BR112018073926B1 - Suspensão para uma roda de um veículo e método para controlar a altura em relação ao solo de um veículo dotado de uma suspensão - Google Patents

Abstract

a suspensão (10) compreende: uma mola (12) interposta entre o corpo (b) do veículo e a roda (w); uma unidade amortecedora hidráulica regenerativa (16) compreendendo um amortecedor hidráulico (18) disposto paralelamente à mola (12), uma unidade de motor e bomba (20) com uma máquina hidráulica volumétrica (22) e uma máquina elétrica (24) acoplada à máquina hidráulica (22), e uma unidade de controle eletrônico (26) disposta para controlar o torque da máquina elétrica (24); um atuador hidráulico (14) disposto em série com a mola (12); um reservatório (66, 54); e um circuito hidráulico (68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 84, 86, 88, 90) conectando um ao outro o amortecedor hidráulico (18), a máquina hidráulica (22), o atuador hidráulico (14) e o reservatório (66, 54), o circuito hidráulico (68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 84, 86, 88, 90) compreendendo os meios de válvula (76, 84, 86) para controlar o fluxo de um fluido de trabalho entre o amortecedor hidráulico (18), a máquina hidráulica (22), o atuador hidráulico (14) e o reservatório (66, 54).

Description

[001] A presente invenção se refere a uma suspensão para uma roda de veículo compreendendo uma mola interposta entre a roda e o corpo do veículo, um sistema de ajuste do comportamento do veículo para controlar a posição vertical da roda em relação ao corpo do veículo e uma unidade amortecedora hidráulica regenerativa, ou seja, uma unidade amortecedora hidráulica capaz de converter parte da energia cinética vibracional da suspensão em energia elétrica, sendo que o sistema de ajuste do comportamento do veículo compreende um atuador hidráulico de efeito único, ou efeito simples, disposto mecanicamente em série com a mola e, sendo que a unidade amortecedora hidráulica regenerativa inclui um amortecedor hidráulico disposto em paralelo com o conjunto formado pela mola e o atuador hidráulico, uma unidade de motor e bomba apresentando uma máquina hidráulica volumétrica e uma máquina elétrica acoplada à máquina hidráulica e, uma unidade de controle eletrônico disposta para controlar o torque (torque do motor ou torque da carga) da máquina elétrica.

[002] De acordo com outro aspecto, a presente invenção se refere a um método para controlar o comportamento de um veículo dotado de uma suspensão do tipo identificado acima.

[003] Uma suspensão para uma roda de veículo de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente 1 é conhecida, por exemplo, a partir da patente US 2013/0154280. Tal suspensão conhecida é capaz de realizar tanto a função de regeneração de energia quanto a função de controle de amortecimento do amortecedor.

[004] Um objetivo da presente invenção é o de fornecer uma suspensão para uma roda de veículo que é capaz de realizar, além da função de regeneração de energia e da função de controle de amortecimento do amortecedor, também a função de controle ativo do comportamento do veículo, através do uso para todas as três funções de um hardware mecânico, hidráulico, elétrico e eletrônico comum, minimizando assim o nível de complexidade da suspensão.

[005] Este e outros objetivos são totalmente alcançados de acordo com a invenção por meio de uma suspensão para uma roda de veículo apresentando as características definidas na reivindicação independente 1 anexa.

[006] Nas reivindicações dependentes são especificadas formas de realização vantajosas da invenção, cujo tema é para ser entendido como formando uma parte integrante e integral da descrição a seguir.

[007] Em resumo, a invenção baseia-se na idéia de fornecer uma suspensão que compreende uma mola interposta entre a roda e o corpo do veículo, um atuador hidráulico de efeito simples disposto em série com a mola para controlar a posição vertical da roda em relação a o corpo do veículo, uma unidade de amortecimento hidráulico regenerativa, incluindo um amortecedor hidráulico disposto em paralelo com o conjunto formado pela mola e pelo atuador hidráulico e uma unidade de motor e bomba apresentando uma máquina hidráulica volumétrica e uma máquina elétrica acoplada com a máquina hidráulica, um reservatório para um fluido de trabalho (óleo) e, um circuito hidráulico conectando o atuador hidráulico, o amortecedor hidráulico, a máquina hidráulica e o reservatório entre si, sendo que o circuito hidráulico compreende os meios de válvula para controlar o fluxo do fluido de trabalho entre o atuador hidráulico, o amortecedor hidráulico, a máquina hidráulica e o reservatório, de modo a permitir que a suspensão opere sob as três condições operacionais principais a seguir: - atuador hidráulico em uma posição fixa para manter a distância entre a roda e o corpo do veículo em um valor constante; - atuador hidráulico estendido (levantado) para aumentar a distância entre a roda e o corpo do veículo; e - atuador hidráulico comprimido (abaixado) para reduzir a distância entre a roda e o corpo do veículo.

[008] As características e vantagens da presente invenção irão se tornar mais evidentes a partir da descrição detalhada que se segue, dada puramente a título de exemplo não limitativo com referência aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 é uma representação esquemática da arquitetura de uma suspensão de roda de veículo de acordo com a presente invenção; - a figura 2 é um diagrama de uma forma de realização de um circuito hidráulico para uma suspensão de roda de veículo de acordo com a presente invenção em um primeiro modo de operação no qual o atuador hidráulico é mantido na mesma posição para manter a distância entre a roda e o corpo do veículo em um valor constante; - a figura 3 é um diagrama do circuito hidráulico da figura 2, em um segundo modo de operação no qual o atuador hidráulico é estendido ou comprimido para aumentar ou reduzir, respectiva mente, a distância entre a roda e o corpo do veículo; - a figura 4 é um diagrama de uma outra forma de realização de um circuito hidráulico para uma suspensão de roda de veículo de acordo com a presente invenção; - a figura 5 mostra de forma esquemática um exemplo de um amortecedor hidráulico que pode ser utilizado em uma suspensão de roda de veículo de acordo com a presente invenção; - a figura 6 mostra de forma esquemática um outro exemplo de um amortecedor hidráulico que pode ser utilizado em uma suspensão de roda de veículo de acordo com a presente invenção; - a figura 7 é um diagrama de uma outra forma de realização de um circuito hidráulico para uma suspensão de roda de veículo de acordo com a presente invenção, utilizando um amortecedor hidráulico de acordo com a figura 6; e - as figuras 8 e 9 mostram de forma esquemática dois exemplos diferentes de uma válvula de controle de fluxo que pode ser utilizada no circuito hidráulico de uma suspensão de roda de veículo de acordo com a presente invenção.

