ES2277959T3 - Conjunto de suspension para vehiculos. - Google Patents

Abstract

Conjunto de suspensión (15) para montar un eje (17) en una estructura que se extiende longitudinalmente (11), incluyendo dicho conjunto de suspensión: a) un par de soportes (21'') separados transversalmente, quedando montado cada uno de dicho par de soportes en dicha estructura del vehículo (11) y dependiendo de la misma; b) un par de brazos de control que se extienden longitudinalmente (27''), presentando cada uno de dicho par de brazos de control (27'') un primer extremo y un segundo extremo, quedando dicho primer extremo de cada uno de los brazos de control (27'') unido de manera giratoria a un respectivo de dicho par de soportes (21'') a través de un casquillo, y quedando dicho segundo extremo de cada uno de dichos brazos de control unido de manera giratoria a un respectivo par de asientos de eje (23'') a través de un casquillo, capturando el par de asientos de eje de manera inmóvil un eje que se extiende transversalmente (17); c) un par de muelles neumáticos separados transversalmente (30),quedando montado cada uno de los muelles neumáticos (30) en dicho eje (17) o en un respectivo asiento de eje (23''), extendiéndose hacia arriba cada uno del par de muelles neumáticos (30) y quedando unidos a la estructura del vehículo (11), y caracterizado por d) unos medios de torsión montados en la citada estructura del vehículo y dicho eje y extendiéndose entre ellos, comprendiendo dichos medios de torsión un primer eje transversal (51) conectado de manera fija a dicha estructura del vehículo (11), un segundo eje transversal (51) conectado fijamente respecto a dicho eje (17) y una estructura de caja hueca de transmisión de par (40) conectada en un primer extremo de la misma a través de una estructura elástica (52) a dicho primer eje transversal (51) y conectada en un segundo extremo de la misma a través de una estructura elástica (52) al segundo eje transversal, de manera que dicha estructura elástica (52) de los citados medios de torsión puede moverse en direcciones que permiten la cooperación con dichos brazos de control (27'') y dichos muelles neumáticos (30) para controlar las fuerzas aplicadas al eje durante el funcionamiento de la estructura del vehículo, de modo que dicho conjunto de suspensión inhibe el bloqueo de dicho eje (17).

Description

Conjunto de suspensión para vehículos.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La invención se refiere a conjuntos de suspensión de vehículos, y en particular a un conjunto de suspensión para controlar la posición de un eje respecto al chasis del vehículo mientras el vehículo está funcionando. Más concretamente, la invención se refiere a un conjunto de suspensión de un vehículo para mantener la posición relativa del eje, en el que se ha reducido la complejidad, el peso y el coste del conjunto gracias a la sustitución de las vigas convencionales del conjunto de suspensión por una estructura de torsión fabricada en forma de caja.

Técnica anterior

Los sistemas eje/suspensión para vehículos son posiblemente una de las estructuras más importantes de un vehículo, puesto que aseguran que los pasajeros vayan cómodos en el vehículo y protegen cualquier carga que pueda llevar el vehículo de excesivos impactos. Los sistemas eje/suspensión también proporcionan estabilidad al vehículo controlando las distintas fuerzas que actúan sobre el propio eje que, a su vez, podría provocar un cambio no deseado de la posición del eje respecto al chasis del vehículo. Específicamente, dichas fuerzas actúan para alterar la posición vertical, lateral, y/o longitudinal del eje respecto al chasis del vehículo, y también pueden causar un movimiento del eje tal como balanceo, derrape, y
bloqueo.

Un sistema típico de eje/suspensión limita generalmente los seis movimientos posibles del eje incorporando en el conjunto de suspensión, que soporta el eje, una serie de componentes que reaccionan ante las distintas fuerzas y las controlan. Aunque por lo general tales conjuntos de suspensión convencionales cumplen su función prevista, el número y/o tipo de componentes en un conjunto típico de la técnica anterior también contribuye a una complejidad, un peso y un coste del conjunto de suspensión indeseados.

La presente invención reduce considerablemente los problemas citados anteriormente disminuyendo el número y/o complejidad de los elementos necesarios para controlar las fuerzas aplicadas sobre el eje, y en particular substituyendo el par de vigas de un conjunto típico de suspensión de la técnica anterior por una "caja de torsión". Dependiendo del conjunto de suspensión de la técnica anterior que se compare, la presente invención que incorpora el concepto de caja de torsión reduce el número y la complejidad de las piezas para recudir costes y peso, o bien reduce solamente la complejidad para conseguir la misma reducción. El conjunto de suspensión simplificado resultante de la presente invención también presenta una flexibilidad de diseño, de manera que sus características de suspensión, tales como por ejemplo la velocidad de balanceo, pueden modificase con facilidad para adaptar el concepto del conjunto a requisitos de distintos tipos de vehículo.

Descripción resumida de la invención

Los objetivos de la presente invención incluyen disponer un conjunto de suspensión para un vehículo que en general mantenga la posición del eje rígido respecto al chasis del vehículo mientras el vehículo está funcionando, limitando el desplazamiento vertical, lateral, y longitudinal del eje, así como los
movimientos de balanceo, derrape, y bloqueo del eje.

Otro objetivo de la presente invención es disponer dicho conjunto de suspensión del vehículo que tenga un número de piezas y/o una complejidad reducidos, que se traduzca en un menor peso y coste, y que sea "no reactivo" o esté en general libre de un importante bloqueo o torsión del eje.

Todavía otro objetivo de la presente invención es disponer dicho conjunto de suspensión que se adapte con facilidad a las necesidades características de diferentes suspensiones de vehículos.

