BR112020009738B1 - Unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo provida com um dispositivo eletromecânico de ajuste para ajustar a posição vertical da mola - Google Patents
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Abstract
é descrita uma unidade de amortecedor e mola compreendendo amortecedor (10) cilindro (14) e uma haste (16) que se estende ao longo de um primeiro eixo (z); um prato de mola (18) disposto em torno do cilindro (14) e que pode deslizar em relação a este último ao longo do primeiro eixo (z); uma mola (12) cuja parte inferior fica apoiada no prato da mola (18); e um dispositivo eletromecânico de ajuste interposto entre o cilindro (14) e o prato de mola (18), para ajustar de uma maneira contínua e controlada a posição vertical da extremidade inferior da mola (12), permitindo assim ajustar a altura do veículo em relação ao solo. o dispositivo compreende um motor elétrico (22) disposto de modo a gerar um movimento de rotação, e um mecanismo de conversão de movimento (24, 26) um parafuso (24) que se estende ao longo de um segundo eixo (z') paralelo ao primeiro eixo (z), porém espaçado deste último, disposto de maneira a ser acionado em rotação pelo motor elétrico (22) em torno do segundo eixo (z'), e uma porca (26) engrenada com o parafuso (24) que está conectada, e é acionada em translação, com o prato de mola (18).
Description
[001] A presente invenção se refere geralmente a uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo, provida com um dispositivo de ajuste para ajustar a posição vertical da mola, possibilitando assim ajustar a altura do veículo a partir do solo.
[002] Em uma suspensão de veículo compreendendo uma unidade de amortecedor e mola, em que a extremidade inferior do amortecedor está conectada a um membro de suporte de roda ou a um braço de suspensão, e sua extremidade superior está conectada ao corpo do veículo, a mola fica disposta em torno do amortecedor, tendo sua extremidade inferior apoiada contra um prato de mola e sua extremidade superior apoiada contra o corpo do veículo, já é conhecido o uso de um dispositivo de ajuste interposto entre o cilindro do amortecedor e a placa de mola para alterar a posição vertical da mola, para, assim, permitir ajustar a altura do corpo do veículo a partir do solo.
[003] Os dispositivos de ajuste utilizados para este propósito podem ser de vários tipos, tais como hidráulicos, pneumáticos, hidropneumáticos e dispositivos eletromecânicos. Dentre esses dispositivos de ajuste, os eletromecânicos estão ganhando mais e mais atenção e interesse em virtude de sua alta confiabilidade, seu custo relativamente baixo e seu pequeno tamanho em relação a outros tipos de dispositivos de ajuste.
[004] Mais especificamente, a invenção se refere a uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo usando um dispositivo de ajuste eletromecânico, em que o dispositivo de ajuste compreende um motor elétrico disposto de modo a gerar um movimento rotativo, e um mecanismo de conversão de movimento do tipo parafuso e porca disposto de maneira a converter o movimento rotativo gerado pelo motor elétrico em um movimento de translação do prato de mola, com o referido mecanismo de conversão de movimento compreendendo um único parafuso disposto de modo a ser acionado em rotação em torno do seu próprio eixo pelo motor elétrico, e uma única porca que se engrena com o parafuso, conectada e acionada para translação com o prato de mola, onde, com a operação do motor elétrico, o movimento de rotação transmitido ao parafuso pelo motor elétrico é convertido em um movimento de translação da porca junta mente com o prato de mola.
[005] Exemplos de unidades de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo do tipo acima descrito são conhecidos a partir das patentes US 7.922.181, US 8.205.864 e US 8.833.775.
[006] Além disso, a patente EP 2.332.756 descreve uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo provida com um dispositivo eletromecânico de ajuste de altura, em que o dispositivo de ajuste compreende pelo menos três pares de parafusos e porcas, com cada par estendendo-se ao longo de um eixo que se estende paralelamente ao eixo do amortecedor e fica espaçado deste último. Claramente, essa solução é bastante complicada e cara e, em particular, ocupa um espaço bastante grande, especialmente na direção radial.
