Sistema de suspensión en rueda con resorte remoto y medios de amortiguación.

Un sistema de suspensión para vehículos, que comprende:

a) un montante (60) adaptado para proporcionar un montaje giratorio para un cubo de rueda configurado para llevar una rueda y un montaje para una pinza de freno (105),

y que incluye un medio de fijación (63);

b) un árbol de torreta (70) que incluye un pistón de bombeo (73) y al menos un punto de montaje adaptado para un acoplamiento rígido al medio de fijación (63);

c) un alojamiento principal (80) configurado con una disposición de cojinetes (88) adaptada para guiar y soportar el árbol de torreta (70), un sistema de sellado (83) para contener un fluido de bombeo, una disposición de montaje (81) para el acoplamiento a la estructura principal del vehículo y un orificio de salida de fluido (89);

d) un módulo de suspensión remoto (40) configurado con un pistón de accionamiento hidráulico (43), un dispositivo de almacenamiento de energía (45) y un dispositivo de amortiguación (46);

e) una conexión hidráulica (47) entre el orificio de salida de fluido (89) del alojamiento principal y el pistón de accionamiento hidráulico (43) del módulo de suspensión remoto (40);

en el que la rueda está limitada a un movimiento predeterminado mediante la disposición de cojinetes (88) que guía al árbol de torreta (70) y en el que este movimiento se transmite al dispositivo de almacenamiento de energía (45) y al dispositivo de amortiguación (46) del módulo de suspensión remoto (40) a través del fluido de bombeo, y en el que el montante (60), el árbol de torreta (70) y el alojamiento principal (80) están incluidos dentro del volumen de la rueda.

Sistema de suspensión en rueda con resorte remoto y medios de amortiguación.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a un sistema de suspensión para vehículos con ruedas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El sistema de suspensión de un vehículo se proporciona principalmente para aislar el compartimento de los ocupantes frente a las irregularidades de la carretera. Sin embargo, la suspensión también juega un papel importante a la hora de reducir la cantidad de energía expandida cuando el vehículo se encuentra con baches en el camino. El enfoque más habitual en relación con la suspensión de los vehículos consiste en proporcionar un varillaje de articulación que permita al neumático, a la rueda, al equipo de freno, a la disposición de cojinetes y a elementos estructurales asociados moverse de manera independiente, pero de manera predeterminada con respecto a la estructura principal del vehículo. El subensamblado de neumático, rueda, equipo de freno, disposición de cojinetes y estructura asociada se denomina generalmente masa no suspendida, mientras que la estructura principal del vehículo, que incluye el compartimento de los ocupantes, se denomina masa suspendida. Cuando el vehículo se encuentra con un bache, el varillaje de articulación permite a la masa no suspendida moverse por encima del mismo. Se proporciona un resorte para almacenar la energía impartida que se usa para hacer que la masa no suspendida vuelva a su estado no disturbado. También es habitual proporcionar un amortiguador o absorbedor de impactos para controlar la naturaleza oscilatoria del sistema de resorte-masa, de modo que pueda llevarse con prontitud a un estado de reposo. De esta manera, el vehículo puede considerarse simplemente como un sistema de cinco masas que consiste en una gran masa suspendida (1) y cuatro masas no suspendidas independientes (3) , como se muestra de manera esquemática en la Figura 1.

El movimiento de cada masa no suspendida se determina mediante la geometría del varillaje articulado asociado que conecta el elemento estructural de masa no suspendida con la estructura principal del vehículo. Una combinación de articulaciones independientes y de conexiones correctamente restringidas da como resultado un movimiento del sistema global que está generalmente limitado por el control total del resorte y el amortiguador. Los varillajes articulados más comunes asociados con sistemas de suspensión de masa no suspendida independientes pueden clasificarse como brazo en doble `A (Figura 2) , torreta MacPherson (Figura 3) y de múltiples articulaciones (Figura 4) .

