Muelle (S) que tiene una primera parte (1) y una segunda parte (2) móviles una con relación a otra a lo largo de un eje longitudinal (L),

estando previsto al menos un intersticio (3) entre la primera parte y la segunda parte, estando la primera parte provista de imanes permanentes (4, 4') de un material magnético duro, incluyendo la segunda parte un material magnético blando, teniendo la segunda parte una permeabilidad variable a lo largo del eje longitudinal de la misma para un campo magnético proporcionado por los imanes permanentes de la primera parte, en donde la segunda parte, para proporcionar la permeabilidad variable para el campo magnético, está provista de al menos dos dientes (5, 5') de material magnético blando que miran cada uno de ellos hacia un imán permanente (4, 4') con una superficie enfrentada cuando la primera parte está en una posición alineada con relación a la segunda parte, extendiéndose el al menos un intersticio entre los al menos dos dientes y los imanes permanentes correspondientes, en donde, cuando la primera parte se está moviendo hacia fuera de la posición alineada con relación a la segunda parte a lo largo de un eje longitudinal, varía el área total de las superficies enfrentadas

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La invención se refiere a un muelle, más particularmente a un muelle que tiene una carrera a lo largo de un eje longitudinal y en el que se utilizan imanes permanentes.

La invención se refiere también a un conjunto de un muelle y un amortiguador y a un vehículo que tiene una rueda y una suspensión de rueda en la que está integrado un muelle según la invención.

2. Descripción de la técnica anterior

El documento US-5,584,367 describe una unidad magnética utilizada como amortiguador de choques o nivelador de carga para un vehículo y que tiene una pluralidad de grupos de imanes permanentes dispuestos en relación de lado con lado.

El documento EP-A-0 391 066 describe un sistema de muelles integrados que comprende un muelle convencional, un muelle magnético y un amortiguador. El muelle magnético tiene una parte interior y una parte exterior provistas cada una de ellas de imanes permanentes, siendo opuestas las direcciones de los campos de las partes interior y exterior de modo que se proporcione una rigidez elástica negativa que, en combinación con el muelle convencional, proporciona un sistema de muelles con una característica elástica no lineal. La rigidez elástica es pequeña alrededor de la posición neutra o alineada y es grande cuando el muelle está más comprimido.

En ambos documentos US 5,584,367 y EP 0 391 066 la fuerza de repulsión de dos imanes permanentes contiguos, que están orientados en sentidos contrarios, se utiliza para evocar un efecto de muelle.

El documento FR-A-2 586 462 describe un muelle que tiene una primera parte y una segunda parte móviles una con relación a otra a lo largo de un eje longitudinal, estando previsto un intersticio entre la primera parte y la segunda parte, estando la primera parte provista de imanes permanentes, incluyendo la segunda parte un material magnético y estando provista de dos dientes de material magnético que miran cada uno de ellos hacia un imán permanente con una superficie enfrentada cuando la primera parte está en una posición alineada con relación a la segunda parte, extendiéndose el intersticio entre los dos dientes y los imanes permanentes correspondientes.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la invención es proporcionar un muelle que comprenda una combinación de materiales magnéticos duros y blandos con los cuales se pueda proporcionar una respuesta de fuerza elástica grande, más específicamente aumentando o disminuyendo la fuerza con el desplazamiento, mientras que el volumen del muelle es relativamente pequeño.

A este fin, la invención según se define en la reivindicación 1 proporciona un muelle que tiene una primera parte y una segunda parte móviles una con relación a otra a lo largo de un eje longitudinal, estando previsto al menos un intersticio entre la primera parte y la segunda parte, estando la primera parte provista de imanes permanentes de un material magnético duro, incluyendo la segunda parte un material magnético blando, teniendo la segunda parte una permeabilidad variable a lo largo de su eje longitudinal para un campo magnético proporcionado por los campos magnéticos de la primera parte, en donde la segunda parte, para proporcionar la permeabilidad variable para el campo magnético, está provista de al menos dos dientes de material magnético blando que miran cada uno de ellos hacia un imán permanente con una superficie enfrentada cuando la primera parte está en una posición alineada con relación a la segunda parte, extendiéndose el al menos un intersticio entre los al menos dos dientes y los imanes permanentes correspondientes, en donde, cuando la primera parte se está moviendo hacia fuera de la posición alineada con relación a la segunda parte a lo largo de un eje longitudinal, varía el área total de las superficies enfrentadas.