[007] É um objetivo da presente invenção prover uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo aperfeiçoada em relação às unidades do estado da técnica anterior acima discutidas, em particular uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo que permite evitar a rotação do prato de mola em relação ao amortecedor, sem exigir o uso de meios antirrotação dedicados, sendo de fabricação simples e barata e tendo um tamanho pequeno, especialmente na direção radial.
[008] Um outro objetivo da presente invenção é prover uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo que pode ser projetada, pelo menos em uma primeira etapa, independentemente do tamanho externo do corpo do amortecedor.
[009] Estes e outros objetivos são totalmente alcançados de acordo com a presente invenção em virtude de uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo tendo as características estabelecidas na reivindicação independente 1 anexa.
[010] Formas de incorporação vantajosas da invenção estão definidas nas reivindicações dependentes, cujo assunto deve ser considerado como parte integrante da descrição a seguir.
[011] Em suma, a invenção está baseada na idéia de prover uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo do tipo descrito acima, em que o parafuso e a porca do mecanismo de conversão de movimento do dispositivo de ajuste ficam dispostos excentricamente em relação ao eixo do amortecedor, com o eixo do parafuso e da porca sendo não coaxial com o eixo do amortecedor, mas estendendo-se a uma certa distância dele. Tal disposição do parafuso e da porca em relação ao amortecedor e ao prato de mola impede intrinsecamente que o prato de mola gire em relação ao amortecedor, provendo assim a função antirrotação requerida, sem exigir o uso de meios antirrotação dedicados que normalmente afetam negativamente o desempenho da suspensão. Além disso, como o parafuso e a porca estão dispostos excentricamente em relação ao eixo do amortecedor, seu dimensionamento não depende, pelo menos em uma primeira fase, do tamanho externo do corpo do amortecedor, e portanto um mesmo dimensionamento do parafuso e da porca podem ser aplicados para várias soluções tendo diferentes diâmetros externos do corpo do amortecedor.
[012] De acordo com a invenção, o dispositivo de ajuste compreende ainda uma manga guia que fica disposta em torno do cilindro do amortecedor de modo deslizar ao longo do eixo do amortecedor, ficando rigidamente conectada ao prato de mola e funcionando como uma guia para um braço de suporte que transporta a porca ou o parafuso do mecanismo de conversão de movimento. Em virtude da provisão de tal manga guia, é possível usar um único par de parafuso e porca disposto excentricamente em relação ao eixo do amortecedor, garantindo ao mesmo tempo um suporte adequado para as cargas verticais e transversais.
[013] Outras características e vantagens da presente invenção tornar-se-ão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir, provida puramente a título de exemplo não limitativo com referência aos desenhos anexos, nos quais: - A figura 1 é uma vista em corte axial de uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo de acordo com uma forma de incorporação da presente invenção; e - A figura 2 é uma vista explodida do dispositivo de ajuste da unidade de amortecedor e mola da figura 1.
[014] Na descrição e nas reivindicações a seguir, termos como "superior" e "inferior", "vertical" e "horizontal", etc., pretendem referir-se à condição montada da unidade de amortecedor de mola em um veículo.
[015] Com referência aos desenhos, uma unidade de amortecedor e mola para uma suspensão de veículo compreende um amortecedor 10 e uma mola 12. Tanto o amortecedor como a mola são componentes bem conhecidos e, por conseguinte, não serão descritos e ilustrados aqui em detalhes. Apenas os elementos e partes de tais componentes, em particular do amortecedor, úteis para descreverem a presente invenção, serão aqui mencionados.
[016] O amortecedor 10 compreende um cilindro 14 destinado a ser conectado a um membro de suporte de roda (não mostrado) ou a um braço de suspensão (não mostrado), e um pistão (não mostrado) que pode deslizar no interior do cilindro 14 e possui uma haste 16 que se projeta a partir da extremidade do topo do cilindro 14, estendendo-se coaxialmente ao cilindro. Tanto o cilindro 14 como o pistão com sua haste 16 são componentes já bem conhecidos. O eixo do cilindro 14 está indicado pelo caractere z e coincide com a direção do movimento de extensão e retração da haste 16 em relação ao cilindro 14. O eixo z fica tipicamente direcionado verticalmente ou ligeiramente inclinado em relação à direção vertical. A extremidade superior da haste 16 está destinada a ficar fixada ao corpo do veículo (não mostrado).
