Sistema de suspensión para vehículos de al menos dos ruedas, que comprende un amortiguador lineal y una estructura basculable respecto del chasis del vehículo formada por al menos dos varillas unidas en ángulo,

cuyo vértice soporta el eje de una rueda y cuyos extremos libres están unidos al chasis mediante respectivos elementos de unión superior e inferior, respectivamente, ambos de configuración triangular. El elemento de unión superior está unido articuladamente al chasis del vehículo por un primer vértice, unido articuladamente a un extremo del amortiguador por un segundo vértice y unido articuladamente a un extremo libre de la estructura basculable por su tercer vértice. El citado elemento de unión inferior está unido articuladamente al chasis del vehículo por un primer vértice, unido al otro extremo del amortiguador por un segundo vértice y unido articuladamente al otro extremo libre de la estructura basculable por su tercer vértice

Sistema de suspensión.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de suspensión para vehículos de al menos dos ruedas, especialmente apto para bicicletas, de los que comprenden al menos una estructura rígida basculable respecto del chasis del vehículo y un amortiguador.

Antecedentes de la invención

Desde hace muchos años se han desarrollado todo tipo de sistemas de suspensiones para bicicletas, los cuales inicialmente tenían como único objetivo minimizar los efectos de los baches del terreno en el ciclista.

A parte de dichos sistemas, en el sector de la alta competición, se conoce otro tipo de suspensiones que tienen por objeto superar otro tipo de inconvenientes, como por ejemplo el efecto indeseado producido por la suspensión cuando el ciclista aplica su fuerza sobre los pedales o el efecto de balanceo (conocido como squat, término que se utilizará en adelante), que ocasiona una compresión o descompresión de la suspensión que comporta una innecesaria pérdida de la energía aplicada en el pedaleo y por lo tanto que la eficacia del sistema de suspensión sea menor. De hecho el efecto squat se puede cuantificar de la siguiente manera:

Primero, a partir del esquema de una bicicleta 2 (ver Fig. 1), se traza una línea horizontal LH a la altura del centro de gravedad del sistema, en este caso la bicicleta 2 más el ciclista, no representado. A continuación se traza una línea vertical LV que pasa por el eje de la rueda delantera 22 de la bicicleta 2 y perpendicular a la citada línea del centro de gravedad. Así se obtiene una intersección entre ambas líneas que nos indica el punto del 100% de anti-squat, es decir, el punto ideal en el que el pedaleo del ciclista no afecta a la compresión o descompresión del sistema de suspensión. Por encima de este punto en la línea vertical se produce un valor superior al 100% de anti-squat, es decir, situación en el que la suspensión se descomprime (se extiende) al aplicarse la fuerza del pedaleo en la bicicleta. Contrariamente, por debajo del punto de 100% de anti-squat se produce un valor inferior al 100% de anti-squat, es decir, situación en este caso en el que la suspensión se comprime.

Seguidamente se debe encontrar una línea oblicua LO que intersecciona con la línea vertical, anteriormente descrita, para saber el porcentaje de anti-squat en cada punto de un sistema de suspensión. Siendo así, se traza otra línea alineada LA con el tiro de la cadena de la bicicleta 2 y otra línea oblicua LO' que une el eje de rotación de la rueda trasera 21 con el centro de rotación instantáneo del elemento basculante, produciéndose así una intersección que define un punto en la línea oblicua LO que definirá el porcentaje de squat. El otro punto que define dicha la línea oblicua LO es el punto en el que la rueda trasera 21 entra en contacto con el suelo, formándose así dicha línea LO que indica el porcentaje de anti-squat disponible en ese momento y para este desarrollo en concreto, ya que el anti-squat es dependiente de la posición del sistema de suspensión y del desarrollo del conjunto, es decir, del diámetro del plato y los piñones, con lo que dicha línea oblicua LO variará según el sistema escogido, el ciclista y demás variables.

Utilizando estos desarrollos se han dado a conocer múltiples sistemas que intentan minimizar dicho efecto de balanceo de la suspensión o squat, denominados sistemas anti-squat, como por ejemplo el caso del sistema descrito en la patente US6488301 que persigue una solución para minimizar el efecto squat pero de manera errónea utilizando la tensión de la cadena para contrarrestar el movimiento de la suspensión, ocasionándose un defecto denominado pedal kickback, que produce una tensión en la cadena que el ciclista nota a través de los pedales. De hecho, en esta patente se pretende conseguir una trayectoria del eje de la rueda trasera en forma de S con objeto de minimizar el efecto de balanceo de la suspensión, pero en ningún caso se han tenido en cuenta primero el estudio de anti-squat para minimizar este balanceo.