Estos objetivos y ventajas se obtienen mediante un conjunto de suspensión para montar un eje en la estructura de un vehículo que se extiende longitudinalmente, incluyendo el conjunto de suspensión un par de soportes separados transversalmente, quedando montado cada uno del par de soportes en la estructura del vehículo y dependiendo de la misma, un par de brazos de control que se extienden longitudinalmente, presentando cada uno del par de brazos de control un primer extremo y un segundo extremo, quedando dicho primer extremo de cada uno de los brazos de control unido de manera giratoria a un respectivo par de soportes a través de un casquillo, y quedando dicho segundo extremo de cada uno de dichos brazos de control unido de manera giratoria a un respectivo par de asientos de eje a través de un casquillo, capturando el par de asientos de eje de manera inmóvil un eje que se extiende transversalmente, un par de muelles neumáticos separados transversalmente, quedando montado cada uno de los muelles neumáticos en el eje o y un respectivo asiento de eje seleccionado, extendiéndose cada uno del par de muelles neumáticos hacia arriba y quedando unidos a la estructura del vehículo, y medios montados de manera inmóvil en la estructura del vehículo y el eje y extendiéndose entre ellos, pudiéndose mover una parte de los medios en determinadas direcciones para cooperar con los brazos de control y los muelles neumáticos para controlar las fuerzas aplicadas al eje durante el funcionamiento de la estructura del vehículo, de modo que el conjunto de suspensión minimiza el bloqueo del eje.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones preferidas de la invención, ilustrativas del mejor modo en el que los solicitantes han contemplado aplicar los principios, se exponen en la siguiente descripción y se muestran en los dibujos y se señalan y se exponen particularmente y de manera clara en las reivindicaciones adjuntas.

La figura 1A es una vista en perspectiva de un par de conjuntos de suspensión de la técnica anterior, con cada par soportando un eje y mostrados montados en el chasis de un vehículo que está parcialmente seccionado;

La figura 1B es una vista lateral de las estructuras de la técnica anterior mostradas en la figura 1A.

La figura 2 es una vista en perspectiva del conjunto de suspensión de la presente invención, mostrado montado en el chasis del un vehículo en tándem y soportando un par de ejes;

La figura 3 es una vista lateral de la caja de torsión que forma parte del conjunto de suspensión de la presente invención, con partes ocultas mostradas en trazo discontinuo;

La figura 4 es una vista en sección a lo largo de las líneas 4-4 de la figura 3;

La figura 5 es una vista lateral parcial, con partes recortadas y elementos ocultos mostrados en trazo discontinuo, de los conjuntos de suspensión, ejes y chasis del vehículo de la figura 2;

La figura 6 es una vista en planta desde arriba, con las partes ocultas mostradas en trazo discontinuo, de una segunda realización del componente de la caja de torsión del conjunto de suspensión de la presente invención; y

La figura 7 es una vista similar a la figura 6, de una tercera realización del componente de la caja de torsión del conjunto de suspensión de la presente invención.

Los números similares hacen referencia a elementos similares en todos los dibujos.

Descripción de las realizaciones preferidas

Un par de sistemas eje/suspensión que incorpora cada uno el conjunto de suspensión de la presente invención se han indicado cada uno en conjunto por 10, y se muestran en las figuras 2 y 5.

Más concretamente, el sistema eje/suspensión 10A es un sistema eje/suspensión neumático deslizable de tipo brazo frontal, y el sistema 10B es un sistema eje/suspensión neumático deslizable de tipo brazo posterior. Cada sistema eje/suspensión 10 se muestra montado en el chasis 11 de un vehículo. Se entiende que ambos sistemas eje/suspensión 10 podrían ser de tipo brazo frontal o de tipo brazo posterior sin afectar al concepto global de la presente invención. Cada sistema eje/suspensión 10 incluye un conjunto de suspensión 15 que monta un eje 17 en el chasis del vehículo 11.

Para comprender mejor el conjunto de suspensión 15 de la presente invención se describe un conjunto de suspensión anterior típico.

Un par de sistemas eje/suspensión que incorpora cada uno un conjunto de suspensión de la técnica anterior se indican cada uno en conjunto por 20, y se muestran en las figuras 1A y 1B. Más concretamente, cada sistema eje/suspensión 20 es un sistema eje/suspensión neumático deslizable de tipo brazo posterior, y se muestra montado en el chasis del vehículo 11. Cada sistema eje/suspensión 20 incluye un conjunto de suspensión 25 que monta un eje 17 en el chasis del vehículo 11. Aunque existen muchos tipos diferentes de chasis de vehículo que requieren distintas características del conjunto de suspensión en función de la aplicación, tal como aplicaciones de vehículos comerciales de alta y media potencia o aplicaciones de vehículos de poca potencia, un chasis de vehículo de alta potencia típico del tipo utilizado comúnmente en camiones se muestra en las figuras 1A y 1B y se describe a continuación.

El chasis del vehículo 11 está formado típicamente de un material resistente tal como acero, y salvo que se indique lo contrario, los componentes del sistema eje/suspensión 20 de la técnica anterior también están formados de acero o un metal resistente similar. El chasis del vehículo 11 incluye un par de elementos paralelos, separados y alargados que se extienden longitudinalmente. Cada elemento 12 es una estructura en forma substancialmente de C y se dispone enfrentado hacia el interior opuesto al otro elemento. Unos elementos alargados 12 quedan rígidamente conectados entre sí mediante un par de elementos transversales paralelos separados longitudinalmente que se extienden transversalmente 13. Cada elemento transversal 13 es una estructura en forma de U invertida, y queda encajada en cada elemento alargado 12 y rígidamente conectada a los mismos a través de cualquier medio apropiado. Se comprende que los elementos transversales 13 pueden tener otras formas o diseños sin afectar al concepto de la presente invención.

Como que el chasis del vehículo 11 mostrado en las figuras 1A de la técnica anterior y 1B monta dos sistemas eje/suspensión 20 substancialmente idénticos, solamente se describirá a continuación uno de los sistemas y su conjunto de suspensión asociado 25.

El conjunto de suspensión 25 de la técnica anterior va montado en el chasis del vehículo 11 a través de un par de soportes 21, con cada uno del par montado en un respectivo elemento alargado 12 y dependiendo del mismo. Más concretamente, un extremo frontal de cada par de brazos o vigas posteriores 22 queda fijado verticalmente por un respectivo soporte 21 de manera bien conocida en la técnica de suspensiones. Un conjunto de asiento de eje 23 queda montado rígidamente de manera convencional en una parte central de cada brazo 22 y forma parte del brazo o viga. Cada conjunto de asiento de eje 23 también captura rígidamente una parte del eje 17, que a su vez se extiende transversalmente a través del chasis del vehículo 11.