[017] A mola 12 é formada como uma mola helicoidal cilíndrica e sua parte inferior fica apoiada em um prato de mola 18 disposto em torno do cilindro 14 do amortecedor 10.
[018] A unidade de amortecedor e mola compreende ainda um dispositivo eletromecânico de ajuste, geralmente indicado pelo numeral 20, disposto de modo a ajustar de forma controlada a posição vertical do prato de mola 18 em relação ao cilindro 14 do amortecedor 10, e portanto a posição vertical da extremidade inferior da mola 12. O dispositivo de ajuste 20 está interposto entre o cilindro 14 do amortecedor 10 e o prato de mola 18 de maneira a permitir o ajuste da posição da extremidade inferior da mola 12 em relação ao cilindro 14 ao longo do eixo z, permitindo assim ajustar a posição vertical da extremidade inferior da mola 12 para alterar, por exemplo, a altura do corpo do veículo a partir do solo, ou para manter constante a altura do corpo do veículo a partir do solo, compensando mudanças de altura devido a alterações na carga do veículo.
[019] O dispositivo de ajuste 20, compreende basicamente um motor elétrico 22 (mostrado somente na figura 2) disposto de maneira a gerar um movimento de rotação, e um mecanismo de conversão de movimento do tipo com parafuso e porca disposto de modo a converter o movimento rotativo gerado pelo motor elétrico 22 em um movimento de translação do prato de mola 18, tal mecanismo de conversão de movimento compreendendo um parafuso 24 e uma porca 26 engrenada com o parafuso 24. Na forma de incorporação ilustrada, o parafuso 24 está disposto de maneira a ser acionado em rotação em torno do seu próprio eixo de rotação (indicado por z' na figura 1 e estendendo-se paralelamente ao eixo z do cilindro 14) pelo motor elétrico 22, enquanto que a porca 26 está conectada com, e é acionada para translação com, o prato de mola 18, em que, quando o motor elétrico 22 é operado, o movimento rotativo transmitido pelo motor elétrico 22 ao parafuso 24 é convertido em um movimento de translação da porca 26 juntamente com o prato de mola 18.
[020] No entanto, como uma solução alternativa, a porca, em vez do parafuso, pode ser acionada pelo motor elétrico, com o prato de mola estando conectado e sendo acionado para translação com o parafuso, em vez de com a porca.
[021] O motor elétrico 22 está conectado e é acionado com o cilindro 14 do amortecedor 10. Em particular, na forma de incorporação proposta, o motor elétrico 22 é suportado por um braço de suporte inferior 28 que, por sua vez, está fixado ao cilindro 14, por exemplo, por soldagem. Conforme já mencionado, o movimento de rotação gerado pelo motor elétrico 22 é transmitido - diretamente ou indiretamente - para o parafuso 24 do mecanismo de conversão de movimento, para acionar a rotação do parafuso 24 em torno do seu próprio eixo de rotação z'. De preferência, conforme a forma de incorporação proposta, um mecanismo redutor de velocidade (não mostrado, sendo de um tipo já bem conhecido) fica disposto entre o motor elétrico 22 e o parafuso 24.
[022] O parafuso 24 do mecanismo de conversão de movimento está disposto com seu eixo de rotação z' paralelo ao eixo z do cilindro 14 do amortecedor 10, porém espaçado dele por uma determinada distância D (figura 1). Em outras palavras, o parafuso 24 fica disposto excentricamente em relação ao cilindro 14, bem como em relação à mola 12 e ao prato de mola 18. Na forma de incorporação proposta, o parafuso 24 é suportado por um adaptador 31, o qual é suportado pelo braço de suporte inferior 28 através de um rolamento radial 30, formado por exemplo como um rolamento de fricção, e de um rolamento axial 32, formado por exemplo como um mancai de rolamento, em particular como um rolamento de agulha. O adaptador 31 está disposto de maneira a receber o movimento rotativo do motor elétrico 22, ficando rigidamente conectado para rotação com o parafuso 24.
