BRPI0915263A2

BRPI0915263A2 - suspensão independente para veículo

Info

Publication number: BRPI0915263A2
Application number: BRPI0915263-6A
Authority: BR
Inventors: Miles Barnaby Gerrard
Original assignee: Sistemi Sospensioni S.P.A.
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2020-08-04
Also published as: ITTO20080831A1; WO2010055469A1; EP2355987B1; CN102216094A; RU2011123878A; US20110221157A1; JP2012508670A; JP6043063B2; EP2355987A1; IT1391870B1; RU2517274C2; JP2015091697A; CN102216094B; US9174505B2; JP6059199B2

Abstract

Suspensão independente para veículo. A suspensão compreende um suporte (22) destinado a suportar uma roda (W), um amortecedor (12) conectado em uma extremidade inferior do mesmo ao suporte (22), e uma pluralidade de braços e/ou hastes (14, 24) conectadas de um lado, a carroceria do veículo (B) e, do outro, ao suporte (22). De acordo com a invenção, a suspensão compreende ainda os meios de articulação (30; 34) interpostos entre o amortecedor (12) e o suporte (22) para permitir que esses dois componentes girem um em relação ao outro em torno do eixo de articulação (H), e os meios de controle de rigidez de torção (32; 34; 34, 70) interpostos entre o amortecedor (12) e o suporte (22) para controlar a rigidez de torção da conexão articulada entre esses dois componentes em torno do eixo de articulação (H). O eixo de articulação (H) encontra-se substancialmente em um plano vertical transversal e está orientado de modo a formar um ângulo agudo com a horizontal.

Description

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> Suspensão independente para veículo.

A presente invenção se refere a uma suspensão independente para veiculo, tendo as caracteristicas especificadas no preâmbulo da reivindicação independente 1. Em suma, a presente invenção pode ser concebida como . 5 ' uma evolução da arquitetura da Suspensão independente do veículo, comumente 0 conhecida como arquitetura MacPherson, o objetivo de tal evolução é melhorar o desempenho elasto-cinemático da arquitetura MacPherson, mantendo as vantagens, em termos de custo e tamanho, a qual faz atualmente a disposição mais comum para as 10 suspensões dianteiras de veiculo.

A arquitetura da suspensão MacPherson é

.. fundamentaimente baseada na idéia de utilizar o amortecedor como parte integrante da estrutura da suspensão.

Com referência às figuras 1 e 2 dos desenhos em anexo, as 2 quais ilustram esquematicamente um exemplo da suspensão dianteira de veiculo de

15 acordo com a arquitetura MacPherson, em vista em perspectiva e em elevação frontal, respectivamente, a suspensão compreende um amortecedor 12 rigidamente conectado

-0, na sua extremidade inferior ao suporte 22 da roda (doravante designado simplesmente como suporté): 1Tm "bi'aç6 tria"ngLjiar inferior 14, dotado com dois pontos de fixação

" transversais internos 16 e 18 para a conexão articulada à carroceria do veículo (indicada 20 como B na figura 2) e um ponto de fixação transversal externo 20 para a conexão "articufada"ao"suporte7e"uma"haste de direção 24 tendo um ponto de fixação transversal interno 26 para a conexão com mecanismo de controle da haste de direção do veículo e um ponto de fixação transversal externo 28 para a conexão articulada ao suporte 22. Em í,

virtude da conexão rígida entre o amortecedor e o suporte, as forças longitudinais e

25 laterais que atuam sobre a roda produzem tensões de flexão e cisalhamento no amortecedor e são transmitidos para a carroceria do veiculo através do acoplamento superior do amortecedor.

As principais vantagens da arquitetura MacPherson são o baixo custo e a pequena dimensão geral.

Uma vez que as funções de absorção de

30 choque, de prover uma montagem para a mola e a reação para as cargas que atuam sobre as rodas são executadas pelo amortecedor, ela é de fato capaz de obter uma redução considerável no número de componentes da suspensão, com a conseqüente redução do seu custo.

Além disso, a remoção da parte superior dos braços de controle lateral leva a uma redução no tamanho total da suspensão, o que permite, no caso de

35 uma suspensão dianteira, obter mais espaço disponível para o motor, o que é particularmente vantajoso em automóveis de tração dianteira com as unidades do motor e da caixa de transmissão montadas transversalmente.