Una extensión 24 de cada viga 22, que se extiende longitudinalmente hacia la parte posterior del eje 17, proporciona soporte para montar un muelle neumático de elastómero 30 en cada uno de los brazos. Sin embargo, el experto en la técnica de suspensiones comprenderá que la extensión de la viga 24 carece de ciertas funciones tradicionales de las vigas, pero en cambio proporciona una localización de montaje apropiada para los muelles neumáticos 30 del conjunto de suspensión 25. Entre los extremos posteriores de las extensiones de la viga 24 se extiende transversalmente un elemento de soporte auxiliar 29 para ayudar a montar/estabilizar los muelles neumáticos 30. En particular, cada extremo del elemento de soporte 29 queda montado firmemente en un respectivo extremo posterior de las extensiones de las vigas 24. Una parte inferior de cada muelle neumático 30 queda montada en un extremo respectivo del elemento de soporte 29 a través de medios habituales, y se extiende entre el extremo del elemento de soporte y su respectivo elemento alargado del chasis del vehículo 12, al cual queda montada firmemente una parte superior del muelle neumático. De manera similar, un amortiguador 31 queda montado firmemente en el extremo posterior de cada extensión de las vigas 24 y su respectivo elemento alargado 12 del chasis adyacente a su respectivo muelle neumático 30 y se extiende entre ellos.

Las vigas 22 son dos de los cinco componentes o "uniones" principales que forman el conjunto de suspensión 25. Dos otras uniones son unos brazos de control longitudinales 27. Cada brazo de control 27 queda montado giratorio en su extremo frontal, a través de un casquillo (oculto a la vista), a un soporte respectivo 21. Cada brazo de control 27 queda montado giratorio en su extremo posterior, a través de un casquillo (oculto a la vista), a su respectivo asiento de eje 23. Sin embargo, se comprende que los brazos de control 27, y de este modo dos de las cinco uniones principales del conjunto de suspensión 25 de la técnica anterior, pueden eliminarse uniendo de manera giratoria el extremo frontal de cada viga 22 a su respectiva suspensión 21 a través de un casquillo, tal como es bien conocido en la técnica de suspensiones.

La quinta unión del conjunto de suspensión 25 es un brazo de control lateral 28. Más particularmente, el brazo de control lateral 28 se encuentra montado giratorio a uno de sus extremos a través de un conjunto casquillo/abrazadera 32, a uno de los elementos alargados del chasis seleccionado 12. El otro extremo del brazo de control lateral 28 queda montado giratorio, a través de un conjunto casquillo/abrazadera 33, a una parte central del eje 17. Se comprende y es bien conocido en la técnica que el brazo de control lateral 28 del otro conjunto de suspensión 25 del par en tándem de los conjuntos de suspensión montados en el chasis del vehículo 11, queda montado de manera opuesta, es decir, al otro elemento del chasis del vehículo 12 y a la parte central del eje 17.

Los cinco componentes o uniones principales del conjunto de suspensión 25 de la técnica anterior controlan las distintas cargas, descritas anteriormente, que actúan en el eje 17 tal como sigue. Los muelles neumáticos 30 y los extremos frontales de las vigas 22 controlan las cargas verticales. El brazo de control lateral 28 controla las cargas laterales. Los brazos de control longitudinales 27 controlan las cargas longitudinales. El balanceo se controla mediante los muelles neumáticos 30 y vigas 22, consiguiendo las vigas hasta aproximadamente un 90 por ciento del control. El brazo de control lateral 28, los brazos de control longitudinales 27 y las vigas 22 limitan el derrape. Finalmente, el bloqueo del eje, provocado típicamente por la frenada y la aceleración del vehículo, y que es importante en el conjunto de suspensión 25 de la técnica anterior, se controla mediante los muelles neumáticos 30, y los extremos frontales de las vigas 22. Se entiende que en los conjuntos de suspensión de la técnica anterior en los que se eliminan los brazos de control longitudinales 27 montando el extremo frontal de cada viga 22 a su respectivo soporte 21 a través de un accesorio giratorio del casquillo, las fuerzas controladas por los brazos de control longitudinales 27 reaccionan en cambio a través de las vigas. Se entiende también que los conjuntos de suspensión 25 de la técnica anterior se consideran que son suspensiones de "tipo reactivo" en virtud de un substancial bloqueo o fuerzas de torsión generadas por el giro del eje en un conjunto de suspensión de tipo viga. También es bien conocido para los expertos en la materia que dicha viga 22 está altamente reforzada, y en consecuencia es costosa de fabricar y montar.

Volviendo ahora al conjunto de suspensión 15 de la presente invención, solamente se describirá el sistema eje/suspensión 10 en el cual se incorpora el conjunto de suspensión de la presente invención, dado que el chasis del vehículo 11 ya se ha descrito anteriormente con referencia al sistema eje/suspensión 20 de la técnica anterior, y será típicamente igual o similar con independencia del tipo de sistema eje/suspensión que esté montado en el mismo.

Un par de sistemas eje/suspensión incorporando cada uno un conjunto de suspensión 15 de la presente invención, tal como se ha indicado anteriormente, se han indicado cada uno en conjunto por 10A y 10B, y se muestra en las figuras 2 y 5. Dado que el sistema eje/suspensión neumático deslizable de tipo brazo frontal 10A y el sistema eje/suspensión neumático deslizable de tipo brazo posterior 10B son similares excepto en su orientación frontal o posterior, sólo se describirá el sistema eje/suspensión de brazo posterior para ilustrar el entorno en el cual se encuentra incorporado el conjunto de suspensión 15 de la presente invención.