Este muelle utiliza la llamada reluctancia o fuerza de retenida para evocar la fuerza elástica, ya que el campo magnético producido por los imanes trata de mantenerse extendiéndose a través de la trayectoria que tiene la máxima permeabilidad. Cuando se mueve la segunda parte con relación a la primer parte, los imanes permanentes que están enfrente de los dientes se mueven con relación a los dientes. En consecuencia, varía el área total de las superficies de los imanes permanentes que miran hacia las superficies de los dientes y, por tanto, varía el área a través de la cual pasa el campo magnético. La fuerza de reluctancia o retenida empuja a las partes primera y segunda hacia una posición en la que se maximiza el área de las superficies enfrentadas.

En vista del hecho de que la fuerza de reluctancia o retenida es una fuerza grande, se puede obtener una alta fuerza elástica en un volumen relativamente pequeño. Otro nuevo efecto es que se obtiene un comportamiento más o menos lineal de la fuerza elástica, es decir, una rigidez elástica constante, el cual incluso ocurre directamente alrededor de la posición neutra o alineada de la primera parte y la segunda parte una con relación a otra. En muelles mecánicos normales se puede obtener solamente un comportamiento lineal alrededor de un muelle parcialmente comprimido, en el caso de un muelle de compresión, o parcialmente extendido, en el caso de un muelle de tracción. El muelle según la invención proporciona una fuerza en dos direcciones, es decir, la fuerza se dirige de tal manera que la primera parte sea empujada hacia la posición neutra

o alineada con relación a la segunda parte. Los muelles mecánicos convencionales tienen una característica elástica que se extiende en el diagrama fuerza/desplazamiento en un cuadrante, mientras que el muelle según la invención tiene una característica elástica que se extiende en el diagrama fuerza/desplazamiento en dos cuadrantes, es decir, en los cuadrantes primero y tercero.

En una realización de la invención el área total de las superficies enfrentadas es máxima cuando la primera parte está en la posición alineada con relación a la segunda parte, y disminuye cuando la primera parte se está moviendo hacia fuera de la posición alineada con relación a la segunda parte a lo largo de un eje longitudinal.

En tal realización, en la posición alineada la fuerza elástica es cero, al menos cuando no están presentes otros dispositivos generadores de fuerza elástica, tales como muelles convencionales adicionales.

Preferiblemente, los dientes de la segunda parte están interconectados uno con otro por medio de una base de material magnético blando. Además, los imanes permanentes están montados preferiblemente sobre un material magnético blando de base. De esa manera, se crea una trayectoria cerrada que es altamente permeable a un campo magnético, de modo que se obtiene un campo magnético cerrado que se extiende a través de dos dientes contiguos por intermedio de la base de la segunda parte, los imanes permanentes y la base de la primera parte. La fuerza de reluctancia o retenida que se evoca en tal construcción, cuando la primera parte se mueve con relación a la segunda parte a lo largo del eje longitudinal, es muy alta debido a que es alta la velocidad de cambio de permeabilidad con la posición y debido también a que es alta la densidad del campo magnético.

Preferiblemente, la dimensión de un diente en la dirección longitudinal es A, la distancia entre dos lados de dos dientes contiguos, cuyos lados están dirigidos uno hacia otro, es B, y la dimensión de un imán permanente en la dirección longitudinal es C, en donde A  (B o C). En tal realización, un imán permanente correspondiente a un primer diente no interferirá con un diente contiguo, al menos no lo hará cuando se mantenga la carrera del muelle dentro de los límites establecidos para el muelle.

Se obtiene una relación óptima entre volumen de muelle y longitud de carrera en la realización últimamente descrita cuando A = B y A  C. Con tal muelle, éste tiene una carrera en la dirección del eje longitudinal, en donde la longitud de la carrera es A. En el centro de la carrera, la primera parte está en la posición alineada con relación a la segunda parte y la fuerza elástica es igual a cero. Cuando la parte móvil (el móvil) de entre la primera parte y la segunda parte se mueve hacia fuera de la posición alineada, la fuerza elástica se dirige a lo largo del eje longitudinal de modo que el móvil sea empujado hacia la posición alineada.

En una realización de la invención... [Seguir leyendo]

1. Muelle (S) que tiene una primera parte (1) y una segunda parte (2) móviles una con relación a otra a lo largo de un eje longitudinal (L), estando previsto al menos un intersticio (3) entre la primera parte y la segunda parte, estando la primera parte provista de imanes permanentes (4, 4') de un material magnético duro, incluyendo la segunda parte un material magnético blando, teniendo la segunda parte una permeabilidad variable a lo largo del eje longitudinal de la misma para un campo magnético proporcionado por los imanes permanentes de la primera parte, en donde la segunda parte, para proporcionar la permeabilidad variable para el campo magnético, está provista de al menos dos dientes (5, 5') de material magnético blando que miran cada uno de ellos hacia un imán permanente (4, 4') con una superficie enfrentada cuando la primera parte está en una posición alineada con relación a la segunda parte, extendiéndose el al menos un intersticio entre los al menos dos dientes y los imanes permanentes correspondientes, en donde, cuando la primera parte se está moviendo hacia fuera de la posición alineada con relación a la segunda parte a lo largo de un eje longitudinal, varía el área total de las superficies enfrentadas.