A arqu itetura MacPherson sofre, no entanto, de uma

D desvantagem, a de ter um baixo desempenho cinemático com respeito, em particular, à alteração da curvatura durante o movimento de (golpe/repique) (compressão/descompressão) da roda- Os desempenhos da arquitetura MacPherson em termos de absorção de carga são baixos, em especial no que diz respeito às forças 5 longitudinais que atuam sobre a roda em caso de frenagem ou de impacto. Mais especificamente, a rigidez longitudinal fornecida pela arquitetura MacPherson no centro da roda é muito maior do que a necessária para garantir o bom desempenho do conforto. Um inconveniente adicional da arquitetura MacPherson é a reduzida capacidade de diferenciar a resposta às mudanças do toe (convergência ou divergência) da suspensão 10 na tração e na frenagem. Além disso, na arquitetura MacPherson toda a amplitude longitudinal da suspensão é fornecida pelo braço triangular inferior, cuja geometria é determinada pela necessidade de satisfazer a exigência de combinar a elevada amplitude longitudinal com a elevada rigidez lateral e, portanto, é dada uma menor liberdade ao projetista. 15 Adicionalmente, e de acordo com a arquitetura MacPherson, o ponto de rigidez longitudinal máxima da suspensão está Iocalizado na parte superior do ,, - - — -acoplahiento do amortecedor e, conSêquentemente, a .rigidez longitüdinal dá suspensão— na área de contato entre a roda e a estrada ou via é muito menor do que no o centro da · roda (na proporção da distància vertical destas duas localidades a partir do acoplamento 20 . superior do amortecedor - ponto de rigidez longitudina.l máxima), por exemplo, 50% parja _ 75%. lsto tem um efeito prejudicial na resposta em frenagem. Uma vez que toda a « amplitude Iongitudinal é fornecida pelo braço inferior, a junta esférica entre o braço inferior e o suporte passa por significativos deslocamentos (ongitudinais, os quais r' resultam diretamente na perda de caster (inclinação da roda) na frenagem e, portanto, 25 em perda da estabilidade do veiculo. O resultado prático disso é que o projetista é obrigado a reduzir a amplitude longitudinal no centro da roda, para evitar uma amplitude longitudinal excessiva na área de contato e, portanto, uma perda excessiva de caster na frenagem. É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer uma 30 suspensão independente para veículo automotivo a qual tenha um melhor desempenho em termos de absorção de carga do que a arquitetura MacPherson discutida acima,

B particularmente no que diz respeito às forças longitudinais, mantendo as vantagens desta arquitetura, conhecida em termos de custo e dimensão total. Este objetivo é plenamente alcançado de acordo com a 35 presente invenção, em virtude de uma suspensão independente para veiculo automotivo com as caracteristicas definidas na parte caracterizante da reivindicação independente 1 em anexo. Em suma, a invenção é baseada na idéia de fornecer uma me ' ~K suspensão com uma arquitetura semelhante à MacPherson, com a diferença de que o amortecedor não ê rigidamente conectado, mas articulado no suporte, de modo a ser livre para rotacionar em relação a este último, em torno de um eixo de articulação, o qual é orientado de modo a formar um ângulo agudo com a horizontal, sendo que o termo 5 "ângulo agudo" é para ser entendido como se referindo a um ângulo compreendido entre 0° e 45°, com os limites inclusos. De preferência, o eixo de articulação também é orientado de modo que ele se encontre substancialmente em um plano vertical transversal. A suspensão compreende ainda os meios de controle de rigidez de torção interpostos entre o amortecedor e o suporte para controlar a rigidez de torção da conexão lO articulada entre o amortecedor e o suporte em torno do supra citado eixo da articulação. O grau de liberdade rotacional introduzido em virtude da . conexão articulada entre o amortecedor e o suporte é, portanto, um grau de liberdade controlada e pode ser esquematicamente realizada pelos seguintes dois elementos