[023] A porca 26 do mecanismo de conversão de movimento é suportada por um braço de suporte superior 34, e é impedida de girar em relação a este último por meio de um membro antirrotação 36. De acordo com uma outra forma de incorporação, não mostrada aqui, a porca 26 é formada como uma única peça junto com a parte superior do braço de suporte 34, e neste caso a porca está inerentemente impedida de girar em relação ao braço de suporte superior, sem ser necessário nenhum membro antirrotação adicional.
[024] O prato de mola 18 está rigidamente conectado ao braço de suporte superior 34, de modo que o prato de mola 18 é capaz de se mover ao longo do eixo z do cilindro 14 do amortecedor 10 junto com o braço de suporte superior 34, e assim junto com a porca 26, quando o parafuso 24 é acionado em rotação em torno do seu eixo de rotação z'.
[025] O prato de mola 18 está fixado, por exemplo por soldagem, à extremidade superior de uma manga guia 38, que está disposta coaxialmente em torno do cilindro 14 e pode deslizar ao longo do eixo z em relação ao cilindro 14, enquanto que o braço de suporte superior 34 está fixado à extremidade inferior da manga guia 38. A manga guia 38 e / ou o braço de suporte superior 34 são providos com buchas antifricção 40 que reduzem o atrito de deslizamento entre a manga guia 38 e / ou o braço de suporte superior 34 e o cilindro 14, quando a manga guia 38 e o braço de suporte superior 34 se movem em relação ao cilindro 14 ao longo do eixo z.
[026] O dispositivo de ajuste opera da seguinte maneira.
[027] A rotação do motor elétrico 22 em qualquer direção é transmitida ao parafuso 24, possivelmente através do mecanismo redutor de velocidade (se estiver presente), causando uma translação para cima ou para baixo da porca 26 ao longo do eixo z' e, portanto, através do braço de suporte superior 34, havendo a translação para cima ou para baixo da manga guia 38 e do prato de mola 18 em relação ao cilindro 14 do amortecedor 10 ao longo do eixo z. A posição vertical da extremidade inferior da mola 12 em relação ao cilindro 14 é, portanto, alterada.
[028] Por meio de um projeto apropriado, a eficiência do par de parafuso 24 e porca 26 pode ser levada a um valor suficientemente baixo para tornar o mecanismo irreversível. Nesse caso, por conseguinte, é possível manter o prato de mola 18 fixado em qualquer posição vertical intermediária sem aplicar nenhum torque de frenagem com o motor elétrico 22, e sem o uso de nenhum dispositivo adicional para prevenir a rotação do dispositivo de ajuste, como por exemplo mecanismos de atrito.
[029] O uso de um dispositivo de ajuste como o descrito acima permite primeiramente evitar o uso de meios antirrotação para impedir a rotação do prato de mola em relação ao cilindro do amortecedor, em virtude da disposição excêntrica do parafuso e da porca em relação ao cilindro e ao prato de mola. Além disso, o uso de um mecanismo de conversão de movimento com parafuso e porca permite evitar, em virtude de sua irreversibilidade, o uso de mecanismos adicionais para travar o dispositivo de ajuste na sua posição. Finalmente, o dispositivo de ajuste pode ser facilmente instalado, com muito poucas modificações, em unidades de amortecedor e mola convencionais, e o dimensionamento do mecanismo de conversão de movimento com parafuso e porca é basicamente independente do diâmetro externo do cilindro do amortecedor.
[030] Naturalmente, com o princípio da invenção permanecendo inalterado, as formas de incorporação e detalhes de construção podem variar amplamente em relação àqueles descritos e ilustrados puramente por meio de exemplos não limitativos, sem assim fugir do escopo da invenção conforme definido pelas reivindicações anexas.