El sistema eje/suspensión 10B incluye un conjunto de suspensión 15 que monta un eje 17 en el chasis del vehículo 11. El conjunto de suspensión 15 queda montado en el chasis del vehículo 11 por un par de soportes 21' (solamente uno mostrado). Cada soporte 21' queda montado en un respectivo elemento alargado 12 del chasis y depende de los mismos. Un extremo frontal de cada par de brazos de control longitudinales 27' queda montado giratorio respecto a los soportes 21' a través de un casquillo (oculto a la vista) de manera bien conocida en la técnica de suspensiones de vehículos. Cada brazo de control 27' queda montado giratorio en su extremo posterior, a través de un casquillo (oculto a la vista), a un respectivo un par de asientos de eje 23'. Cada asiento de eje 23' captura rígidamente una parte del eje 17 adyacente a un respectivo extremo del eje, que a su vez se extiende transversalmente a través del chasis del vehículo 11.

Un elemento de soporte 35 queda montado en cada asiento de eje 23' y se extiende longitudinalmente hacia la parte posterior del eje 17. Los elementos de soporte 35 proporcionan una plataforma para montar un par de muelles neumáticos 30. Más concretamente, una parte inferior de cada muelle neumático 30 queda montada en un respectivo elemento de soporte 35 a través de medios habituales, y se extiende entre el elemento de soporte y su respectivo elemento alargado del chasis del vehículo 12, al cual se monta firmemente una parte superior del muelle neumático. De manera similar, se monta firmemente un amortiguador 31 en cada elemento 35 y se extiende entre los mismos y un respectivo elemento alargado 12 adyacente a su respectivo muelle neumático 30.

De acuerdo con una de las características fundamentales de la presente invención, una caja de torsión 40 queda montada en el chasis del vehículo 11 y el eje 17 y se extiende entre los mismos. De este modo, puede apreciarse, haciendo referencia especialmente a las figuras 2 y 5, que el conjunto de suspensión 15 de la presente invención está formado solamente por tres componentes o uniones principales, que son el par de brazos de control longitudinales 27' y la caja de torsión 40. En comparación y contrastándolo con el conjunto de suspensión 25 de la técnica anterior que, dependiendo del tipo de conjunto de suspensión, incluye cinco componentes principales, tal como se muestra en las figuras 1A y 1B, o en un diseño alternativo de la técnica anterior, puede incluir tres componentes principales eliminando los brazos de control longitudinales 27 y uniendo vigas 22 a los soportes del chasis 21 a través de casquillos. Sin embargo, en la realización anterior mostrada en las figuras 1A y 1B, las piezas adicionales añaden complejidad, peso y coste al conjunto de suspensión 25, y tal como se ha indicado anteriormente, en particular es el uso de vigas tradicionales lo que añade peso, coste y complejidad al conjunto de suspensión. Aunque un diseño alternativo elimine los brazos de control longitudinales 27, es el uso de un par de vigas tradicionales, tal como se ha descrito anteriormente, lo que aumenta enormemente los costes de la fabricación del conjunto de suspensión y en general añade peso y complejidad al conjunto.

En cambio, la utilización de una caja de torsión 40 fabricada integrada, junto con un par de brazos de control longitudinales 27' simples para formar el conjunto de suspensión 15 que no incorpora vigas tradicionales, reduce significativamente el coste de fabricación, la complejidad y el peso del conjunto de suspensión 15 de la presente invención frente a los conjuntos de suspensión de la técnica anterior, incluyendo el conjunto de suspensión 25 mostrado en las figuras 1A y 1B y descrito anteriormente. A pesar de su reducido número de piezas y/o complejidad, el conjunto de suspensión 15 de la presente invención mantiene la posición del eje 17 respecto al chasis 11 durante el funcionamiento del vehículo, y sigue ahorrando peso y coste. Adicionalmente, el conjunto de suspensión 15 de la presente invención ha aumentado la flexibilidad del diseño en comparación con los conjuntos de suspensión de la técnica anterior, de manera que el conjunto de suspensión inventivo puede modificarse fácilmente para satisfacer requerimientos de distintos tipos de suspensión de vehículos, tales como la velocidad de balanceo u otros parámetros. Además, el diseño sin vigas del conjunto de suspensión 15 de la presente invención permite que el conjunto de suspensión sea no reactivo o substancialmente libre de bloqueo del eje provocado al frenar y acelerar el
vehículo.

En particular, y haciendo referencia especialmente a las figuras 3 y 4, la caja de torsión 40 es una caja de acero fabricada en forma rectangular y substancialmente rígida, que tiene una placa de cierre superior e inferior separadas 41, 42, respectivamente, y un par de flancos o placas transversales separados 43 que se extienden entre las placas de cierre y las conectan entre sí por cualquier medio apropiado, tal como soldadura. El espesor preferido de cada placa de cierre 41, 42, es de aproximadamente 0,2 pulgadas a aproximadamente 0,25 pulgadas. Las placas transversales 43 tienen cada una preferiblemente un espesor de aproximadamente 0,2 pulgadas a aproximadamente 0,5 pulgadas. Cada extremo de cada placa transversal 43 está formado por un elemento troquelado en forma substancialmente de medio círculo 44 para alojar el asiento de un tubo de soporte que se extiende transversalmente 45 en cada extremo de las placas 41, 42, 43. Cada tubo de soporte 45 queda soldado a las placas de cierre 41, 42, y a las placas transversales 43 y se extiende en toda la anchura de las placas 41, 42, 43. Esta configuración de la caja de torsión 40 reduce el peso en la caja de torsión. Más concretamente, como que las placas transversales 43 están sometidas a cargas más elevadas en la transferencia de cargas desde los tubos de soporte, las placas transversales tienen preferiblemente un mayor espesor, pero como que las placas de cierre 41, 42 son piezas separadas debido al uso del procedimiento de fabricación, pueden ser más delgadas, reduciendo así el peso. Sin embargo, si se desea, la fabricación puede simplificarse formando una placa de cierre 41, 42 y unas placas transversales 43 seleccionadas como una pieza única, y uniendo después la otra placa de cierre para completar la caja de torsión 40. Alternativamente, la presente invención también contempla la formación de la caja de torsión 40 a partir de otros procesos y materiales, tales como moldeo, empleando resinas reforzadas con carbono o similares.