La configuración de brazo en doble `A ilustrada esquemáticamente en la Figura 2 consiste en una disposición de articulación de cuatro barras relativamente simple formada por la estructura principal del vehículo (1) (no mostrada en la Figura 2) , un brazo de control superior (10) , un brazo de control inferior (11) y un elemento estructural o montante (12) que está adaptado para llevar todos los componentes de masa no suspendida, tales como el neumático, la rueda, el equipo de freno y la disposición de cojinetes. Cada una de las conexiones está configurada para restringir todos salvo un grado de libertad de rotación, lo que da como resultado un movimiento con un único grado de libertad de traslación del montante (12) , que es controlado a su vez por un resorte helicoidal (13) y un amortiguador hidráulico convencional (14) . Con el fin de añadir un mayor aislamiento a la estructura principal del vehículo (1) , normalmente se introduce una mayor complejidad con el uso de una elasticidad con múltiples grados 45 de libertad en cada unión. Estas elasticidades se proporcionan normalmente mediante bujes de caucho, los cuales proporcionan rigidez de resorte y amortiguación en los tres grados de libertad de traslación. La rigidez de estos bujes de caucho es normalmente muy alta en comparación con la del resorte helicoidal (13) .

La Figura 3 ilustra de manera esquemática una disposición de torreta MacPherson que consiste en un brazo de 50 control inferior (22) , un elemento estructural o montante (23) que está adaptado para llevar todos los componentes de masa no suspendida, tales como el neumático, la rueda, el equipo de freno y la disposición de cojinetes, y una torreta (24) que está acoplada de manera rígida al montante y que proporciona un control de movimiento lineal, además de contener un amortiguador hidráulico convencional. Las uniones del brazo de control inferior están configuradas para restringir todos salvo un grado de libertad de rotación, mientras que la torreta superior libera dos 55 grados de libertad de rotación. Esta configuración da como resultado un movimiento con un único grado de libertad de traslación del montante (23) , que es controlado a su vez por un resorte helicoidal (25) y el amortiguador hidráulico convencional de la torreta (24) .

La configuración de suspensión de múltiples articulaciones ilustrada de manera esquemática en la Figura 4 es

solamente una de muchas disposiciones diferentes disponibles. Aunque en muchos casos el movimiento de estas configuraciones de múltiples articulaciones es muy similar al de una articulación de cuatro barras, se introduce una cinemática más compleja que permite que el montante (33) proporcione un movimiento autodireccionable no lineal, el cual se considera necesario para un comportamiento dinámico y avanzado del vehículo. También es habitual que las configuraciones de múltiples articulaciones estén restringidas en exceso, o bloqueadas, de manera cinemática, donde solamente las elasticidades de los bujes de caucho permiten la libertad de movimiento requerida.

Todos los varillajes articulados convencionales descritos anteriormente presentan numerosas limitaciones intrínsecas, tales como una gran complejidad, la necesidad de una importante y voluminosa estructura de vehículo 10 para el montaje, un coste considerable y la necesidad de grandes espacios para contener su movimiento. La técnica anterior ha realizado numerosos esfuerzos para abordar estas limitaciones. El documento US3578354 describe un tipo de sistema de suspensión de vehículos en el que los varillajes articulados comúnmente utilizados se han sustituido por un alojamiento de cubo y un par de pasadores que se extienden radialmente y que permiten un movimiento deslizante de la rueda a lo largo de un eje perpendicular al eje del husillo. Los pasadores que se 15 extienden de manera radial pasan a través de una estructura que soporta brazos que están conectados de manera rígida a la estructura principal del vehículo y que contienen un par de bujes integrados que permiten el movimiento deslizante deseado, pero que restringen el resto de grados de libertad, con la excepción de un movimiento de dirección giratorio, si se desea. Un resorte helicoidal está introducido en uno de los pasadores que se extienden de manera radial para absorber cargas de impacto. De esta manera, el sistema de suspensión del documento US3578354 elimina todas las articulaciones convencionales y su espacio asociado. Todo el movimiento de suspensión está contenido en la rueda, dejando libre de este modo una gran cantidad del volumen del vehículo para un uso alternativo. El montaje de la estructura que soporta los brazos tiene una libertad mucho mayor que la conexión de articulaciones convencionales, de modo que la optimización estructural es mucho más eficaz.

