 forma otro paso de estrangulación.

Dado que la longitud del escalón más pequeño 10 del taladro escalonado 11 es más pequeña que la longitud de la prolongación 52, se mantiene constante la longitud de la estrangulación en la primera parte de una carrera de apertura del pistón escalonado 18''. Unicamente en el curso ulterior se reducen la coincidencia del escalón más pequeño 10 y la prolongación 52 y, por tanto, la longitud de la estrangulación.

Al mismo tiempo, se reduce la longitud - máxima en la posición de cierre pistón escalonado 18'' - del intersticio anular 56 entre la prolongación 54 y el collar 55, de modo que se reduce también su longitud de estrangulación.

Sin embargo, dado que la longitud de la prolongación 54 es mayor que la longitud de la prolongación 52, se consigue una apertura completa del paso del espacio de trabajo 4 al segundo escalón del taladro escalonado 11 únicamente cuando la prolongación 54 se encuentra por fuera del collar 55.

En la pared del segundo escalón 13 del taladro escalonado 11 está formada una ranura de control axial 57 mediante la cual se establece ya antes de una apertura del segundo escalón 13 una unión limitada con el escalón más grande 16 del taladro escalonado.

Lista de símbolos de referencia

1

Cilindro

2

Pistón

3

Primer espacio de trabajo

4

Segundo espacio de trabajo

5

Vástago de pistón

6

Elemento de compensación de volumen

7

Primer elemento de válvula

8

Segundo elemento de válvula

9

Fondo

10

Escalón más pequeño

11

Taladro escalonado

12

Taladros de unión

13

Segundo escalón

14

Tubo

15

Hendiduras

16

Escalón más grande

17

Escalón más grande

18

Pistón escalonado

18'

Pistón escalonado

18''

Pistón escalonado

19

Escalón más pequeño

19'

Escalón más pequeño

20

Miembro de cierre

21

Superficie de cierre

22

Asiento de válvula

23

Vástago

24

Taladro de base

25

Anillo de sellado

26

Válvula de retención

27

Muelle de compresión helicoidal

28

Abertura de estrangulación

29

Espacio del cilindro

30

Junta anular

31

Labio de sellado

32

Pared interior

33

Ranura anular

34

Ranura anular

35

Anillo de sellado

36

Anillo de sellado

37

Ranura anular

38

Unión radial

39

Abertura de entrada

40

Cámara de compensación de volumen

41

Cámara de amortiguación

42

Abertura de amortiguación

43

Labio de sellado

44

Labio de sellado

45

Labio de sellado

46

Extremo anular

47

Extremo anular

48

Escalón anular

49

Escalón anular

50

Abertura de encastre

51

Apéndice de encastre

52

Prolongación cilíndrica

53

Intersticio anular

54

Prolongación cilíndrica

55

Collar anular

56

Intersticio anular

57

Ranura de control.

Claims (25)

1. Unidad de pistón-cilindro que comprende un cilindro cerrado (1) en el que va guiado de forma axialmente desplazable un pistón (2) sellado con respecto al cilindro (1) por medio de una junta anular radialmente circundante (30), cuyo pistón subdivide el espacio interior (29) del cilindro en un primero y un segundo espacios de trabajo (3, 4) que están ambos llenos de un fluido, especialmente un líquido hidráulico, un vástago de pistón (5) que se extiende a través del espacio interior (29) del cilindro y que va guiado frontalmente hacia fuera de manera hermética a través de al menos una pared de cierre del cilindro (1), una primera válvula de retención (26) cuyo miembro de cierre está cargado por una fuerza en dirección de cierre y puede ser abierto bajo una alta presión en el primer espacio de trabajo (3) uniendo dicho primer espacio de trabajo (3) con el segundo espacio de trabajo (4), y una segunda válvula de retención (26) cuyo miembro de cierre está cargado por una fuerza en dirección de cierre y puede ser abierto bajo una alta presión en el segundo espacio de trabajo (4) uniendo dicho segundo espacio de trabajo (4) con el primer espacio de trabajo (3), en donde la superficie del miembro de cierre de las válvulas de retención primera y/o segunda (26) que puede ser solicitada operativamente por la presión del espacio de trabajo (3, 4) puede ser agrandada durante la carrera de apertura de dicho miembro, y en donde el miembro de cierre es un pistón escalonado (18, 18') que está dispuesto de forma desplazable en un taladro escalonado correspondiente (11) y cuyos escalones (17, 19) presentan superficies frontales que pueden ser solicitadas operativamente por la presión del espacio de trabajo (3, 4), en donde, comenzando en la posición de cierre y con la solicitación de presión del escalón más pequeño (19), se pueden solicitar con presión cada vez más escalones (17) del pistón escalonado (18, 18') al aumentar la carrera de apertura de dicho pistón escalonado (18, 18'), caracterizada porque uno o varios escalones (13) del taladro escalonado (11) poseen una unión con el escalón inmediato mayor (16), pudiendo ser abierta la unión correspondiente con el escalón inmediato más alto (16) del taladro escalonado (11) después de alcanzar una respectiva carrera de apertura finita predeterminada.

2. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos la superficie más pequeña de la válvula de retención (26) que puede ser solicitada por la presión del espacio de trabajo (3, 4) es un miembro de cierre (20) de una válvula de asiento.

3. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 2, caracterizada porque el lado frontal del escalón más pequeño (19) del pistón escalonado (18, 18') forma el miembro de cierre (20), el cual puede ser asentado sobre la desembocadura - que forma un asiento (22) de la válvula de retención (26) - del escalón más pequeño (10) del taladro escalonado (11) que conduce al espacio de trabajo (3, 4).

4. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones 2 y 3, caracterizada porque el miembro de cierre (20) posee una superficie de cierre (21) a manera de cono que puede asentarse sobre el asiento de válvula (22).

5. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque el miembro de cierre (20) posee una superficie de cierre (21) formada por un elastómero.

6. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 5, caracterizada porque uno o varios de los escalones (17, 19) del pistón escalonado (18, 18') forman una compuerta de válvula de compuerta mediante la cual se puede cerrar la unión correspondiente que desemboca radialmente en el taladro escalonado (11).

7. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 6, caracterizada porque uno o varios de los escalones (17, 19) del pistón escalonado (18) presentan en su superficie envolvente cilíndrica una ranura anular radialmente periférica (33, 34) en la que está instalado un anillo de sellado (25, 35, 36) que se aplica herméticamente con su zona exterior radialmente periférica a la pared interior del escalón correspondiente (13, 16) del taladro escalonado (11).

8. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada porque una unión radial (38) desemboca desde el escalón más grande (16) del taladro escalonado (11) en un espacio anular (29) del cilindro que está formado entre la pared interior (32) del cilindro (1) y la superficie envolvente radialmente periférica del pistón (2) y que está cerrado herméticamente por las juntas anulares (30) con respecto a los espacios de trabajo (3, 4), mediante la presión del cual puede ser solicitado el pistón escalonado (18, 18') en dirección de apertura, pudiendo ser cerrada la unión radial (38) por el escalón más grande (17) del pistón escalonado (18, 18') y pudiendo ser abierta dicha unión en la posición de máxima carrera de apertura de este último.

9. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el miembro de cierre está cargado en dirección de cierre por un muelle de compresión apoyado en el pistón (2), especialmente un muelle de compresión helicoidal (27) o un muelle de platillo.

10. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el escalón más grande (16) del taladro escalonado (11) forma en el lado del pistón escalonado (18, 18') que queda alejado de la cámara de trabajo (3, 4) una cámara de amortiguación (41) que está unida con el espacio (29) del cilindro a través de una abertura de amortiguación (42).

11. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 10, caracterizada porque la cámara de amortiguación (41) puede unirse con el espacio (29) del cilindro a través de una válvula al producirse un movimiento del pistón escalonado (18, 18') en dirección de cierre.

12. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 11, caracterizada porque la válvula presenta un anillo de sellado (36) que está dispuesto en una ranura anular (34) formada en la superficie envolvente cilíndrica del escalón más grande (17) del pistón escalonado (11), pudiendo unirse el lado del anillo de sellado (36) que queda alejado de la cámara de amortiguación (41) con el espacio (29) del cilindro y pudiendo producirse por encima o por debajo del anillo de sellado (36) un flujo del espacio (29) del cilindro a la cámara de amortiguación (41).