De acuerdo con otra de las importantes características de la presente invención, la caja de torsión 40 incluye un conjunto de barra y casquillo 50 que queda ajustado a presión en cada tubo de soporte 45. Más concretamente, cada conjunto de barra y casquillo 50 incluye un eje 51, en el que el eje 51 tiene una longitud mayor que la longitud de su respectivo tubo de soporte 45. La longitud de cada eje 51 es preferiblemente lo suficientemente pequeña para ajustar entre los elementos alargados 12 del chasis del vehículo 11, pero debe ser lo más larga posible para minimizar las cargas en los puntos de conexión en el chasis del vehículo 11 y el eje 17. El eje 51 tiene preferiblemente una longitud de aproximadamente 25,5 pulgadas.

Un casquillo 52 se moldea directamente en el eje 51 adyacente a cada extremo del eje de manera bien conocida en la técnica de moldeo de caucho. Cada casquillo 52 tiene preferiblemente una longitud transversal de aproximadamente 4 a aproximadamente 6 pulgadas y un diámetro de aproximadamente 3,4 pulgadas en estado libre. La dureza preferida de cada casquillo 52 es de aproximadamente 60 y la distancia entre los casquillos de cada conjunto de barra y casquillo 50 es preferiblemente de aproximadamente 12 pulgadas a aproximadamente 20 pulgadas. La separación longitudinal preferida entre los centros de los tubos de soporte 45 es de aproximadamente 12 pulgadas a aproximadamente 20 pulgadas, prefiriéndose aproximadamente 16 pulgadas.

Tal como se ha indicado anteriormente, cada conjunto de barra y casquillo 50 queda montado en el interior de su respectivo tubo de soporte 45 mediante unos casquillos de ajuste a presión 52 apropiados del conjunto en el interior del tubo. Cada extremo de cada eje 51 se extiende hacia fuera del tubo de soporte 45 y presenta una abertura 53 para montar de manera inmóvil la caja de torsión 40 en el chasis del vehículo 11 y el eje 17. Tal como se muestra en las figuras 2 y 5, la caja de torsión 40 se dispone en una orientación substancialmente inclinada respecto al chasis del vehículo horizontal 11. Más concretamente, el eje 51 de la caja de torsión 40 dispuesto más cerca del elemento transversal 13 del chasis del vehículo 11 se encuentra situado sobre el otro eje para crear la disposición inclinada de la caja de torsión. El eje más superior 51 queda posicionado en su respectivo tubo de soporte 45 de manera que las aberturas 53 quedan dispuestas substancialmente verticales y el eje más inferior 51 quedan dispuesto en su respectivo tubo de soporte 45 para orientar las aberturas 53 substancialmente horizontales. Las aberturas 53 del eje más superior 51 de la caja de torsión 40 quedan alineadas con unas de forma y tamaño complementario (no mostradas) formadas en unas abrazaderas de montaje del elemento transversal 14. Unos elementos de fijación 54 pasan a través de las aberturas alineadas del eje más superior 51 y de las abrazaderas 14 para sujetar rígidamente el extremo más superior de la caja de torsión 40 al chasis del vehículo 11. En la parte superior del eje 17 se montan un par de abrazaderas separadas transversalmente 55 para poder alinear las aberturas 53 formadas en el eje más inferior 51 de la caja de torsión 40 con las aberturas de forma y tamaño complementario formadas en las abrazaderas 55. Unos elementos de fijación 54 pasan de manera similar a través de las aberturas alineadas del eje más inferior 51 y de las abrazaderas 55 para completar la unión inmóvil de la caja de torsión 40 al eje 17. De este modo, la caja de torsión 40 queda sujeta de manera inmóvil al chasis del vehículo 11 y al eje 17 para completar el conjunto de suspensión 15 de la presente invención.

El conjunto de suspensión 15 de la presente invención funciona de la siguiente manera. Mientras está funcionando el vehículo, su eje está sometido a muchas fuerzas que pueden alterar la posición vertical, lateral y/o longitudinal del eje respecto al chasis del vehículo, y también puede provocar un movimiento del eje tal como balanceo, derrape e bloqueo. Tal como se ha descrito anteriormente, los conjuntos de suspensión de la técnica anterior utilizaban típicamente cinco componentes o uniones, que incluyen un par de vigas convencionales, para contrarrestar dichas fuerzas, o alternativamente, utilizaban tres componentes o uniones en el que las uniones de viga se modificaron para reaccionar las fuerzas reaccionadas típicamente por un par de brazos de control longitudinales. Sin embargo, en cualquier caso, utilizando una viga tradicional, que es un componente muy reforzado, hace que el conjunto de suspensión sea relativamente costoso de fabricar, complejo, y añade peso total al conjunto de suspensión. Además, la utilización de una viga convencional como unión en el conjunto de suspensión hace que el conjunto de suspensión sea un conjunto "reactivo" de la suspensión, definido aquí como un conjunto que permite una importante bloqueo o giro del eje. En particular, los conjuntos de suspensión de la técnica anterior tales como el conjunto de suspensión 25 mostrado en las figuras 1A y 1B y que se ha descrito anteriormente, presenta unos valores de bloqueo del eje de aproximadamente nueve (9) a aproximadamente diez (10) grados.

En cambio, el conjunto de suspensión 15 de la presente invención elimina el problema del bloqueo o torsión del eje eliminando el uso de vigas tradicionales en el conjunto de suspensión, y en algunos casos, reduciendo el número de componentes del conjunto. Esta eficacia de la presente invención da lugar a una reducción de costes y peso, así como un conjunto de suspensión que es "no reactivo," dado que se minimiza el bloqueo del eje. Más concretamente, el conjunto de suspensión 15 presenta valores de bloqueo del eje de aproximadamente un (1) grado o menos, o aproximadamente un diez (10) por ciento de los valores de bloqueo presentes en los conjuntos de suspensión convencionales.

