BRPI0612554A2

BRPI0612554A2 - dispositivo de suspensão com pantógrafo tesoura

Info

Publication number: BRPI0612554A2
Application number: BRPI0612554-9A
Authority: BR
Inventors: Felix Haeusler; Holger Lohmueller; Knut Heidsieck
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2010-11-23
Also published as: WO2007000133A1; NO20080500L; DE102005030746A1; JP2008544922A; KR20080022134A; MX2007016433A; US20090309280A1; CN100579851C; JP5404037B2; CN101213128A; EP1896316B1; EP1896316A1; US7950727B2

Abstract

DISPOSITIVO DE SUSPENSãO COM PANTóGRAFO TESOURA. A presente invenção refere-se a um dispositivo de suspensão para a suspensão elástica de um corpo maciço (3), especialmente uma cabine de motorista de um caminhão, relativamente a uma infra-estrutura (1), especialmente relativamente a um chassi de veículo, apresentando o dispositivo de suspensão uma disposição de mola/amortecedor (2) disposta entre corpo maciço (3) e infra-estrutura (1) para amortecimento de choques ou oscilações da infra-estrutura. O dispositivo de suspensão se caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suspensão abrange ao menos um pantógrafo tesoura (6) para redução dos graus de liberdade de movimento do corpo maciço (3). O dispositivo de suspensão de acordo com a invenção é construtivamente robusto e pode determinar confiavelmente o grau de liberdade de movimento do corpo maciço, bem como amortecer ou eliminar indesejados movimentos ao longo de outras direções espaciais. A invenção possibilita, assim, uma suspensão elástica barata e operacionalmente segura especialmente de cabines de motorista de caminhões.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE SUSPENSÃO COM PANTÓGRAFO TESOURA".

A invenção refere-se a um dispositivo de suspensão para sus-pensão elástica ou amortecedora de choque de um corpo maciço segundo opreâmbulo da reivindicação 1.

Dispositivos de suspensão do tipo mencionado no início sãoempregados por exemplo, contudo de modo algum exclusivamente, em ca-minhões e veículos de carga pesada semelhantes, para desacoplar a cabinedo motorista do chassi do veículo. Como em veículos de carga pesada astaxas elásticas das molas do mecanismo de marcha são inevitavelmenterelativamente altas devido as altas cargas do veículo, irregularidades da pis-ta ou mesmo vibrações de eixos e linha de acionamento são transmitidas aochassi em parte considerável ainda através do molejo axial.

Para minimizar, em termos de ergonomia e de proteção ao tra-balho, a transmissão de tais impactos e vibrações permanentes à cabine domotorista e, assim, ao local de trabalho do motorista, foram desenvolvidassuspensões de cabine do motorista, em que a cabine do motorista é protegi-da com emprego de um sistema de suspensão próprio no chassi do veículo.Graças ao peso da cabine do motorista bem menor em comparação com amassa do veículo, esses sistemas de suspensão para a cabine do motoristapodem ser projetados com taxas elásticas consideravelmente menores eamortecedores de choque mais macios do que a suspensão do eixo.

Mas esses dispositivos de suspensão para cabines de motoris-tas, especialmente com elevados requisitos ao apoio de força transversal oucinemática - como por exemplo impedir deslocamentos laterais ou sacudide-las - são construtivamente relativamente dispendiosos. Eventualmente, en-tão, além dos elementos de mola ou amortecedor propriamente ditos, à se-melhança de suspensões de eixo de veículos automóveis, estão previstosaté menos estabilizadores adicionais.

Para restringir, por exemplo, o indesejado deslocamento lateralda cabine do motorista relativamente ao chassi do veículo, por exemplo emladeiras ou em curvas, em dispositivos de suspensão segundo o estado atu-al da técnica freqüentemente são requeridos estabilizadores de barra trans-versal em forma de barras de torção, que acoplam os trajetos de molejo doselementos de suspensão à esquerda e à direita, relativamente à direção demarcha, da cabine do motorista entre si em certo grau. Para, adicionalmente,se impedir ou amortecer também movimentos ou oscilações da cabine domotorista em direção lateral, freqüentemente devem ser ainda previstas uni-dades de mola/amortecedor adicionais na direção transversal do veículo.