Otro ejemplo de este tipo de sistemas de suspensión, que tienen como objetivo solventar los efectos producidos por el pedaleo del ciclista, es el documento US20070024022. En dicho documento se describe un sistema de suspensión para una bicicleta que comprende un cuadro, un triángulo basculante, unos elementos de unión de dicho cuadro y triángulo basculante y un amortiguador. Mediante este sistema se consigue un comportamiento de la suspensión que parte inicialmente de un valor de anti-squat superior al 100% y va disminuyendo a continuación, de modo que la curva de squat tiene una pendiente negativa en el principio del recorrido de la suspensión y al final del recorrido, cuyo valor absoluto es inferior al de la pendiente de la curva en las posiciones intermedias del recorrido de la suspensión. Aún así, este sistema adolece del inconveniente de que para conseguir un valor de squat adecuado el SAG (a continuación se explicará que se entiende por SAG) que se ha de usar es muy crítico en el funcionamiento, y el uso de un SAG no adecuado hace que el sistema ya no funcione correctamente. En este sistema de suspensión el tanto por ciento de squat disminuye en todo momento de modo que se ha de partir siempre de un porcentaje de anti-squat siempre superior al 100%, con lo que si el ciclista cambia su posición encima de la bicicleta, como puede darse cuando se pedalea de pie y se pone más peso sobre el tren delantero, el SAG varía y hace funcionar el sistema de suspensión por encima del 100% de anti-squat, haciendo que éste no trabaje de forma correcta. También la modificación de los ajustes estándar de un SAG dado por el fabricante, por ejemplo cuando el piloto prefiere utilizar una suspensión más blanda o más dura dependiendo del tipo de conducción que realice o de sus gustos personales, puede producir el uso de un SAG no correcto afectando al comportamiento total del sistema de suspensión de la bicicleta haciendo que ésta no trabaje de forma correcta y comprometiendo el confort del ciclista y la eficiencia del sistema de suspensión, teniendo éste que escoger entre un funcionamiento óptimo o un ajuste que sea de su agrado.

Se entiende por SAG el recorrido muerto que tiene un amortiguador o sistema de suspensión una vez el piloto o conductor está subido en el vehículo, bicicleta. Dependiendo de la dureza del amortiguador éste puede ser mayor o menor, aunque normalmente suele ser entre un 25% y un 35% del recorrido total del sistema de suspensión. El SAG sirve para definir la posición de reposo de la bicicleta con el piloto sobre la bicicleta y por lo tanto para calcular el anti-squat del sistema, dado que esa es la posición para el estudio del comportamiento del sistema y la que más tarde el fabricante recomendará como SAG óptimo para el perfecto funcionamiento de su particular sistema. Este porcentaje varía dependiendo del fabricante que determina estos valores o rangos de porcentaje en función de sus ingenieros, sus probadores y según cada marca y/o modelo de bicicleta según su recorrido de suspensión.

Como se puede comprobar todavía no se ha logrado una solución total que permita solventar a la vez todos los inconvenientes mejorando el comportamiento global del sistema de suspensión. De hecho, por ahora los sistemas de suspensión son muy críticos en el ajuste y el rango de funcionamiento ideal es muy pequeño, (aproximadamente el funcionamiento óptimo está entre un 90 y 110% de anti-squat).

Por todo ello, se hace necesario un sistema de suspensión de este tipo que tenga por objeto llegar a una solución de compromiso que permita ampliar este rango de funcionamiento de la suspensión y poder así solucionar los problemas antes mencionados sin afectar a otras variables del sistema.

Explicación de la invención

El sistema de suspensión para vehículos de al menos dos ruedas objeto de la presente invención, es de los especialmente aptos para bicicletas y comprende al menos una estructura rígida basculable formada por al menos dos varillas solidariamente unidas en ángulo, cuyo vértice soporta el eje de la rueda trasera del vehículo y cuyos extremos libres están unidos al chasis del vehículo mediante respectivos elementos de unión superior e inferior, respectivamente, y un amortiguador lineal.

En esencia, el sistema de suspensión se caracteriza porque el elemento de unión superior tiene una configuración triangular en el que un primer vértice está unido articuladamente al chasis del vehículo, un segundo vértice está unido articuladamente a un extremo del amortiguador y un...