Aunque esta realización de la técnica anterior describe un enfoque novedoso para simplificar el sistema de suspensión de un vehículo, no proporciona ningún procedimiento para amortiguar el movimiento del resorte. Además, un cálculo detallado y un estudio de los resortes de suspensión existentes de los vehículos de carretera ponen de manifiesto que los resortes sugeridos en el documento US3578354 se han fijado con un tamaño y volumen tan pequeños que son poco realistas. Un resorte con un tamaño apropiado no puede montarse en el espacio proporcionado por esta configuración de la técnica anterior. Finalmente, esta configuración de suspensión de la técnica anterior describe una barra de acoplamiento incorporada unida al alojamiento del cubo que permite el acoplamiento de un brazo de dirección adaptado para proporcionar la dirección del vehículo. Puesto que el alojamiento del cubo está configurado para moverse de manera predominantemente vertical y lineal, y el brazo de dirección describe un arco desde su extremo interior, se generará un movimiento autodireccionable durante el movimiento de suspensión. Este tipo de fenómeno de dirección automática se denomina generalmente variación de convergencia (toe-steer o bump-steer) y es una característica muy poco deseable que no puede eliminarse usando la estructura descrita en el... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de suspensión para vehículos, que comprende:

a) un montante (60) adaptado para proporcionar un montaje giratorio para un cubo de rueda configurado para llevar una rueda y un montaje para una pinza de freno (105) , y que incluye un medio de fijación (63) ;

b) un árbol de torreta (70) que incluye un pistón de bombeo (73) y al menos un punto de montaje adaptado para un acoplamiento rígido al medio de fijación (63) ;

c) un alojamiento principal (80) configurado con una disposición de cojinetes (88) adaptada para guiar y soportar el árbol de torreta (70) , un sistema de sellado (83) para contener un fluido de bombeo, una disposición de montaje (81) para el acoplamiento a la estructura principal del vehículo y un orificio de salida de fluido (89) ;

d) un módulo de suspensión remoto (40) configurado con un pistón de accionamiento hidráulico (43) , un dispositivo de almacenamiento de energía (45) y un dispositivo de amortiguación (46) ;

e) una conexión hidráulica (47) entre el orificio de salida de fluido (89) del alojamiento principal y el pistón de accionamiento hidráulico (43) del módulo de suspensión remoto (40) ; 20

en el que la rueda está limitada a un movimiento predeterminado mediante la disposición de cojinetes (88) que guía al árbol de torreta (70) y en el que este movimiento se transmite al dispositivo de almacenamiento de energía (45) y al dispositivo de amortiguación (46) del módulo de suspensión remoto (40) a través del fluido de bombeo, y en el que el montante (60) , el árbol de torreta (70) y el alojamiento principal (80) están incluidos dentro del volumen de la rueda.

2. El sistema de suspensión según la reivindicación 1, en el que el alojamiento principal está dotado de un cojinete de dirección (84) adaptado para montar de manera giratoria un brazo de dirección (95) en alineación 30 coaxial con el árbol de torreta, estando configurado el brazo de dirección con un acoplamiento de tirante de tracción conectado al extremo de tirante de tracción de un varillaje de dirección típico de un vehículo, y una unión de guiado adaptada para trasladarse a lo largo de un árbol de guiado (67) que está acoplado de manera rígida al montante, en una alineación en paralelo con el árbol de torreta, de modo que el movimiento de dirección en el acoplamiento de tirante de tracción puede impartirse al montante a través de la unión de guiado de brazo de dirección que actúa en el árbol de guiado.

3. El sistema de suspensión según la reivindicación 2, en el que el acoplamiento de tirante de tracción está conectado a la estructura principal del vehículo para eliminar el movimiento giratorio del montante y del árbol de torreta (70) .