A agindo em paralelo: 15 - uma articulação adaptada para permitir somente o movimento de rotação em torno do eixo de articulação supra citado, e - . q ' r.á " _ - " 'uma moia de torção (ou dispos|t|vo equivalente-de controle de""rigidez de torçao) adaptada para controlar a rigidez de torção da conexão articulada entre o " amortecedor e o suporte. 2g _ _ Em virtude _ da djsmção deste grau = de Iiberd.qd.e controlada, a suspensão é capaz de proporcionar uma amplitude Iongitudinal maior no ± centro da roda, com uma conseqüente melhoria do conforto, juntamente com uma menor C' amplitude longitudinal na área de contato entre o pneu e a estrada, com uma conseqüente melhoria na resposta de frenagem. 25 De preferência, o eixo de articulação é inclinado no plano vertical transversal do veículo, o qual permite obter um maior controle na mudança do toe sob o efeito das forças de frenagem e de tração longitudinal e, portanto, melhoria da estabilidade do veícufo na frenagem e aceleração. Na suspensão de acordo com a invenção, ao contrário da 30 arquitetura MacPherson, a amplitude longitudinal no centro da roda não é determinada pelo braço triangular inferior, mas pelos meios de controle de rigidez de torção da conexão articulada entre o amortecedor e o suporte. O projetista tem, portanto, uma maior liberdade no projeto do braço de controle inferior da suspensão. Como ficarão claras a partir da descrição a seguir, as 35 principais vantagens da arquitetura da suspensão de acordo com a invenção são as seguintes: - maior conforto e resposta à frenagem como resultado da combinação mais favorável da amplitude longitudinal no centro da roda e na área de contato;

è y^! '3 - maior estabilidade do veiculo como resultado da capacidade da suspensão oferecer

P uma resposta diferente à tração e frenagem, e - redução do custo do braço de controle inferior como resultado da possibilidade de utilizar uma geometria mais simples para este braço. 5 Outras caracteristicas e "vantagens da invenção aparecerão mais claramente a partir da seguinte descrição detalhada, dada simplesmente a titulo de exemplo não Iimitativo, com referência aos desenhos em anexo, nos quais: - As figuras 1 e 2 são, respectivamente, uma vista em perspectiva e uma em elevação frontal, as quais ilustram esquematicamente a arqu itetura da suspensão independente lO MacPherson; - As figuras 3 e 4 são, respectivamente, uma vista em perspectiva e uma em elevação & frontal, as quais ilustram esquematicamente uma arquitetura da suspensão independente para veiculo e de acordo com a presente invenção; ' - As figuras 5 e 6 são, respectivamente, uma elevação frontal e uma vista plana, as l5 quais ilustram esquematicamente a resposta da suspensão, de acordo com a invenção, à tração e ao impacto das forças longitudinais; · -ê - As figuras 7 e 8 são, respectivàmente,- uma elevação-frontal- e-uma--vista plana, as quais ilustram esquematicamente a resposta da suspensão, de acordo com a 'W invenção, às forças longitudinais de frenagem; 20 - As figuras 9 a 12 são vistas em perspectiva ,as _quais ilustram_ esquematicamente, cada uma, uma respectiva forma de realização de uma arquitetura da suspensão ,µ independente para veículo, de acordo com a invenção; t - A figura 13 é uma vista em perspectiva de uma arquitetura de suspensão independente para velculo, de acordo com uma forma de realização preferida da 25 invenção; - A figura 14 é uma vista explodida de uma bucha elíptica fornecida na suspensão da figura 13: - A figura 15 é uma vista em perspectiva de uma variante da construção de uma bucha eliptica fornecida na suspensão da figura 13: 30 - A figura 16 é uma vista em perspectiva a qual ilustra em detalhe o mecanismo da conexão articulada entre o amortecedor e o suporte de uma arquitetura da suspensão independente para veículo, de acordo com outra forma de realização preferida da invenção; - A figura 17 é uma vista em perspectiva de uma bucha plana fornecida na suspensão 35 da figura 16; - A figura 18 é uma vista em perspectiva de uma arquitetura da suspensão independente para veiculo, de acordo com outra forma de realização da invenção; - A figura 19 é uma vista em perspectiva transparente a qual ilustra a disposição das

*

buchas para a conexão entre o amortecedor e o suporte da suspensão da figura 18;