Más concretamente, las cargas verticales y las fuerzas de balanceo todavía reaccionan a través del muelle neumático 30 del conjunto de suspensión 15 de la presente invención, al igual que en el caso del conjunto de suspensión 25 de la técnica anterior. Los brazos de control longitudinales 27' del conjunto de suspensión 15 de la presente invención reaccionan las cargas longitudinales generalmente de la misma manera que sucede en el conjunto de suspensión 25 de la técnica anterior. Sin embargo, la caja de torsión fabricada 40 utilizada en la presente invención substituye la función del brazo de control lateral 28 que se encuentra en el conjunto de suspensión 25 de la técnica anterior, así como las vigas 22 que se encuentran en esos conjuntos de suspensión convencionales. Más concretamente, la caja de torsión 40 reacciona las cargas laterales, contribuye a reaccionar las cargas longitudinales y el derrape, y substituye la función de una viga convencional de reaccionar hasta aproximadamente un 90 por ciento del movimiento de balanceo del eje 17. Los brazos de control longitudinales 27' también contribuyen al derrape de reacción. De este modo, puede apreciarse que los tres componentes o uniones del conjunto de suspensión 15 de la presente invención consiguen los mismos resultados que los conjuntos de suspensión de la técnica anterior, pero con un número reducido de piezas y/o de complejidad, y con una reducción simultánea de peso y coste. Esto es debido sobre todo al uso de la caja de torsión fabricada 40 y a la eliminación de las vigas tradicionales que son comunes en los conjuntos de suspensión de la técnica anterior, tales como el conjunto de suspensión 25. De este modo, el objetivo de la caja de torsión 40, de transferir cargas entre los conjuntos de barra y casquillo 50, se consigue mediante una estructura sencilla, ligera y económica.

El conjunto de suspensión 15 puede reaccionar de manera satisfactoria las distintas fuerzas aplicadas al eje 17, a pesar de la configuración rígida de la caja de torsión 40 y de la unión inmóvil de la caja de torsión 40 al chasis del vehículo 11 y al eje. Este resultado deseado se obtiene debido a la inclusión de unos casquillos 52 en la caja de torsión 40. Los casquillos 52 permiten el movimiento en varias direcciones del subconjunto de placas 41, 42, 43 y los tubos de soporte 45, respecto a los ejes 51 de la caja de torsión que se encuentran unidos de manera inmóvil al chasis del vehículo 11 y al eje 17. La flexibilidad de los casquillos de elastómero 52 permite dicho movimiento relativo. Se entiende que la presente invención contempla el uso de estructuras flexibles en lugar de casquillos 52, tales como muelles helicoidales o similares, para obtener de manera similar el concepto inventivo.

De acuerdo con una de las ventajas fundamentales de la presente invención, el conjunto de suspensión 15, debido a la estructura de la caja de torsión 40, proporciona un nivel óptimo de rigidez al balanceo o desviación angular del eje 17. Dicho de otra manera, si un conjunto de suspensión fuera infinitamente rígido al balanceo, las cargas generadas cuando una rueda es sacudida debido al contacto con un bache o un bordillo serían excesivamente grandes y la estructura del sistema eje/suspensión se vería dañada. Si el conjunto de suspensión tiene demasiada poca rigidez al balanceo, el vehículo se balancearía demasiado durante la maniobra y sería inadmisible para el conductor e incluso sería susceptible de volcar. La separación de los casquillos 52 en cada par de conjuntos de barra y casquillo 50 actúa como dos muelles extendidos una distancia para proporcionar una velocidad de balanceo, a pesar de la rigidez general y el montaje inmóvil de la caja de torsión 40, debido a la constante del muelle de los casquillos combinado con la distancia transversal entre cada par de casquillos. Los casquillos 52 también proporcionan una rigidez cónica que aumenta la rigidez al balanceo descrita anteriormente. La caja de torsión substancialmente rígida 40 conecta los dos conjuntos de barra y casquillo 50 en serie en el balanceo. Esto aumenta la flexibilidad del conjunto de suspensión 15 de manera que puede conseguirse una velocidad de balanceo suficientemente baja con unos casquillos de tamaño razonable, puesto que unos casquillos pequeños tienen elevadas constantes de muelle lo que no proporcionarían suficiente elasticidad. De este modo, el conjunto de suspensión 15 de la presente invención, mediante el uso de la caja de torsión 40, puede obtener una velocidad de balanceo preferida del conjunto de suspensión de aproximadamente 150.000 pulg.lib./grado en más o menos dos grados de intervalo de trabajo. Adicionalmente, obtener la velocidad de balanceo ideal puede conseguirse sin sacrificar la integridad estructural del conjunto de suspensión 15.

De acuerdo con otras de las características importantes del conjunto de suspensión 15 de la presente invención, modificando la anchura entre los casquillos 52 de cada conjunto de barra y casquillo 50, el conjunto de suspensión 15 puede "ajustarse" para proporcionar cualquier comportamiento deseado. El hecho de que unos casquillos de caucho 52 proporcionen una constante de muelle ascendente a medida que se desvían produce una característica deseable de constante de muelle ascendente. A pequeños ángulos de balanceo, la velocidad de balanceo es menor que a grandes ángulos. Esto se traduce en el efecto de que las pequeñas desviaciones que se encuentra el vehículo y el eje 17 debido a baches en la carretera producen pequeñas cargas y minimizan el daño por fatiga, mientras que grandes movimientos de balanceo tales como maniobras al tomar curvas proporcionan una mayor velocidad de balanceo y minimizan el balanceo del vehículo. Esta característica de ajuste de la presente invención es una de las ventajas estructurales que permite que el conjunto de suspensión 15 se adapte fácilmente al uso en distintos tipos de vehículos que tengan diferentes necesidades características de
suspensión.

Además, la separación longitudinal de los tubos de soporte 45 es suficientemente grande para proporcionar un buen comportamiento cinemático del conjunto de suspensión 15, pero suficientemente pequeña para minimizar el peso de la caja de torsión 40 y proporcionar un aspecto compacto del conjunto. También, la anchura de la caja de torsión 40 está optimizada para minimizar la tensión en las placas transversales 43 y reducir el peso. Más concretamente, cuanto mayor es la anchura de la caja de torsión 40, menor es la tensión que experimentan las placas transversales 43 en los tubos de soporte 45. Sin embargo, hacer que la anchura de la caja de torsión 40 sea mayor también añade el peso. De este modo, las especificaciones para la caja de torsión 40 optimizan los requisitos estructurales a la vez que se reduce el peso. Una de las características importantes del conjunto de suspensión 15 de la presente invención es que la anchura de la caja de torsión 40 puede optimizarse en función de la aplicación. Además, la utilización de abrazaderas 14 para tener la doble función de soportar el elemento transversal 13 del chasis del vehículo y el extremo más superior de la caja de torsión 40 sirve también para minimizar la complejidad, el peso y el coste.