[009] Com referência inicialmente à figura 1, uma suspensão de roda de veículo é em geral indicada pelo número 10 e compreende basicamente: - uma mola 12 (preferivelmente mas não necessariamente uma mola mecânica) interposta entre o corpo do veículo (indicado como B), ou mais genericamente a massa suspensa do veículo, e a roda do veículo (indicada como W), ou mais genericamente a massa não suspensa do veículo; - um atuador hidráulico de efeito simples 14 (a seguir referido simplesmente como atuador) disposto em série com a mola 12 para controlar a posição vertical da roda W em relação ao corpo B do veículo; e - uma unidade de amortecimento hidráulico regenerativa 16 (daqui em diante referida simplesmente como unidade de amortecimento), ou seja, uma unidade de amortecimento hidráulico capaz de converter parte da energia cinética vibracional da suspensão em energia elétrica, que é disposta em paralelo com o conjunto formado pela mola 12 e o atuador 14 e compreende basicamente um amortecedor hidráulico 18 (daqui em diante referido simplesmente como amortecedor) e um unidade de motor e bomba 20.

[0010] Nas formas de realização da invenção aqui propostas, a mola 12 é uma mola de compressão e tração e, mais precisamente, uma mola helicoidal cilíndrica e, o atuador 14 associado à mesma é um atuador linear. De acordo com estas formas de realização, a mola 12 assenta suas extremidades superior e inferior opostas contra as respectivas placas de mola (não mostradas) e, o atuador 14 é disposto de uma maneira conhecida per se para variar a posição vertical de uma das placas de mola. Entretanto, em alternativa, é possível prever a utilização de uma mola que opera por torção, caso em que o atuador associado com a mesma é um atuador rotativo em vez de um atuador linear.

[0011] Como mostrado nas figuras 2 e 3, a unidade de motor e bomba 20 compreende uma máquina hidráulica volumétrica 22 (em particular, uma máquina hidráulica reversível) e uma máquina elétrica 24 acoplada à máquina hidráulica 22. A máquina hidráulica 22 é configurada para operar alternativa mente como uma máquina de trabalho (ou seja, como uma máquina que recebe energia mecânica como entrada e converte essa energia em energia hidráulica) ou como um motor (ou seja, como uma máquina que recebe energia hidráulica como entrada e converte essa energia em energia mecânica). Similarmente, a máquina elétrica 24 é configurada para operar alternativamente como uma máquina de trabalho (ou seja, como uma máquina que recebe energia mecânica como entrada e converte essa energia em energia elétrica) ou como um motor (ou seja, como uma máquina que recebe energia elétrica como entrada e converte essa energia em energia mecânica). De um modo conhecido per se, um eixo de acionamento da máquina hidráulica 22 é acoplado, por exemplo, por meio de uma junta, a um eixo de acionamento da máquina elétrica 24. A unidade de amortecimento 16 compreende ainda, de um modo conhecido per se, uma unidade de controle eletrônico 26 configurada para controlar o torque (carga ou torque do motor) da máquina elétrica 24.

[0012] Com referência também às figuras 5 e 6, que mostram duas formas de realização de um amortecedor que pode ser utilizado em uma suspensão de acordo com a presente invenção, o amortecedor 18 compreende, de um modo conhecido per se, um cilindro 28, uma haste 30 que se projeta parcialmente a partir do topo do cilindro 28 e um pistão 32 que é disposto de modo a deslizar no interior do cilindro 28 e é rigidamente conectado à haste 30. O pistão 32 separa uma câmara de extensão 34 disposta no lado da haste 30 de uma câmara de compressão 36 disposta oposta à haste 30. Um fluido de trabalho (óleo) é contido na câmara de extensão 34 e na câmara de compressão 36. O amortecedor 18 é dotado de uma primeira e uma segunda porta de comunicação hidráulica indicadas respectiva mente como 38 e 40.

[0013] Na forma de realização da figura 5, o amortecedor 18 é um amortecedor denominado como de tubo único, ou seja, um amortecedor no qual o cilindro 28 é formado por um único tubo. Neste caso, o amortecedor 18 compreende ainda, de uma maneira conhecida per se, um diafragma móvel 42 que é recebido de modo deslizante no cilindro 28 por baixo do pistão 32 e separa a câmara de compressão 36 de uma câmara de gás 44 que contém gás a alta pressão (tipicamente a uma pressão de 15 a 20 bar). O amortecedor 18 compreende ainda um par de válvulas de retenção que são montadas no pistão 32 e ajustam o fluxo de óleo entre a câmara de extensão 34 e a câmara de compressão 36, nomeadamente uma válvula de extensão 46, que permite que o óleo flua apenas na direção da câmara de extensão 34 para a câmara de compressão 36, e uma válvula de compressão 48, que permite que o óleo flua apenas na direção oposta, ou seja, da câmara de compressão 36 para a câmara de extensão 34. A primeira porta de comunicação hidráulica 38 comunica com a câmara de extensão 34, enquanto a segunda porta de comunicação hidráulica 40 comunica com a câmara de compressão 36.