2. Muelle según la reivindicación 1, en el que el área total de las superficies enfrentadas es máxima cuando la primera parte está en la posición alineada con relación a la segunda parte (2), y disminuye cuando la primera parte (1) se esta moviendo hacia fuera de la posición alineada con relación a la segunda parte a lo largo de un eje longitudinal (L).

3. Muelle según la reivindicación 1 ó 2, en el que los dientes (5, 5') de la segunda parte (2) están interconectados entre ellos por material magnético blando.

4. Muelle según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos imanes permanentes (4, 4') de un material magnético duro están montados sobre una base (6) de material magnético blando.

5. Muelle según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la dimensión de un diente (5, 5') en la dirección longitudinal es A, la distancia entre dos lados de dos dientes contiguos (5, 5'), cuyos lados están dirigidos uno hacia otro, es B, y la dimensión de un imán permanente (4, 4') en la dirección longitudinal es C, en donde A  (B o C).

6. Muelle según la reivindicación 5, en el que A = B y A  C.

7. Muelle según la reivindicación 6, en el que el muelle tiene una carrera en la dirección del eje longitudinal (L), siendo la longitud de la carrera igual a A.

8. Muelle según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la superficie de un diente que mira hacia una superficie enfrentada de un imán permanente correspondiente está configurada de acuerdo con una curva para obtener una característica de fuerza elástica deseada a lo largo del eje longitudinal (L) cuando la primera parte (1) se mueve con relación a la segunda parte (2) desde la posición alineada hasta una posición no alineada.

9. Muelle según la reivindicación 8, en el que los dientes (5, 5') están configurados como bloques macizos de modo que la curva sea recta y paralela al eje longitudinal.

10. Muelle según la reivindicación 8, en el que los dientes (5b, 5b') están configurados como dientes de sierra de modo que la curva defina un diente triangular.

11. Muelle según la reivindicación 8, en el que la curva está definida por un segmento circular.

12. Muelle según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una de las partes primera (1) y segunda (2) está provista de una bobina (7) que puede conectarse a una fuente eléctrica variable (8) para crear un campo magnético que contrarreste el campo magnético creado por los imanes permanentes (4, 4') o que aumente al campo magnético creado por los imanes permanentes, influyendo con ellos sobre la característica de fuerza elástica del muelle.

13. Muelle según la reivindicación 12, en el que la bobina (7) está integrada en la parte estacionaria, el estator, de entre la primera parte (1) y la segunda parte (2).

14. Muelle según la reivindicación 12 ó 13, en el que la fuente (8) está conectada a un controlador

(19) para controlar la corriente suministrada por la fuente y, en consecuencia, para controlar la característica de fuerza elástica del muelle.

15. Muelle según la reivindicación 14, en el que el controlador (19) está adaptado para variar continuamente la corriente de la fuente de modo que la fuerza elástica sea variable continuamente en cualquier posición de la carrera y en cualquier momento.

16. Muelle según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que están previstos múltiples intersticios (3, 3') entre la primera parte (1) y la segunda parte (2), estando limitado cada intersticio por al menos dos dientes y dos imanes permanentes que corresponden cada uno de ellos a uno de dichos dos dientes.

17. Muelle según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en un intersticio, visto en la dirección del eje longitudinal, están dispuestos más de dos dientes (5, 5', 5'') en la segunda parte (2) y está dispuesto un número correspondiente de imanes permanentes (4, 4', 4'') en la primera parte (1).

18. Muelle según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda parte (2) está provista de material magnético duro (9, 9') al menos entre dos dientes contiguos (5, 5') y aguas debajo del último diente, visto en la dirección de la carrera, siendo tal la dirección magnética de dicho material magnético duro que se evoque una fuerza de repulsión entre ese material magnético duro y los imanes permanentes de la primera parte cuando esta primera parte (1) se mueva hacia fuera de la posición alineada con relación a la segunda parte.

10 19. Conjunto ( 11) de un muelle de una de las reivindicaciones anteriores con un dispositivo de amortiguación (12).

20. Vehículo (V) provisto de al menos una rueda (W) y una suspensión (T) a través de la cual la rueda se conecta a un chasis del vehículo, comprendiendo la suspensión al menos un muelle (S) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

15 21. Vehículo (V) provisto de al menos una primera rueda (W1) y una segunda (W2) y una barra antibalanceo (16), comprendiendo el vehículo un muelle de la barra antibalanceo que es un muelle (S) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, que está conectado en serie con la barra del muelle antibalanceo entre la primera y la segunda ruedas.