Se entiende que la caja de torsión 40 podría montarse en una parte del chasis del vehículo 11 más inferior que como se muestra en las figuras 2 y 5, en función de la aplicación. Las cajas de torsión en tándem 40 se muestran montadas elevadas entre el chasis del vehículo 11 de manera frontal-posterior. Esta orientación de montaje es importante dado que empaquetar la caja de torsión 40 yendo hacia adelante en el eje de transmisión más delantero de una disposición de ejes en tándem convencional sería difícil debido a la separación entre las piezas del eje 17 y la caja de torsión 40 durante la articulación del eje. Además, unos pares de soporte inferiores de los brazos de control longitudinales 27' para sistemas eje/suspensión en tándem 10A y 10B quedan unidos a un único par de soportes centrales 21', lo cual reduce también la complejidad, el peso y el coste de los conjuntos de suspensión 15.

Se entiende que podrían utilizarse distintas realizaciones estructurales de la caja de torsión 40 útiles en el conjunto de suspensión 15 de la presente invención sin afectar al concepto general de la invención. De este modo, en la figura 6 se muestra una segunda realización de la caja de torsión, en la que una caja de torsión substancialmente rígida 40' presenta una forma substancialmente en cruz. En la figura 7 se muestra una tercera realización de la caja de torsión, en la que una caja de torsión rígida 40 presenta una forma substancialmente en \gamma. En la realización mostrada en la figura 7, se puede utilizar un eje posterior 51 con un único casquillo 52 en lugar de un par de casquillos.

Por consiguiente, el conjunto de suspensión de vehículos de la presente invención se simplifica, proporciona un conjunto eficaz, seguro, económico, y eficiente que consigue todos los objetivos indicados, permite eliminar las dificultades que existen en los conjuntos de suspensión anteriores, y soluciona los problemas y obtiene nuevos resultados en la técnica.

En la descripción anterior, se han utilizado ciertos términos por brevedad, claridad y comprensión; pero a partir de la misma no han de implicarse limitaciones innecesarias más allá de los requisitos de la técnica anterior, ya que tales términos se utilizan para fines descriptivos y pretenden ser interpretados de manera amplia.

Además, la descripción y la ilustración de la invención se dan a modo de ejemplo, y el alcance de la invención no está limitado a los detalles exactos mostrados o descritos.

Habiendo descrito ahora las características, descubrimientos y principios de la invención, la manera en que se construye, dispone y utiliza el conjunto de suspensión del vehículo perfeccionado, las características de configuración y disposición, y los resultados ventajosos, nuevos y útiles obtenidos; las nuevas y útiles estructuras, dispositivos, elementos, disposiciones, piezas y combinaciones se exponen en las reivindicaciones que se adjuntan.

Claims (16)

1. Conjunto de suspensión (15) para montar un eje (17) en una estructura que se extiende longitudinalmente (11), incluyendo dicho conjunto de suspensión:

a)

un par de soportes (21') separados transversalmente, quedando montado cada uno de dicho par de soportes en dicha estructura del vehículo (11) y dependiendo de la misma;

b)

un par de brazos de control que se extienden longitudinalmente (27'), presentando cada uno de dicho par de brazos de control (27') un primer extremo y un segundo extremo, quedando dicho primer extremo de cada uno de los brazos de control (27') unido de manera giratoria a un respectivo de dicho par de soportes (21') a través de un casquillo, y quedando dicho segundo extremo de cada uno de dichos brazos de control unido de manera giratoria a un respectivo par de asientos de eje (23') a través de un casquillo, capturando el par de asientos de eje de manera inmóvil un eje que se extiende transversalmente (17);

c)

un par de muelles neumáticos separados transversalmente (30), quedando montado cada uno de los muelles neumáticos (30) en dicho eje (17) o en un respectivo asiento de eje (23'), extendiéndose hacia arriba cada uno del par de muelles neumáticos (30) y quedando unidos a la estructura del vehículo (11), y caracterizado por

d)

unos medios de torsión montados en la citada estructura del vehículo y dicho eje y extendiéndose entre ellos, comprendiendo dichos medios de torsión un primer eje transversal (51) conectado de manera fija a dicha estructura del vehículo (11), un segundo eje transversal (51) conectado fijamente respecto a dicho eje (17) y una estructura de caja hueca de transmisión de par (40) conectada en un primer extremo de la misma a través de una estructura elástica (52) a dicho primer eje transversal (51) y conectada en un segundo extremo de la misma a través de una estructura elástica (52) al segundo eje transversal, de manera que dicha estructura elástica (52) de los citados medios de torsión puede moverse en direcciones que permiten la cooperación con dichos brazos de control (27') y dichos muelles neumáticos (30) para controlar las fuerzas aplicadas al eje durante el funcionamiento de la estructura del vehículo, de modo que dicho conjunto de suspensión inhibe el bloqueo de dicho eje (17).

2. Conjunto de suspensión según la reivindicación 1, en el que dicha estructura de caja (40) está fabricada de metal; y en que la estructura elástica (52) comprende un casquillo de elastómero moldeado alrededor de cada uno de dichos ejes (51).

3. Conjunto de suspensión según la reivindicación 2, en el que dicha estructura de caja (40) presenta una forma substancialmente rectangular; presentando una placa de cierre superior e inferior (41, 42) y unos flancos separados (43) que conectan la placa de cierre superior e inferior (41, 42), y un tubo de soporte (45) está conectado rígidamente y cierra cada uno de dichos extremos de la citada estructura de caja (40); y en que cada uno de dichos ejes (51) con dicho casquillo queda ajustado a presión en un respectivo tubo de soporte (45).