4. El sistema de suspensión según la reivindicación 1, en el que el árbol de torreta (70) es un tubo cilíndrico con dos extremos que está acoplado de manera rígida al montante en sus extremos y está configurado con un pistón de bombeo cilíndrico integrado (73) que está montado con una junta estanca de pistón (74) y está adaptado para actuar conjuntamente con un diámetro interior cilíndrico dentro del alojamiento principal para crear 45 una cámara de bombeo sellada en el alojamiento principal que contiene el fluido de bombeo y cambios de volumen durante el movimiento relativo entre el árbol de torreta y el alojamiento principal.

5. El sistema de suspensión según la reivindicación 1, en el que el módulo de suspensión remoto (40) está configurado con un cilindro cerrado que está adaptado para actuar conjuntamente con el pistón de 50 accionamiento hidráulico para crear una cámara de accionamiento sellada que contiene el fluido de bombeo, en el que el dispositivo de almacenamiento de energía comprende dos extremos, y el pistón de accionamiento hidráulico actúa en un extremo del dispositivo de almacenamiento de energía.

6. El sistema de suspensión según la reivindicación 5, en el que el dispositivo de almacenamiento de 55 energía del módulo de suspensión (40) es un resorte helicoidal y el dispositivo de amortiguación es una disposición de orificios variables que actúa directamente en el fluido de bombeo.

7. El sistema de suspensión según la reivindicación 5, en el que el dispositivo de almacenamiento de energía del módulo de suspensión remoto comprende un volumen de gas encerrado.

8. El sistema de suspensión según la reivindicación 6, en el que la disposición de orificios variables que actúa como el dispositivo de amortiguación comprende múltiples válvulas que comprenden una válvula de amortiguación de baja velocidad con orificios fijos, una válvula de recuperación de baja velocidad con orificios fijos, una válvula de amortiguación de alta velocidad de tipo carrete, una válvula de recuperación de alta velocidad de tipo carrete y una disposición de válvulas unidireccionales que encaminan el fluido de bombeo a través de las válvulas apropiadas durante el movimiento de suspensión de amortiguación y recuperación.

9. El sistema de suspensión según la reivindicación 8, en el que las múltiples válvulas pueden ajustarse 10 externamente.

10. El sistema de suspensión según la reivindicación 6, en el que la disposición de orificios variables (46) es una configuración de apilado de arandelas convencional.

11. El sistema de suspensión según la reivindicación 5, en el que el dispositivo de amortiguación es un absorbedor de impactos hidráulico convencional con dos extremos que utiliza un circuito de fluido hidráulico independiente y el pistón de accionamiento hidráulico actúa en un extremo del absorbedor de impactos hidráulico convencional.

12. Un vehículo que comprende múltiples ruedas y un sistema de suspensión individual como el descrito en la reivindicación 1 asociado a cada rueda, en el que el vehículo tiene dos lados opuestos, uno delantero y otro trasero, y en el que al menos dos ruedas están situadas en los lados opuestos del vehículo, y en el que los fluidos de bombeo de los sistemas de suspensión en los lados opuestos del vehículo quedan ligados a través de un acoplamiento, un bloque con orificios, un pistón flotante, pistones flotantes acoplados a través de medios elásticos o una disposición similar.

13. Un vehículo que comprende múltiples ruedas y un sistema de suspensión individual como el descrito en la reivindicación 1 asociado a cada rueda, en el que el vehículo tiene dos lados opuestos, uno delantero y otro trasero, y en el que al menos dos ruedas están situadas respectivamente en el lado delantero y en el lado trasero del vehículo, y en el que los fluidos de bombeo de los sistemas de suspensión en el lado delantero y en el lado trasero del vehículo quedan ligados a través de un acoplamiento, un bloque con orificios, un pistón flotante, pistones flotantes acoplados a través de medios elásticos o una disposición similar.

14. El sistema de suspensión según la reivindicación 1, en el que el fluido de bombeo está encerrado en un circuito hidráulico y en el que una disposición de bomba hidráulica y válvula de distribución está configurada para aumentar o disminuir el volumen de fluido de bombeo en el circuito hidráulico.