[0014] Na forma de realização da figura 6, em que partes e elementos idênticos ou correspondentes aos da figura 5 são indicados com os mesmos números de referência, o amortecedor 18 é um assim chamado amortecedor de três tubos. Neste caso, o cilindro 28 compreende três tubos dispostos coaxialmente um ao outro, nomeadamente: - um primeiro tubo mais interno 50, no qual um pistão 32 é disposto de modo deslizante de modo a dividir o volume interno do primeiro tubo 50 em uma câmara de extensão 34 e uma câmara de compressão 36; - um segundo tubo 52 mais externo que encerra, juntamente com o primeiro tubo 50, uma câmara do reservatório 54, em que a parte superior desta câmara contém gás pressurizado enquanto a parte inferior desta câmara contém óleo; e - um terceiro tubo intermediário 56 interposto entre o primeiro tubo 50 e o segundo tubo 52.

[0015] A válvula de extensão 46 é montada no pistão 32, como no caso do amortecedor de tubo único, e permite que o óleo flua apenas na direção da câmara de extensão 34 para a câmara de compressão 36, enquanto a válvula de compressão 48 é montada no fundo do primeiro tubo 50 e permite que o óleo flua apenas na direção da câmara de compressão 36 para a câmara do reservatório 54. O amortecedor 18 compreende duas outras válvulas de retenção, nomeadamente uma válvula de compensação 58, que é montada no pistão 32 e permite que o óleo flua apenas na direção da câmara de compressão 36 para a câmara de extensão 34, e uma válvula de sucção 60, que é montada no fundo do primeiro tubo 50 e permite que o óleo flua apenas na direção da câmara do reservatório 54 para a câmara de compressão 36.

[0016] Neste caso, a primeira porta de comunicação hidráulica 38 se estende através do segundo tubo 52 e do terceiro tubo 56 e comunica com uma câmara intermediária 62 do amortecedor 18 definida entre o primeiro tubo 50 e o terceiro tubo 56, enquanto a segunda porta de comunicação hidráulica 40 se estende através do segundo tubo 52 e comunica com a câmara do reservatório 54. O amortecedor 18 também tem uma terceira porta de comunicação 64 que se estende através do primeiro tubo 50 e conecta a câmara intermediária 62 à câmara de extensão 34.

[0017] Com referência agora novamente às figuras 2 e 3, a suspensão compreende ainda um reservatório de óleo 66. O reservatório 66, o atuador 14, o amortecedor 18 e a máquina hidráulica 22 são conectados um ao outro por meio de um circuito hidráulico compreendendo uma pluralidade de linhas hidráulicas, bem como meios de válvula para controlar o fluxo de óleo entre o reservatório 66, o atuador 14, o amortecedor 18 e a máquina hidráulica 22.

[0018] A mencionada acima pluralidade de linhas hidráulicas compreende uma primeira linha hidráulica 68 conectada à primeira porta de comunicação hidráulica 38 do amortecedor 18, uma segunda linha hidráulica 70 conectada à segunda porta de comunicação hidráulica 40 do amortecedor 18, uma terceira linha hidráulica 72 conectada ao reservatório 66 e uma quarta linha hidráulica 74 conectada ao atuador 14.

[0019] Os meios de válvula mencionados acima compreendem uma primeira válvula de controle de fluxo 76, que na forma de realização das figuras 2 e 3 é uma válvula 6/2 (6 vias e 2 posições), adaptada para controlar a conexão entre as linhas hidráulicas 68, 70, 72 e 74 e as bocas superior e inferior (onde os termos "superior" e "inferior" se referem ao ponto de vista do observador que olha para as figuras 2 e 3) da máquina hidráulica 22, indicadas como 22a e 22b, respectivamente. A primeira válvula de controle de fluxo 76 é controlável, por exemplo, por meio de um acionamento elétrico sob o controle da unidade de controle eletrônico 26, para assumir seletivamente uma primeira posição (figura 2) e uma segunda posição (figura 3).

[0020] Como mostrado na figura 2, na primeira posição a primeira válvula de controle de fluxo 76 coloca a boca superior 22a da máquina hidráulica 22 em comunicação com a primeira porta de comunicação hidráulica 38 do amortecedor 18 através da primeira linha hidráulica 68 e a boca inferior 22b da máquina hidráulica 22 com a segunda porta de comunicação hidráulica 40 do amortecedor 18 através da segunda linha hidráulica 70. Em adição, na primeira posição a primeira válvula de controle de fluxo 76 fecha a terceira linha hidráulica 72 e a quarta linha hidráulica 74, impedindo assim a comunicação entre a máquina hidráulica 22 e o reservatório 66 e entre a máquina hidráulica 22 e o atuador 14.

[0021] Como mostrado na figura 3, na segunda posição a primeira válvula de controle de fluxo 76 coloca a boca superior 22a da máquina hidráulica 22 em comunicação com o reservatório 66 através da terceira linha hidráulica 72 e a boca inferior 22b da máquina hidráulica 22 com o atuador 14 através da quarta linha hidráulica 74. Em adição, na segunda posição a primeira válvula de controle de fluxo 76 fecha a primeira linha hidráulica 68 e a segunda linha hidráulica 70, impedindo assim a comunicação entre a máquina hidráulica 22 e o amortecedor 18. De preferência, a primeira válvula de controle de fluxo 76 é normalmente mantida na primeira posição (figura 2).

[0022] De preferência, os meios de válvula mencionados acima compreendem ainda uma válvula de alívio 78 disposta ao longo de uma quinta linha hidráulica 80 que conecta a terceira linha hidráulica 72 com a quarta linha hidráulica 74. A válvula de alívio 78 permite a descarga de óleo a partir da quarta linha hidráulica para a terceira linha hidráulica 72, ou seja, do atuador 14 para o reservatório 66, no aumento da pressão na quarta linha hidráulica 74 acima de um dado valor de segurança, por exemplo, devido a um pico de carga no atuador 14 quando a primeira válvula de controle de fluxo 76 estiver na primeira posição.