Claims (3)
1. Unidade De Amortecedor E Mola Para Uma Suspensão De Veículo, Compreendendo: Um Amortecedor (10) Tendo Um Cilindro (14) E Uma Haste (16) Que Se Estendem Ao Longo De Um Primeiro Eixo (Z); Um Prato De Mola (18) Disposto Em Torno Do Cilindro (14) Do Amortecedor (10), Podendo Deslizar Em Relação A Este Último Ao Longo Do Referido Primeiro Eixo (Z); Uma Mola (12) Cuja Parte Inferior Fica Apoiada No Prato Da Mola (18); E Um Dispositivo Eletromecânico De Ajuste Interposto Entre O Cilindro (14) Do Amortecedor (10) E O Prato De Mola (18), Para Alterar, De Uma Maneira Contínua E Controlada, A Posição Vertical Da Extremidade Inferior Da Mola (12), Permitindo Assim Ajustar A Altura Do Veículo A Partir Do Solo; Caracterizada Por O Dispositivo De Regulação Compreender Um Motor Elétrico (22) Disposto De Maneira A Gerar Um Movimento De Rotação, E Um Mecanismo De Conversão De Movimento Com Parafuso E Porca (24, 26) Disposto De Modo A Converter O Movimento Rotativo Gerado Pelo Motor Elétrico (22) Em Um Movimento De Translação Do Prato De Mola (18); Em Que O Mencionado Mecanismo De Conversão De Movimento Compreende Um Único Parafuso (24) Que Se Estende Ao Longo De Um Segundo Eixo (Z1) Paralelo Ao, E Espaçado Do, Citado Primeiro Eixo (Z), E Uma Única Porca (26) Engrenada Com O Parafuso (24); Em Que O Parafuso (24), Ou A Porca (26), Está Disposto(A) De Modo A Ser Acionado(A) Em Rotação Pelo Motor Elétrico (22) Em Torno Do Referido Segundo Eixo (Z1), Enquanto Que A Porca (26), Ou O Parafuso (24), Respectivamente, Está Conectada(O), E É Acionada(O) Em Translação, Com O Prato De Mola (18), Onde, Com A Operação Do Motor Elétrico (22), O Movimento De Rotação Transmitido Pelo Motor Elétrico (22) Ao Parafuso (24), Ou À Porca (26), É Convertido Em Um Movimento De Translação Da Porca (26), Ou Do Parafuso (24), Respectivamente, Ao Longo Do Dito Segundo Eixo (Z1), Havendo Portanto Em Um Movimento De Translação Do Prato De Mola (18) Em Relação Ao Cilindro (14) Do Amortecedor (10) Ao Longo Do Mencionado Primeiro Eixo (Z); com O Dispositivo De Ajuste Compreendendo Ainda Um Primeiro Braço De Suporte (28) Que Suporta O Motor Elétrico (22) E O Parafuso (24), Ou A Porca (26), E Que Fica Rigidamente Conectado Ao Cilindro (14) Do Amortecedor (10), Um Segundo Braço De Suporte (34) Que Suporta A Porca (26), Ou O Parafuso (24), Respectivamente, E Que Fica Rigidamente Conectado Ao Prato De Mola (18), E Uma Manga Guia (38) Que Fica Rigidamente Conectada Em Uma Extremidade Ao Citado Segundo Braço De Suporte (34) E Na Outra Extremidade Ao Prato De Mola (18), Ficando Disposta Em Torno Do Cilindro (14) Do Amortecedor (10) De Maneira A Poder Deslizar Ao Longo Do Mencionado Primeiro Eixo (Z).
2. UNIDADE DE AMORTECEDOR E MOLA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o dispositivo de ajuste compreender ainda um mecanismo redutor de velocidade interposto entre o motor elétrico (22) e o parafuso (24), ou a porca (26).
3. UNIDADE DE AMORTECEDOR E MOLA, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o parafuso (24) e a porca (26) formarem um mecanismo de conversão de movimento irreversível.
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