13. Unidad de pistón-cilindro según las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque el muelle de compresión está dispuesto en la cámara de amortiguación (41).

14. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el escalón más grande (16) del taladro escalonado (11) está unido con el espacio (29) del cilindro a través de una abertura de estrangulación (28) en el lado del escalón correspondiente (17) del pistón escalonado (18, 18’) que queda vuelto hacia la cámara de trabajo (3, 4).

15. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la junta anular (30) está dispuesta en una ranura anular que está formada en la superficie envolvente cilíndrica del pistón (2).

16. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la junta anular (30) presentan un labio de sellado radialmente periférico (31) que, dirigido aproximadamente hacia el espacio de trabajo (3, 4), se aplica elásticamente con su extremo libre a la pared interior (32) del cilindro (1).

17. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque al menos un taladro escalonado (13) está formado por el taladro de paso de un tubo (14) dirigido hacia la cámara de amortiguación (41), en el cual está dispuesta en forma desplazable un escalón más pequeño (19) del pistón escalonado (18, 18'), estando abrazado el tubo (14) por una zona a manera de collar del pistón escalonado (18) en la que está dispuesto, rodeando radialmente al tubo (14), el escalón inmediato mayor (17) del pistón escalonado (18).

18. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 17, caracterizada porque el tubo (14) está formado en su zona extrema vuelta hacia la cámara de amortiguación (41) con unas hendiduras radialmente continuas (15) que forman la unión radial entre dos escalones (13, 16) del taladro escalonado (11).

19. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el pistón escalonado (18') está hecho de un material elastómero y está formado en una sola pieza con la superficie de cierre (21) del miembro de cierre (20) y/o con labios de sellado radialmente periféricos (43, 44, 45) en uno o varios escalones (17, 19) del pistón escalonado.

20. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el pistón (2) está provisto de un vástago de pistón (5) dispuesto por un lado y presenta una cámara (40) de compensación de volumen para recibir la cantidad de desplazamiento del espacio de trabajo (4) alejado del vástago de pistón, la cual es mayor que la cantidad de desplazamiento del espacio de trabajo (3) del lado del vástago de pistón.

21. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 20, caracterizada porque la cámara (40) de compensación de volumen está dispuesta en el pistón (2) entre la primera y la segunda válvulas de retención y está unida a través de una abertura de entrada (39) con el espacio (29) del cilindro entre la primera y la segunda válvulas de retención.

22. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en una primera parte de la carrera de apertura del miembro de cierre de la válvula de retención (26) el paso de la válvula es un paso de estrangulación.

23. Unidad de pistón-cilindro según una de las reivindicaciones 2 a 22, caracterizada porque el paso de estrangulación está dispuesto delante y/o detrás del asiento (22) de la válvula de asiento, considerado en la dirección de flujo de primer espacio de trabajo (3) al segundo espacio de trabajo (4) y/o del segundo espacio de trabajo (4) al primer espacio de trabajo (3).

24. Unidad de pistón-cilindro según las reivindicaciones 3 y 23, caracterizada porque el pistón escalonado (18'') presenta una prolongación aproximadamente cilíndrica (52) dirigida del miembro de cierre (20) al espacio de trabajo (3, 4) y que se proyecta a través del escalón más pequeño (10) del taladro escalonado (11), en donde un intersticio anular (53) entre la superficie envolvente periférica de la prolongación (52) y la pared interior del escalón más pequeño (10) del taladro escalonado (11) forma el paso de estrangulación.

25. Unidad de pistón-cilindro según la reivindicación 23, caracterizada porque el escalón (19') del pistón escalonado (18'') que, considerado en la dirección de flujo del primer espacio de trabajo (3) al segundo espacio de trabajo (4) y/o del segundo espacio de trabajo (4) al primer espacio de trabajo (3), se encuentra detrás del asiento (22) de la válvula de asiento presenta una prolongación de configuración aproximadamente cilíndrica que se extiende en la dirección de apertura de la válvula de retención (26) a través de un collar anular coaxial (55) que penetra en el segundo escalón (13) del taladro escalonado (11), en donde un intersticio anular (56) entre la superficie envolvente periférica de la prolongación (54) y la pared interior del collar anular (55) forma el paso de estrangulación.