[0023] A suspensão 10 descrita acima é capaz de funcionar sob as três condições operacionais principais a seguir: 1) o atuador 14 em uma posição fixa para manter a distância entre a roda W e o corpo B do veículo em um valor constante; 2) o atuador 14 estendido (levantado) para aumentar a distância entre a roda W e o corpo B do veículo; e 3) o atuador 14 comprimido (abaixado) para reduzir a distância entre a roda W e o corpo B do veículo.

[0024] Como mostrado na figura 2, a primeira condição de operação (atuador 14 em uma posição fixa) é obtida com a primeira válvula de controle de fluxo 76 na primeira posição (figura 2) que é, como mencionado anteriormente, de preferência, a posição em que a válvula não é acionada.

[0025] Nesta posição, a quarta linha hidráulica 74 é fechada e, portanto, o atuador 14 é travado em sua posição. Em adição, a primeira porta de comunicação hidráulica 38 do amortecedor 18 comunica, através da primeira linha hidráulica 68, com a boca superior 22a da máquina hidráulica 22, enquanto a segunda porta de comunicação hidráulica 40 do amortecedor 18 comunica, através da segunda linha hidráulica 70, com a boca inferior 22b da máquina hidráulica 22.

[0026] Isto significa que, no caso de um amortecedor 18 feito como um amortecedor de tubo único (tal como o da figura 5), a boca superior 22a e a boca inferior 22b da máquina hidráulica 22 estão em comunicação com a câmara de extensão 34 e com a câmara de compressão 36 do amortecedor, respectivamente. Portanto, o movimento de extensão e compressão do amortecedor 18 produz uma rotação em uma direção e na outra do eixo de acionamento da máquina hidráulica 22 e, portanto, do eixo de acionamento da máquina elétrica 24.

[0027] Por outro lado, no caso de um amortecedor 18 feito como um amortecedor de três tubos (tal como o da figura 6), a boca superior 22a e a boca inferior 22b da máquina hidráulica 22 estão em comunicação com a câmara intermediária 62 (e assim, através da terceira porta de comunicação 64, com a câmara de extensão 34) e com a câmara do reservatório 54 do amortecedor, respectivamente. Neste caso, o movimento recíproco do pistão 32 produz um fluxo de óleo que é sempre direcionado a partir da câmara de extensão 34 para a boca superior 22a da máquina hidráulica 22, através da câmara intermediária 62 e a partir da boca inferior 22b da máquina hidráulica 22 para a câmara do reservatório 54, tanto durante a fase de extensão como durante a fase de compressão do amortecedor 18 e, portanto, a máquina hidráulica 22 e a máquina elétrica 24 rotacionam sempre na mesma direção.

[0028] O amortecedor 18 funciona assim no modo regenerativo, ou seja, em um modo tal que a máquina hidráulica 22 atua como um motor e a máquina elétrica 24 atua como um gerador, de modo a converter parte da energia cinética vibracional da suspensão em energia elétrica. O nível de amortecimento do amortecedor 18 é controlado em tempo real pelo controle do torque da carga da máquina elétrica 24 através da unidade de controle eletrônico 26.

[0029] A segunda condição de operação (atuador 14 levantado para aumentar a altura do veículo a partir do solo) é obtida com a primeira válvula de controle de fluxo 76 na segunda posição (figura 3) que, como indicado anteriormente, é preferencialmente a posição em que a válvula é acionada. Nesta posição, o amortecedor 18 é isolado da máquina hidráulica 22, a primeira e a segunda linhas hidráulicas 68 e 70 são fechadas, enquanto a boca superior 22a e a boca inferior 22b da máquina hidráulica 22 são conectadas respectiva mente ao reservatório 66, através da terceira linha hidráulica 72, e ao atuador 14 através da quarta linha hidráulica 74. Por meio da alimentação da máquina elétrica 24 (operando neste caso como um motor) sob o controle da unidade de controle eletrônico 26, a máquina hidráulica 22 opera como uma bomba, retirando óleo do reservatório 66 e fornecendo óleo pressurizado ao atuador 14.

[0030] Nesta condição de operação, a pressão máxima de operação da máquina hidráulica 22 é limitada pelo controle de corrente da máquina elétrica 24 através da unidade de controle eletrônico 26. A válvula de alívio 78, se presente, limita a pressão máxima dentro do atuador 14, garantindo a operação correta de todos os elementos de vedação do próprio atuador. Em adição, a válvula de alívio 78 atua como uma segurança adicional de hardware contra qualquer sobre-pressão na quarta linha hidráulica 74 que alimenta o atuador 14 e contra qualquer sobre-corrente na máquina elétrica 24, que pode, por exemplo, ocorrer em caso de mau funcionamento da máquina 24 ou da unidade de controle eletrônico 26.

[0031] Durante a fase de levantamento do atuador 14, o amortecedor 18 é, como mencionado acima, completamente isolado hidraulicamente da máquina hidráulica 22, de modo que o óleo pode fluir apenas dentro do amortecedor 18 através das válvulas passivas presentes no próprio amortecedor, ou seja, a válvula de extensão 46 e a válvula de compressão 48, bem como - no caso de um amortecedor de três tubos - através da válvula de compensação 58 e da válvula de sucção 60. Nesta condição, o amortecedor 18 garante o nível máximo de amortecimento de sua faixa de ajuste e, portanto, retarde o movimento de extensão da suspensão (ou seja, o movimento de levantamento do veículo) a uma maior extensão quanto maior o nível de amortecimento.