Esses dispositivos conhecidos para impedir movimentos de osci-lação ou para amortecer movimentos da cabine do motorista em outras dire-ções que não a direção de choque principal, são, contudo, construtivamentedispendiosos especialmente devido às altas cargas atuantes. Elas implicamassim em custos nada desprezíveis tanto em construção e produção comotambém em termos de manutenção, por exemplo, de um caminhão com elesequipado.

Em vista disso, constitui objetivo da presente invenção proverum dispositivo de suspensão para a suspensão elástica de um corpo maci-ço, com o qual possam ser superadas as mencionadas desvantagens doestado atual da técnica. O dispositivo de suspensão deve possibilita, especi-almente, fixar confiavelmente com meios simples o grau de liberdade de mo-vimento desejado do corpo maciço e então, simultaneamente, amortecer ouimpedir eficazmente indesejados movimentos ao longo de outros graus deliberdade de movimento ou direções espaciais.

Esse objetivo é alcançado por um dispositivo de suspensão comas características da reivindicação 1. Formas de execução preferidas são25 objeto das sub-reivindicações.

O dispositivo de suspensão de acordo com a invenção serve, demaneira em si conhecida, à suspensão elástica de um corpo maciço relati-vamente a uma infra-estrutura, portanto, por exemplo, para a suspensão dacabine de motorista de um caminhão relativamente ao chassi do veículo.

De maneira em si igualmente conhecida, o dispositivo de sus-pensão abrange uma disposição de mola/amortecedor disposta entre corpomaciço e infra-estrutura para amortecimento de choques ou oscilações dainfra-estrutura.

De acordo com a invenção, o dispositivo de suspensão se carac-teriza, contudo, por ao menos um pantógrafo tesoura para redução dosgraus de liberdade de movimento do corpo maciço. O pantógrafo tesouraestá então disposto, à maneira de uma disposição de tesoura de elevação,entre infra-estrutura e corpo maciço, de tal modo que o corpo maciço podese mover ao longo do desejado grau de liberdade de movimento - ou aolongo da direção espacial prevista - relativamente à infra-estrutura, enquan-to que o movimento do corpo maciço ao longo de ao menos uma outra dire-ção espacial é amortecida ou impedida. Em outras palavras, o pantógrafotesoura serve portanto para a redução do número de graus de liberdade demovimento do corpo maciço relativamente à infra-estrutura.

A união de acordo com a invenção entre corpo maciço e infra-estrutura por meio de um pantógrafo tesoura é especialmente vantajosa namedida em que, de modo construtivamente simples e robusto, pode ser obti-da uma guia reta do corpo maciço relativamente à infra-estrutura. Simulta-neamente, porém, por exemplo, os assim chamados movimentos de sacole-jo ou oscilações - em outras palavras, portanto, movimentos de rotação in-desejados do corpo maciço, são eficazmente impedidos em ao menos um deseus eixos principais. O mesmo se aplica a indesejados movimentos por e-xemplo lateral do corpo maciço perpendicularmente à direção de choqueprincipal, ou em geral para movimentos se estendendo perpendicularmenteà direção da guia reta do corpo maciço.

A invenção é então inicialmente concretizada independentemen-te de como o pantógrafo tesoura seja executado construtivamente concre-tamente e fique disposto entre infra-estrutura e corpo maciço. Segundo umaforma de execução preferida da invenção, contudo, ao menos um dos supor-tes soltos do pantógrafo tesoura é executado como alavanca oscilante.

Pantógrafos tesoura, ou as disposições de tesoura de elevaçãoconhecidas por exemplo de plataformas de elevação, apresentam, em geral,tanto na região da infra-estrutura como também na região da plataforma sus-tentada por exemplo com a tesoura de elevação, respectivamente uma dis-posição de suporte fixo e uma disposição de suporte solto. A disposição desuporte solto está então executada nas conhecidas disposições de tesourade elevação em forma de uma placa deslizante, que é guiada deslizante-mente em uma guia reta, por exemplo em um furo oblongo ou em um trilho.