4. Conjunto de suspensión según la reivindicación 3, en el que un par de casquillos separados está moldeado a cada uno de dichos ejes (51); en el que cada uno de dicho par de casquillos tiene una longitud transversal de aproximadamente 10 a 15 cm (4 a 6 pulgadas) y un diámetro de aproximadamente 8,6 cm (3,4 pulgadas) en estado libre; y en el que cada uno de los casquillos tiene una dureza de aproximadamente 60.

5. Conjunto de suspensión según la reivindicación 4, en el que dichos casquillos quedan separados transversalmente de aproximadamente 30 a 51 cm (12 a 20 pulgadas); en el que dichos tubos de soporte (45) quedan separados longitudinalmente de aproximadamente 30 a 51 cm (12 a 20 pulgadas); en el que la longitud cada uno de dichos ejes es aproximadamente 64,8 cm (25,5 pulgadas); y en el que cada una de una pluralidad de paredes (41, 42, 43) de dicha estructura de caja tiene un espesor de aproximadamente 0,5 a 1,3 cm (0,2 a 0,5 pulgadas).

6. Conjunto de suspensión según la reivindicación 5, en el que dicha separación longitudinal entre los citados tubos de soporte (45) es de aproximadamente 41 cm (16 pulgadas).

7. Conjunto de suspensión de la reivindicación 2, en el que dicha estructura de caja (40') tiene forma substancialmente de cruz con un par de extremidades en cada extremo; en cada extremo un par de tubos de soporte queda conectado rígidamente a las respectivas extremidades de la estructura y las cierra; y en que cada uno de dichos ejes (51') está formado con un par de dichos casquillos que están ajustados a presión en un respectivo par de tubos de soporte.

8. Conjunto de suspensión según la reivindicación 7, en el que cada uno de dicho par de casquillos moldeado cada uno de dichos ejes (51') queda separado; en el que cada uno del par de casquillos tiene una longitud transversal de aproximadamente 10 a 15 cm (4 a 6 pulgadas) y un diámetro de aproximadamente 8,6 cm (3,4 pulgadas) en estado libre; y en el que cada uno de los casquillos tiene una dureza de aproximadamente 60.

9. Conjunto de suspensión según la reivindicación 7 ó 8, en el que dichos casquillos quedan separados transversalmente de aproximadamente 30 a 51 cm (12 a 20 pulgadas); en el que dichos tubos de soporte quedan separados longitudinalmente de aproximadamente 30 a 51 cm (12 a 20 pulgadas); en el que la longitud cada uno de dichos ejes es aproximadamente 64,8 cm (25,5 pulgadas); y en el que cada una de una pluralidad de paredes (41, 42, 43) de dicha estructura de caja tiene un espesor de aproximadamente 0,5 a 1,3 cm (0,2 a 0,5 pulgadas).

10. Conjunto de suspensión según la reivindicación 9, en el que la citada separación longitudinal entre dichos tubos de soporte del conjunto es de aproximadamente 41 cm (16 pulgadas).

11. Conjunto de suspensión según la reivindicación 2, en el que dicha estructura de caja (40'') presenta una forma substancialmente en Y con un par de extremidades en el primer extremo y una única extremidad en el segundo extremo; en el que un par de tubos de soporte están conectados rígidamente a una respectiva de dichas primeras extremidades del extremo de la estructura y la cierra; un único tubo de soporte queda conectado rígidamente a dicha segunda extremidad del extremo de la estructura y la cierra; el primer eje (51'') está formado con un par de dichos casquillos que quedan ajustados a presión en los respectivos tubos de dicho par de tubos de soporte del primer extremo; y el segundo eje (51'') está formado con uno de dichos casquillos el cual queda ajustado a presión en dicho tubo de soporte del segundo extremo.

12. Conjunto de suspensión según la reivindicación 11, en el que de dicho par de casquillos moldeados a dicho eje (51'') del primer extremo se encuentran separados; en el que cada uno de dichos casquillos tiene una longitud transversal de aproximadamente 10 a 15 cm (4 a 6 pulgadas) y un diámetro de aproximadamente 8,6 cm (3,4 pulgadas) en estado libre; y en el que cada uno de dichos casquillos tiene una dureza de aproximadamente 60.

13. Conjunto de suspensión según la reivindicación 11 ó 12, en el que dichos casquillos del primer extremo se encuentran separados transversalmente de aproximadamente 30 a 51 cm (12 a 20 pulgadas); en el que dichos tubos de soporte quedan separados longitudinalmente de aproximadamente 30 a 51 cm (12 a 20 pulgadas); en el que la longitud de cada uno de dichos ejes (51'') es de aproximadamente 64,8 cm (25,5 pulgadas); y en el que cada una de una pluralidad de paredes de dicha estructura de caja tiene un espesor de aproximadamente 0,5 a 1,3 cm (0,2 a 0,5 pulgadas).

14. Conjunto de suspensión según la reivindicación 13, en el que la citada separación longitudinal entre dichos tubos de soporte es de aproximadamente 41 cm (16 pulgadas).

15. Conjunto de suspensión según la reivindicación 1, en el que dicha estructura del vehículo (11) es el chasis de un vehículo que comprende un par de elementos alargados que se extienden longitudinalmente separados y paralelos (12), y por lo menos un elemento transversal (13) que se extiende transversalmente entre dichos elementos alargados (12) y queda rígidamente unido a los mismos; y en el que cada uno de dicho par de soportes (21') quedo montado en un respectivo elemento principal (12) y depende del
mismo.

16. Conjunto de suspensión según la reivindicación 15, en el que cada uno de dicho par de asientos de eje (23') está formado con un elemento de soporte (35) para montar dicho muelle neumático (30) y un amortiguador (31), extendiéndose cada uno de dichos muelles neumáticos (30) y dichos amortiguadores (31) entre un respectivo elemento de soporte (35) y un respectivo elemento principal (12), dichos muelles neumáticos (12) y dichos amortiguadores (31) quedando montados cada uno en su respectivo elemento principal (12).