[0032] Para assegurar uma elevada eficiência hidráulica durante a operação regenerativa do amortecedor 18, a válvula de extensão 46 e a válvula de compressão 48 devem comportar-se como válvulas de pressão máxima, assegurando assim uma vedação perfeita ao óleo até que a pressão a montante destas válvulas atinja um valor predeterminado, que geralmente é um valor elevado para garantir um valor máximo de amortecimento. O valor da pressão de pré-carga da válvula de extensão 46 poderia ser, por exemplo, tão elevado que não permita a extensão do amortecedor 18 durante a fase de levantamento do atuador 14. Nesta condição, entretanto, ao bombear óleo para o atuador 14 por meio da máquina hidráulica 22, a suspensão não se estenderia, ou seja, a distância entre o corpo B e a roda W do veículo não aumentaria, mas o único efeito seria comprimir a mola 12 como resultado da extensão do atuador 14. Esta situação é puramente ideal, uma vez que na realidade não é possível garantir a vedação perfeita das válvulas do amortecedor, mas deve ser levado em conta, pois representa o caso limite de um amortecedor com um ajuste particularmente rígido das válvulas passivas, ou seja, de um amortecedor sobrecarregado. Mesmo neste caso ideal, no entanto, é possível estender o amortecedor de acordo com uma das duas estratégias a seguir.

[0033] De acordo com uma primeira estratégia, a extensão do amortecedor ocorre em duas fases sucessivas. Em uma primeira fase, a primeira válvula de controle de fluxo 76 está na segunda posição e o óleo bombeado pela máquina hidráulica 22, atuando como uma bomba, provoca a extensão do atuador 14. Devido ao ajuste infinitamente rígido do amortecedor 18, a distância entre o corpo B e a roda W do veículo permanece inalterada, pelo que a extensão do atuador 14 corresponde a uma compressão da mola 12 na mesma quantidade. Em uma segunda fase, a primeira válvula de controle de fluxo 76 é trazida de volta para a primeira posição e a máquina elétrica 24 é controlada de modo a não transmitir mais o torque do motor para a máquina hidráulica 22, mas a transmitir apenas um torque de carga que pode ser ajustado pela unidade de controle elétrico 26. Deste modo, o amortecedor 18 opera no modo regenerativo com um nível de amortecimento corretamente ajustado e, uma vez que a mola 12 tenha sido comprimida na fase anterior, a suspensão neste ponto se estende com um curso igual ao anteriormente feito pelo atuador 14 e a uma velocidade que depende apenas do nível de amortecimento do amortecedor 18 ajustado pela unidade de controle eletrônico 26. Por exemplo, se o amortecimento for ajustado muito baixo, inferior ao amortecimento crítico da suspensão, a suspensão se estenderá muito rapidamente e com um considerável sobre-alongamento, e então oscilará em torno do valor de extensão final antes de amortecer completamente. Por outro lado, se o amortecimento for ajustado muito alto, mais alto que o amortecimento crítico da suspensão, a suspensão se estenderá mais lentamente e sem alongamento excessivo, tendendo ao valor de extensão final sem oscilar em torno de dito valor.

[0034] Se o atuador 14 tiver de ser levantado com o veículo em movimento, deve-se evitar deixar a suspensão travada durante um período de tempo suficientemente longo que seja percebido pelos passageiros do veículo, o que ocorre na primeira fase descrita acima. Para limitar o máximo possível a percepção dos ocupantes desta fase de travamento da suspensão, é preferível estender a suspensão pela repetição mais de uma vez das duas etapas descritas acima até alcançar a extensão final desejada. Esta solução tem a vantagem de que cada primeira fase em que a suspensão é travada pode durar um tempo tão curto que pode não ser percebido pelos ocupantes, enquanto em todas as segundas fases da extensão da suspensão o amortecedor 18 opera no modo regenerativo e o nível de amortecimento pode ser ajustado com o objetivo de garantir a máxima sensação de conforto e segurança na condução.

[0035] Como alternativa à primeira estratégia descrita acima, pode ser utilizada uma versão modificada da primeira válvula de controle de fluxo 76, como mostrado na figura 8. Em relação ao que é mostrado na figura 3, a primeira válvula de controle de fluxo 76 compreende ainda um constritor calibrado de derivação 82, que na posição da válvula conecta a porta da válvula conectada à primeira linha hidráulica 68 e, portanto, à primeira porta de comunicação hidráulica 38 do amortecedor 18, e a porta da válvula conectada à segunda linha hidráulica 70 e, portanto, à segunda porta de comunicação hidráulica 40 do amortecedor 18. Assim é obtida uma passagem de óleo, com uma característica de pressão de fluxo ajustável, entre as duas portas mencionadas acima da primeira válvula de controle de fluxo 76, o que permite que o amortecedor 18 e, portanto, também o conjunto formado pela mola 12 e atuador 14, seja estendido. Desta forma, a extensão da suspensão pode ser realizada em uma única etapa, com uma velocidade de extensão determinada pelo diâmetro do restritor 82, bem como pelo controle de corrente da máquina elétrica 24.

[0036] A terceira condição de operação da suspensão, na qual o atuador 14 é retraído para reduzir a altura do veículo em relação ao solo, também é obtida, como a segunda condição de operação descrita acima, com a primeira válvula de controle de fluxo 76 na segunda posição de figura 3. Neste caso, o óleo flui a partir do atuador 14 para o reservatório 66 na direção oposta em relação à segunda condição de operação. A máquina hidráulica 22 funciona como um motor e fornece torque à máquina elétrica 24 que opera como um gerador. O nível de resistência hidráulica da máquina hidráulica 22 pode ser controlado em tempo real por meio do controle do torque de carga da máquina elétrica 24 através da unidade de controle eletrônico 26.