Essa execução do suporte solto é, no entanto, construtivamentedispendiosa, pesada bem como de intensiva manutenção e sujeita a desgas-te devido à guia reta deslizante. Como, porém, verificou a Depositante, es-sas desvantagens podem ser eliminadas por execução de ao menos um ede preferência ambos os suportes soltos do pantógrafo tesoura respectiva-mente em forma de uma alavanca oscilante. A alavanca oscilante possui,frente a uma guia deslizante com placa deslizante e trilho, a vantagem deque o correspondente braço do pantógrafo tesoura pode ser unido com cor-pos maciços ou infra-estrutura sem emprego de uma guia linear, mas sim,pelo contrário, apenas com suportes pivotantes de fácil domínio em termosde construção, com o correspondente acoplamento.

Dessa maneira, entre infra-estrutura, pantógrafo tesoura e corpomaciço é obtida uma união executável tanto robusta como também barata,amplamente isenta de manutenção e, ademais, quase sem folga. A execu-ção das disposições de suporte solto como alavanca oscilante auxilia, ainda,na economia de peso e espaço de construção.

Para concretização da invenção, inicialmente é irrelevante comoos pontos de suporte do pantógrafo estão executados construtivamente,desde que as cargas a serem esperadas possam ser absorvidas. Segundouma forma de execução preferida da invenção, no entanto, ao menos umadas disposições de suporte do pantógrafo ou do dispositivo de suspensão éexecutada como suporte de elastômero.

A execução de uma ou várias disposições de suporte, ou atémesmo de todas as disposições de suporte do pantógrafo tesoura como su-porte de elastômero tem especialmente a vantagem de que o dispositivo desuspensão dessa maneira pode ser executado ainda mais robusto, podendoser simultaneamente reduzida a um mínimo a necessidade de manutenção.Além disso, resulta então também um amortecimento de vibração adicionalna faixa micro, que tanto reduz as cargas de suporte e de material, comotambém - especialmente no caso da aplicação no âmbito de veículos - aper-feiçoa adicionalmente o conforto que pode ser obtido com o dispositivo desuspensão.

Finalmente, pelo emprego de suportes de elastômero tambémpode ser impedido que sob determinadas condições de montagem haja umautotravamento do pantógrafo tesoura, por exemplo devido à componenteco-seno do movimento pivotante dos suportes soltos executados como ala-vanca oscilante do pantógrafo tesoura.

Segundo uma outra forma de execução da invenção é previstoque o dispositivo de suspensão abranja não apenas um, mas sim vários pan-tógrafos tesoura. Assim - inicialmente independentemente da concreta exe-cução construtiva e disposição dos pantógrafos tesoura - pode ser obtidaainda maior precisão de guia, maior capacidade de solicitação bem comomaior segurança, especialmente quando da aplicação na construção de veí-culos.

Segundo uma outra forma de execução especialmente preferida,o plano abrangido pelas articulações de um dos pantógrafos tesoura estáentão disposto perpendicularmente ao plano abrangido pelas articulações deum outro pantógrafo tesoura. Isso significa, em outras palavras, que sãoempregados ao menos dois pantógrafos tesoura, que ficam dispostos emplanos posicionados perpendicularmente entre si. Dessa maneira, o grau deliberdade de movimento do corpo maciço pode ser limitado com segurança eprecisão especialmente elevadas a movimentos ao longo apenas de umadireção espacial, enquanto que ficam excluídos os movimentos ao longo deambas as outras direções espaciais. Também podem ser eliminadas confia-velmente, dessa maneira, indesejadas rotações do corpo maciço em todo deao menos dois eixos de um sistema de coordenadas cartesiano, portanto porexemplo tanto movimentos de uma cabine de motorista de sacolejos lateraiscomo também para cima e para baixo.

Segundo uma outra forma de execução da invenção, o dispositi-vo de suspensão abrange ainda ao menos uma barra de guia, por exemplouma barra de guia longitudinal ou uma barra Panhard. A barra de guia estádisposta então perpendicularmente ao plano abrangido pelas articulações deum pantógrafo tesoura.