1. Sistema de suspensión (1) para vehículos de al menos dos ruedas, especialmente apto para bicicletas (2), que comprende al menos una estructura rígida basculable (4) formada por al menos dos varillas (4a y 4b) solidariamente unidas en ángulo, cuyo vértice soporta el eje de una rueda trasera (21) del vehículo y cuyos extremos libres están unidos al chasis (3) del vehículo mediante respectivos elementos de unión superior e inferior (5 y 6), respectivamente, y un amortiguador (7) lineal, caracterizado porque

a) el elemento de unión superior (5) tiene una configuración triangular en la que un primer vértice (5a) está unido articuladamente al chasis del vehículo, un segundo vértice (5b) está unido articuladamente a un extremo (7a) del amortiguador y un tercer vértice (5c) está unido articuladamente a uno de los extremos libres de la estructura rígida basculable; y porque

b) el elemento de unión inferior (6) también tiene una configuración triangular en la que un primer vértice (6a) está unido articuladamente al chasis del vehículo, un segundo vértice (6b) está unido al otro extremo (7b) del amortiguador y un tercer vértice (6c) está unido articuladamente al otro extremo libre de la estructura rígida basculable.

2. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque los dos extremos (7a y 7b) del amortiguador (7) son susceptibles de modificar su posición relativa respecto al centro geométrico del amortiguador, siendo el amortiguador susceptible de comprimirse simultáneamente por sus dos extremos.

3. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el movimiento relativo de los dos extremos (7a y 7b) del amortiguador (7) al comprimirse está comprendido en un rango entre un 50/50% y un 60/40% para cada extremo.

4. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el centro instantáneo de rotación (I) de la estructura rígida basculable (4), que describe una trayectoria (T), se define por la intersección de la prolongación de una línea imaginaria (8) que une el primer (5a) y el tercer (5c) vértices del elemento de unión superior (5) y la prolongación de otra línea imaginaria (9) que une el primer (6a) y el tercer (6c) vértices del elemento de unión inferior (6).

5. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la longitud del amortiguador (7) y las dimensiones de los elementos de unión superior (5) y inferior (6) están adecuadas para que la trayectoria (T) tenga al principio de su recorrido, partiendo de una posición de reposo del vehículo sin carga, un tramo ascendente, el valor absoluto de cuya pendiente decrece paulatinamente hasta el punto de SAG a partir del cual se inicia un tramo descendente hasta alcanzar el final del recorrido de la suspensión, que se corresponde con la máxima compresión del amortiguador.

6. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la prolongación de la línea imaginaria (9) forma un ángulo entre 30º y 90º con respecto a una línea vertical (66) que pasa por el primer vértice (6a) del elemento de unión inferior (6).

7. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la prolongación de la línea imaginaria (8) forma un ángulo entre -50º y 10º con respecto a una línea vertical (55) que pasa por el primer vértice (5a) del elemento de unión superior (5).

8. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el centro instantáneo de rotación (I) está ubicado entre una línea vertical (30) que pasa por el eje de la caja de pedales y la rueda delantera (22) del vehículo.

9. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer vértice (5a) del elemento de unión superior (5) define el eje de rotación para dicho elemento de unión, de modo que dicho elemento de unión superior rota siempre en sentido contrario al de avance de las ruedas del vehículo cuando el amortiguador (7) se comprime, y siempre en sentido contrario cuando el amortiguador se expande.

10. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el primer vértice (5a) del elemento de unión superior (5) se encuentra por delante una línea vertical (30) que pasa por el eje de la caja de pedales, es decir, entre dicha línea y la rueda delantera (22) del vehículo.

11. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer vértice (6a) del elemento de unión inferior (6) define el eje de rotación para dicho elemento de unión, de modo que dicho elemento de unión inferior rota siempre en sentido contrario al sentido de giro del elemento de unión superior (5) cuando el amortiguador (7) se comprime o se expande.

12. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el primer vértice (6a) del elemento de unión inferior (6) se encuentra alineado con respecto a una línea vertical (30) que pasa por el eje de la caja de pedales ó entre dicha línea y la rueda trasera (21) del vehículo.

13. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la curva de anti-squat tiene esencialmente la forma representada en la Fig. 19, en la que se distinguen un primer punto A, que ejemplifica el inicio de la curva; un segundo punto B, que ejemplifica el punto de SAG; un tercer punto C, que ejemplifica un punto justo después del SAG; y un cuarto punto D, que ejemplifica el final del recorrido de la suspensión; en los que en el primer punto A se define una línea tangente que determina una pendiente positiva cuyo valor disminuye hasta el valor cero a medida que el porcentaje total de recorrido de la suspensión se acerca al valor del punto B, y a partir del cual el valor de la pendiente es negativo y disminuye hasta alcanzar el 100% del valor total del recorrido de la suspensión.