[0037] Da mesma forma, durante a fase de abaixamento do atuador 14, o valor da pressão de pré-carga da válvula de compressão 48 pode ser tão alta que não permitiria a compressão do amortecedor 18. Nesta condição, portanto, apesar da drenagem do atuador 14 devido ao fato do óleo poder fluir para o reservatório 66 através da máquina hidráulica 22, a suspensão não comprimiria, ou seja, a distância entre o corpo B e a roda W do veículo não diminuiria; o único efeito seria estender a mola 12 após a compressão do atuador 14. A altura do veículo a partir do solo pode ser reduzida usando as duas estratégias diferentes descritas acima com referência à segunda condição de operação, ou seja, por meio de um ou mais ciclos de deslocamento em cada um dos quais a primeira válvula de controle de fluxo é trazida para a segunda posição para controlar o movimento do atuador 14 (neste caso o movimento de compressão) e a seguir levada para a primeira posição para permitir que o amortecedor 18 e, portanto, também o corpo do veículo, siga o movimento apenas efetuado pelo atuador 14, ou por meio do uso de uma primeira válvula de controle de fluxo76, tal como a da figura 8, ou seja, uma primeira válvula de controle de fluxo dotada do constritor calibrado de derivação 82.

[0038] De acordo com a forma de realização da figura 4, os meios de válvula do circuito hidráulico da suspensão compreendem ainda uma válvula de retenção 84 que é disposta ao longo da quarta linha hidráulica 74, especificamente entre a primeira válvula de controle de fluxo 76 e o ponto de conexão entre a quarta linha hidráulica 74 e a quinta linha hidráulica 80, e é adaptada para permitir que o óleo flua apenas na direção da máquina hidráulica 22 para o atuador 14 quando a primeira válvula de controle de fluxo 76 estiver na segunda posição. Neste caso, a fim de permitir que o óleo flua do atuador 14 para o reservatório 66 quando o atuador 14 for retraído, os meios de válvula do circuito hidráulico da suspensão compreendem ainda uma segunda válvula de controle de fluxo 86 adaptada para controlar a conexão entre a terceira linha hidráulica 72 e a quarta linha hidráulica 74 (e, portanto, entre o atuador 14 e o reservatório 66) através de uma sexta linha hidráulica 88 que é conectada à quarta linha hidráulica 74 em um ponto interposto entre o atuador 14 e a válvula de retenção 84. A segunda válvula de controle de fluxo 86 é controlável (por exemplo, por meio de um acionamento elétrico sob controle da unidade de controle eletrônico 26) para assumir de forma seletiva uma primeira posição, na qual evita que o óleo flua através da sexta linha hidráulica 88 e, portanto, isola o atuador 14 do reservatório 66 e, uma segunda posição, na qual permite que o óleo flua através da sexta linha hidráulica 88 do atuador 14 para o reservatório 66. De preferência, a segunda válvula de controle de fluxo 76 é normalmente mantida na primeira posição. De preferência, a segunda válvula de controle de fluxo 86 é uma válvula 2/2, ou seja, uma válvula de duas posições de duas vias.

[0039] Com referência, finalmente, à figura 7, no caso do amortecedor hidráulico 18 ser um amortecedor de três tubos, tal como o mostrado na figura 6, a segunda linha hidráulica 70, que comunica com a câmara do reservatório 54 do amortecedor 18 através da segunda porta de comunicação hidráulica 40, e a terceira linha hidráulica 72, que comunica com o reservatório 66, podem ser conectadas entre si através de uma linha de derivação indicada como 90, como mostrado de forma esquemática na figura 7. O reservatório 66 desse modo está sempre em comunicação com a câmara do reservatório 54 do amortecedor 18 e, portanto, na mesma baixa pressão (tipicamente de 2 a 6 bar) desta câmara.

[0040] Neste caso, o reservatório 66 também pode ser omitido, a função do reservatório sendo realizada apenas pela câmara do reservatório 54 do amortecedor. No entanto, é preferível incluir o reservatório 66 também, de modo a tornar possível dispor de uma reserva de óleo a partir da qual retirar óleo o para alimentar o atuador 14 quando a primeira válvula de controle de fluxo 76 estiver na segunda posição, no caso da quantidade de óleo presente na câmara do reservatório 54 do amortecedor 18 não for suficiente para assegurar o deslocamento requerido do atuador 14.

[0041] No caso de utilização de um amortecedor 18 produzido como um amortecedor de três tubos, a primeira válvula de controle de fluxo 76 pode ser modificada como mostrado na figura 9, ou seja, pode apresentar cinco vias em vez de seis. Neste caso, as seções terminais (extremidades laterais da válvula) da segunda linha hidráulica 70 e da terceira linha hidráulica 72 podem conduzir a uma única seção conectada à primeira válvula de controle de fluxo 76 através de um único trajeto.

[0042] Como será evidente a partir da descrição acima, uma suspensão de acordo com a presente invenção oferece, entre outras, as vantagens a seguir: - permite realizar tanto a função de regeneração de energia com controle do amortecimento do amortecedor quanto a função de controle do comportamento do veículo, através da utilização para ambas as funções de um hardware mecânico, hidráulico, elétrico e eletrônico comum, minimizando assim o nível de complexidade da suspensão; - não requer um circuito hidráulico complexo a bordo do veículo, como é o caso dos sistemas convencionais de levantamento de veículos que utilizam uma única bomba para alimentar mais atuadores distribuídos sobre mais suspensões do veículo, uma vez que o atuador 14 é montado na mesma suspensão; - quando a mesma é associada a cada "canto" do veículo, a suspensão permite que diferentes alturas a partir do solo sejam definidas para os vários cantos, pois cada canto é hidraulicamente isolado de todos os outros; e - no caso de um amortecedor hidráulico produzido como amortecedor de três tubos, permite a utilização de uma máquina hidráulica mais simples e confiável, uma vez que esta máquina rotaciona sempre na mesma direção.