Dessa maneira, se obtém um apoio ainda melhor das forças queatuam perpendicularmente ao plano abrangido pelo pantógrafo tesoura ouperpendicularmente à direção de movimento principal do corpo maciço. Nocaso de aplicação no âmbito de veículos automóveis, isso significa por e-xemplo melhor apoio das grandes forças longitudinais que ocorrem no casode batida mediante barras de guia correspondentemente dispostas Iongitudi-nalmente. Mas também a transmissão das forças transversais - que atuamparalelamente aos eixos de rotação do suporte da barra de guia adicional -entre corpo maciço e infra-estrutura pode ser assim beneficiada.

Uma outra forma de execução da invenção particularmente pre-ferida prevê que todo o dispositivo de suspensão seja executado como sis-tema de construção em caixa modular. Isso significa, em outras palavras,que os componentes essenciais do dispositivo de suspensão, especialmenteos suportes e barras do pantógrafo tesoura, são executados como compo-nentes padronizados universalmente combináveis entre si. Dessa maneira,pela seleção dos componentes padronizados respectivamente ajustadospode ser obtido, de modo particularmente simples e barato, um dispositivode suspensão com as mais distintas dimensões; e o dispositivo de suspen-são pode ser empregado sem modificações construtivas dignas de nota, porexemplo, nos mais distintos tamanhos e categorias de veículos, ou tambémpara compensação de eventuais tolerâncias de conexão que ocorram.

A invenção será detalhadamente explicada a seguir com auxíliode desenhos representando apenas exemplos de execução. Mostram então:

Figura 1 - em representação esquemática, uma forma de exe-cução de uma disposição de suspensão segundo a presente invenção emvista isométrica; e

Figura 2 - em uma representação correspondente à figura 1, opantógrafo tesoura da disposição de suspensão segundo a figura 1 em vistalateral.A figura 1 mostra, em representação isométrica, extremamenteesquemática, uma forma de execução para uma disposição de suspensãosegundo a presente invenção. Identifica-se, inicialmente, uma infra-estrutura1 e um corpo maciço 3 indicado esquematicamente, unido com a infra-estrutura 1 através de uma disposição de mola/amortecedor 2. A infra-estrutura deve então representar a região dianteira do chassi 1 de um cami-nhão, enquanto que o corpo maciço indicado é a cabine de motorista 3 docaminhão. A direção de marcha 4 se estende então obliquamente para forado plano do desenho.

Vê-se na figura 1 que a união entre cabine de motorista 3 echassi 1 abrange, além de quatro disposições de mola/amortecedor 2, duasbarras de guia longitudinais 5 dispostas na região dianteira da cabine do mo-torista, bem como um pantógrafo tesoura 6 disposto na região traseira dacabine do motorista. As barras de guia longitudinais 5 indicadas apenas ex-tremamente esquematicamente, que se estendem na realidade não inclina-damente para cima, mas sim, antes, essencialmente na horizontal, serveentão primordialmente ao apoio de força longitudinal entre cabine do moto-rista 3 e chassi 1. Especialmente as altas forças longitudinais que ocorremquando de uma eventual batida podem ser seguramente controladas outransmitidas entre chassi 1 e cabine do motorista 3 graças às barras de guialongitudinais 5. As barras de guia longitudinais 5 podem, contudo, tambémser executadas de tal maneira que possibilitem adicionalmente certa estabili-zação transversal na região dianteira da cabine do motorista 3.

Na região traseira da cabine do motorista 3 se pode ver o pantó-grafo tesoura 6 unindo a cabine do motorista 3 e o chassi 1, mostrando afigura 2 novamente em ampliação em vista traseira - com relação à cabinedo motorista 3. Na figura 2 se vê que o pantógrafo tesoura 6 abrange setearticulações, que são designadas com as letras A, B, C, D, E, F e G. Dasarticulações A até G A e F estão fixadas ao chassi, ao passo que B e E es-tão fixadas à cabine do motorista.

Devido à especial cinemática do pantógrafo tesoura segundo afigura 2, os movimentos de oscilação laterais da cabine do motorista 3 relati-vãmente ao chassi 1 são apoiados pelas articulações A, B, E e F, pelasquais cabine do motorista 3 e chassi 1 são mantidos sempre paralelos entresi em primeira aproximação. Não ocorre assim uma oscilação relativa dacabine do motorista 3 relativamente ao chassi 1.