[0043] Naturalmente, o princípio da invenção permanecendo inalterado, as formas de realização e detalhes construtivos podem ser grandemente variados em relação aos descritos e ilustrados aqui puramente a título de exemplo não limitativo, sem desse modo se afastar do escopo da invenção como definido nas reivindicações anexas.

Claims (14)

1. Suspensão (10) para uma roda (W) de um veículo, compreendendo - uma mola (12) interposta entre um corpo (B) do veículo e a roda (W), e - uma unidade amortecedora hidráulica regenerativa (16) compreendendo um amortecedor hidráulico (18) disposto em paralelo com a mola (12), uma unidade de motor e bomba (20) com uma máquina hidráulica volumétrica (22) e uma máquina elétrica (24) acoplado à máquina hidráulica (22), sendo que tanto a máquina hidráulica (22) quanto a máquina elétrica (24) são configuradas para operar alternativamente como uma máquina de trabalho ou como um motor, e uma unidade de controle eletrônico (26) disposta para controlar o torque da máquina elétrica (24), por meio do que a unidade amortecedora hidráulica regenerativa (16) é capaz de converter parte da energia cinética vibracional da suspensão (10) em energia elétrica, caracterizada por compreender ainda - um atuador hidráulico de efeito simples (14) disposto em série com a mola (12) para controlar a posição vertical do corpo (B) em relação à roda (W), - um reservatório (66, 54), e - um circuito hidráulico (68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 84, 86, 88, 90) conectando o amortecedor hidráulico (18), a máquina hidráulica (22), o atuador hidráulico (14) e o reservatório (66, 54) entre si, o circuito hidráulico (68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 84, 86, 88, 90) compreendendo os meios de válvula (76, 78, 84, 86) para controlar o fluxo de um fluido de trabalho entre o amortecedor hidráulico (18), a máquina hidráulica (22), o atuador hidráulico (14) e o reservatório (66, 54) de modo a permitir que a suspensão (10) opere seletivamente em uma das condições operacionais a seguir: - uma primeira condição de operação, na qual o atuador hidráulico (14) é isolado do reservatório (66, 54) e permanece, portanto, em uma posição fixa, mantendo assim a distância entre a roda (W) e o corpo (B) do veículo inalterada, e na qual o amortecedor hidráulico (18) é conectado à máquina hidráulica (22) para permitir que a unidade amortecedora hidráulica regenerativa (16) opere no modo regenerativo, ou seja, para converter parte da energia cinética vibracional da suspensão (10) em energia elétrica; - uma segunda condição de operação, na qual o atuador hidráulico (14) é conectado na, e alimentado pela, máquina hidráulica (22) a ser estendida e, portanto, aumenta a distância entre a roda (W) e o corpo (B) do veículo, e na qual o amortecedor hidráulico (18) é isolado da máquina hidráulica (22); e - uma terceira condição de operação, na qual o atuador hidráulico (14) é conectado ao reservatório (66, 54) para ser retraído e, assim, reduzir a distância entre a roda (W) e o corpo (B) do veículo e, na qual, o amortecedor hidráulico (18) é isolado da máquina hidráulica (22).

2. Suspensão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o circuito hidráulico (68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 84, 86, 88, 90) compreender ainda uma primeira linha hidráulica (68) conectada a uma primeira porta de comunicação hidráulica (38) do amortecedor hidráulico (18), uma segunda linha hidráulica (70) conectada a uma segunda porta de comunicação hidráulica (40) do amortecedor hidráulico (18), uma terceira linha hidráulica (72) conectada ao reservatório (66, 54) e uma quarta linha hidráulica (74) conectada ao atuador hidráulico (14), e sendo que os ditos meios de válvula (76, 78, 84, 86) compreendem uma primeira válvula de controle de fluxo (76) para controlar a conexão de ditas primeira, segunda, terceira e quarta linhas hidráulicas (68, 70, 72, 74) com uma boca superior (22a) e uma boca inferior (22b) da máquina hidráulica (22).

3. Suspensão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a primeira válvula de controle de fluxo (76) ser controlável para assumir de forma seletiva uma primeira posição, na qual coloca a boca superior (22a) e a boca inferior (22b) da máquina hidráulica (22) em comunicação com a primeira e segunda portas de comunicação hidráulica (38, 40) do amortecedor hidráulico (18), respectivamente, e fecha a terceira e a quarta linhas hidráulicas (72, 74) e, uma segunda posição, na qual coloca a boca superior boca (22a) e a boca inferior (22b) da máquina hidráulica (22) em comunicação com a terceira e a quarta linhas hidráulicas (72, 74), respectivamente, e fecha a primeira e a segunda linhas hidráulicas (68, 70).

4. Suspensão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por a primeira válvula de controle de fluxo (76) ser mantida normalmente na primeira posição.

5. Suspensão, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada por a primeira válvula de controle de fluxo (76) incluir um constritor calibrado de derivação (82) que na segunda posição coloca a primeira e a segunda linhas hidráulicas (68, 70) em comunicação entre si.

6. Suspensão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizada por os ditos meios de válvula (76, 78, 84, 86) compreenderem ainda uma válvula de alívio (78) disposta ao longo de uma quinta linha hidráulica (80) com a quarta linha hidráulica (74) para permitir que o fluido de trabalho seja descarregado do atuador (14) para o reservatório (66, 54) caso a pressão na quarta linha hidráulica (74) exceda um dado valor de segurança.