Só com maiores desvios verticais entre cabine do motorista 3 echassi 1 pode então ser levada em conta a alteração da distância verticaldos pontos de apoio D e R ou G e F relacionada à componente co-seno dosmovimentos pivotantes das alavancas oscilantes 7 e 8, e é produzido umligeiro, porém definitivo movimento de oscilação relativo entre cabine de mo-torista 3 e chassi 1. Mas isso é praticamente sem importância, pois o movi-mento relativo vertical entre cabine do motorista 3 e chassi 1 com um apoioda cabine do motorista sempre se dá apenas na faixa de poucos centímetrosaté no máximo decímetros. A ordem de grandeza da alteração da distânciavertical dos pontos de suporte DeEouGeFé assim desprezível.

Mas forças transversais estáticas ou dinâmicas que ocorrem sãodiretamente transmitidas através das articulações A, C e B entre cabine domotorista 3 e chassi 1, de modo que - em todo caso na região do pantógrafotesoura 6, na presente forma de execução portanto na região traseira da ca-bine do motorista 3 - não é necessária uma guia ou apoio lateral adicionalda cabine do motorista 1. O movimento vertical entre cabine do motorista 3 echassi 1, contudo, permanece completamente desimpedido devido à livremobilidade vertical dos pontos de articulação BeE relativamente aos pontosde articulação Ae F1 e, como previsto, apenas absorvido ou contido pelasdisposições de mola/amortecedor 2.

Como resultado, portanto, fica claro que graças à invenção éprovido um dispositivo de suspensão para a suspensão elástica de um corpomaciço, especialmente uma cabine de motorista de caminhão, com o qualpode ser confiavelmente estabelecido o grau de liberdade de movimentoprevisto do corpo maciço em modalidade construtivamente robusta, sendosimultaneamente amortecidos ou impedidos indesejados movimentos aolongo de outras direções espaciais. A invenção possibilita assim, de modobarato e com pouca manutenção, a segura e confortável suspensão elásticaespecialmente de cabines de motorista e semelhantes.

A invenção presta assim uma importante contribuição com rela-ção à melhoria da segurança e confiabilidade especialmente na área da tec-nologia de caminhões; esse é especialmente o caso de aplicações, em quesão relevantes considerações de economicidade e queda de custos - comrequisitos de qualidade simultaneamente altos -.

LISTA DE REFERÊNCIAS

1 infra-estrutura, chassi

2 disposição de mola/amortecedor

3 corpo maciço, cabine do motorista

4 direção de marcha

5 barra de guia longitudinal

6 pantógrafo tesoura

7, 8 alavanca oscilante

AaG articulações

Claims

1. Dispositivo de suspensão para a suspensão elástica de umcorpo maciço (3), especialmente uma cabine de motorista de um caminhão,relativamente a uma infra-estrutura (1), especialmente relativamente a umchassi de veículo, apresentando o dispositivo de suspensão uma disposiçãode mola/amortecedor (2) disposta entre corpo maciço (3) e infra-estrutura (1)para amortecimento de choques ou oscilações da infra-estrutura, caracteri-zado pelo fato de que o dispositivo de suspensão abrange ao menos umpantógrafo tesoura (6) para redução dos graus de liberdade de movimentodo corpo maciço (3).

2. Dispositivo de suspensão de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que ao menos uma das disposições de suportessoltos (DE, FG) do pantógrafo tesoura é executada como alavanca oscilante(7,8).

3. Dispositivo de suspensão de acordo com a reivindicação 1ou-2, caracterizado pelo fato de que ao menos uma das disposições de supor-tes (A-G) do pantógrafo tesoura é executada como suporte de elastômero.

4. Dispositivo de suspensão de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suspensão a-brange vários pantógrafos tesoura (6).

5. Dispositivo de suspensão de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que o plano abrangido pelas articulações (A - G)de um pantógrafo tesoura (6) está disposto perpendicularmente ao planoabrangido pelas articulações (A - G) de um outro pantógrafo tesoura.

6. Dispositivo de suspensão de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suspensão a-brange ao menos uma barra de guia (5) disposta perpendicularmente aoplano abrangido pelas articulações (A - G) de um pantógrafo tesoura (6).

7. Dispositivo de suspensão de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suspensão é exe-cutado como sistema de construção em caixa modular abrangendo barras earticulações.