7. Suspensão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizada por os ditos meios de válvula (76, 78, 84, 86) compreenderem ainda: - uma válvula de retenção (84) que é disposta ao longo da quarta linha hidráulica (74) e é apta a permitir que o fluido de trabalho flua somente na direção da máquina hidráulica (22) para o atuador (14), quando a primeira válvula de controle de fluxo (76) estiver na segunda posição, e - uma segunda válvula de controle de fluxo (86) para controlar a conexão entre a terceira linha hidráulica (72) e a quarta linha hidráulica (74) através de uma sexta linha hidráulica (88) que é conectada à quarta linha hidráulica (74) em um ponto entre o atuador (14) e a válvula de retenção (84).

8. Suspensão, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a segunda válvula de controle de fluxo (86) ser uma válvula de duas vias e duas posições que é mantida normalmente em uma posição na qual impede que o fluido de trabalho flua através da sexta linha hidráulica (88).

9. Suspensão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, caracterizada por o amortecedor hidráulico (18) ser um amortecedor de tubo único compreendendo um cilindro (28) e um pistão (32) dispostos de forma deslizante no cilindro (28) de modo a separar uma câmara de extensão (34) e uma câmara de compressão (36) uma da outra, sendo que o pistão (32) é dotado de uma primeira válvula de retenção (46) e uma segunda válvula de retenção (48) que controlam o fluxo de fluido de trabalho entre a câmara de extensão (34) e a câmara de compressão (36), a primeira válvula de retenção (46) permitindo que o fluido de trabalho flua apenas na direção da câmara de extensão (34) para a câmara de compressão (36) e a segunda válvula de retenção (48) permitindo que o fluido de trabalho flua apenas na direção da câmara de compressão (36) para a câmara de extensão (34), sendo que o cilindro (28) recebe de forma deslizante um diafragma móvel (42) que é colocado por baixo do pistão (32) e separa a câmara de compressão (36) de uma câmara de gás (44) contendo gás a alta pressão, e sendo que a primeira e segunda portas de comunicação hidráulica (38, 40) do amortecedor hidráulico (18) são conectadas com a câmara de extensão (34) e com a câmara de compressão (36), respectivamente.

10. Suspensão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, caracterizada por o amortecedor hidráulico (18) ser um amortecedor de três tubos compreendendo: - um primeiro tubo mais interno (50), no qual é disposto um pistão (32) de forma deslizante de modo a dividir o volume interno do primeiro tubo (50) em uma câmara de extensão (34) e uma câmara de compressão (36), - um segundo tubo mais externo (52), que é disposto coaxialmente com o primeiro tubo (50), de modo a definir com o último uma câmara do reservatório (54), - um terceiro tubo (56) que é interposto entre o primeiro tubo (50) e o segundo tubo (52), coaxialmente com os mesmos, e encerra com o primeiro tubo (50) uma câmara intermediária (62), sendo que a primeira e segunda portas de comunicação hidráulica (38, 40) do amortecedor hidráulico (18) são conectadas com a câmara intermediária (62) e com a câmara do reservatório (54), respectiva mente, e sendo que o amortecedor hidráulico (18) também é dotado de uma terceira porta de comunicação (64) através da qual a câmara intermediária (62) comunica com a câmara de extensão (34).

11. Suspensão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o reservatório (66, 54) ser formado pela câmara do reservatório (54) do amortecedor hidráulico (18) e por a terceira linha hidráulica (72) coincidir com a segunda linha hidráulica. (70).

12. Suspensão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o reservatório (66, 54) compreender a câmara do reservatório (54) do amortecedor hidráulico (18) e um reservatório adicional (66) separado da câmara do reservatório (54) e por a terceira linha hidráulica (72) ser conectada tanto ao reservatório adicional (66) quanto à segunda linha hidráulica (70).

13. Suspensão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada por o pistão (32) do amortecedor hidráulico (18) ser dotado de uma primeira válvula de retenção (46) e uma segunda válvula de retenção (58) que controlam o fluxo do fluido de trabalho entre a câmara de extensão (34) e a câmara de compressão (36), a primeira válvula de retenção (46) permitindo que o fluido de trabalho flua apenas na direção da câmara de extensão (34) para a câmara de compressão (36) e a segunda válvula de retenção (58) permitindo que o fluido de trabalho flua apenas na direção da câmara de compressão (36) para a câmara de extensão (34), sendo que o primeiro tubo (50) é dotado de uma terceira válvula de retenção (48) e uma quarta válvula de retenção (60) que controlam o fluxo do fluido de trabalho entre a câmara de compressão (36) e a câmara do reservatório (54), a terceira válvula de retenção (48) permitindo que o fluido de trabalho flua apenas na direção da câmara de compressão (36) para a câmara do reservatório (54) e a quarta válvula de retenção (60) permitindo que o fluido de trabalho flua apenas na direção da câmara do reservatório (54) para a câmara de compressão (36), sendo que a primeira válvula de retenção (46) é disposta para abrir no caso de uma diferença de pressão entre a câmara de extensão (34) e a câmara de compressão (36) maior do que a diferença de pressão à qual a segunda válvula de retenção (58) é projetada para abrir, e sendo que a terceira válvula de retenção (48) é disposta para abrir no caso de uma diferença de pressão entre a câmara de compressão (36) e a câmara do reservatório (54) ser maior do que a diferença de pressão à qual a quarta válvula de retenção (60) é projetada para abrir.

14. Método para controlar a altura em relação ao solo de um veículo dotado de uma suspensão conforme descrita em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender, em sucessão cíclica até que a altura desejada em relação ao solo seja alcançada, as etapas de: a) provocar a extensão ou a retração do atuador hidráulico (14) colocando o atuador hidráulico (14) em comunicação com o reservatório (66, 54) através da máquina hidráulica (22) e desconectando o amortecedor hidráulico (18) da máquina hidráulica (22); e b) desconectar o atuador hidráulico (14) da máquina hidráulica (22) e conectar o amortecedor hidráulico (18) à máquina hidráulica (22) de modo a permitir que o amortecedor hidráulico (18) se estenda ou retraia sob a ação da mola (12).