- A figura 20 é uma vista em perspectiva a qual ilustra em detalhe o mecanismo da conexào articulada entre o amortecedor e o suporte de uma arquitetura da suspensão independente para veiculo, de acordo com outra forma de realização da invenção; 5 - A figura 21 é uma vista secionada a qual ilustra esquematicamente o mecanismo da conexão articulada entre o amortecedor e o suporte da figura 20:

- A figura 22 é uma vista explodida do mecanismo da conexão articulada entre ao amortecedor e o suporte da figura 20;

- As figuras 23 e 24 são vistas em perspectiva as quais mostram em detalhe o 10 mecanismo da conexão articulada entre o amortecedor e o suporte de uma arquitetura da suspensão independente para veículo, de acordo com outra forma de 0 realização preferida da invenção;

r - A figura 25 é uma vista em perspectiva a qual ilustra em detalhe o mecanismo da conexão articulada entre o amortecedor e o suporte de uma arquitetura da suspensão 15 independente para veiculo, de acordo com outra forma de realização preferida da invenção;

" -- 4 - -W - -- A figura 26 é_uma vista seccionada a qual ilustra esquematicamente o mecanismo da conexão articuiadá eritre ao amortecedor e o suporte da figura 25; e -- -. " - - - - ^ - A figura 27 é uma vista explodida do mecariismo da conexão articulada entre o 20 amortecedor e o suporte da figura 25. Na seguinte-descrição e -reivindicaçõès, qs tem0S,tais como b' %E +

"longitudinal" e "transversal", "interno" e "externo", "dianteira" e "traseira", "superior" e "inferior", etc-, devem ser aplicados como em referência à condição montada da - suspensão no carro. 25 Com referência inicial às figuras 3 e 4, nas quais é dada a mesma numeração de referência às partes e elementos idênticos ou operacionalmente equivalentes aos das figuras 1 e 2 (estado da arte), uma suspensão independente dianteira para veiculo automotivo é geralmente indicada como 10 e compreende basicamente um amortecedor 12, um braço de controle inferior 14 feito, no presente 30 exemplo, como um braço triangular dotado com um par de pontos de fixação transversal internos 16 e 18 para a conexão articulada na carroceria do veiculo (indicada como B na figura 4) e um ponto de fixação transversal externo 20 para a conexão articulada com um suporte 22 para uma roda W, e uma haste de direção 24 tendo um ponto de fixaçào transversal interno 26 para a conexão com o mecanismo de controle de direção e um 35 ponto de fixação transversal externo 28 para a conexão articulada com o suporte 22. Ao contrário da arquitetura MacPherson, de acordo com a invenção, o amortecedor 12 não é rigidamente fixado ao suporte 22, mas articulado, em torno de um respectivo eixo de articulação H, o qual é orientado de modo a formar um

P ângulo agudo com a horizonta! (como pode ser visto na vista frontal das Figuras 4, 5 e 7), sendo que o dito ângulo agudo pode até mesmo ser nulo. De preferência, o eixo de articulação H está substancialmente em um plano vertical transversal. A conexão articulada entre o amortecedor 12 e o suporte 22 é esquematicamente ilustrada nas 5 figuras 3 e 4, por meio dos seguintes elementos atuando em paralelo: - uma articulação 30 definindo um grau de Iiberdade rotadonal entre o amortecedor 12 e o suporte 22 em torno do eixo H: e - um dispositivo de controle de rigidez de torção 32 interposto entre o amortecedor 12 (mais especificamente, entre a porção da extremidade inferior do amortecedor 12) e o 10 suporte 22 para controlar a rigidez de torção associada ao grau de liberdade rotacional definido pela articulação 30, sendo que na figura 3 esse dispositivo é feito, a título de exemplo, como uma haste de conexão. A conexão articulada entre as o amortecedor 12 e o suporte 22, entretanto, é obtida de muitas outras formas, como será explicado em detalhe mais 15 adiante. A amplitude adicional de torção introduzida devido à _"_Z z . - " - ~ --conexão articulada .entre o amortecedor e o suporte resulta em uma maior amplitude ~ % longitudinal com relação ao "centro "da7oda. A priméira conseqüência disto-é quwo brago - - " de controle inferior 14 não é mais obrigado a fornecer a necessária amplitude longitudinal 20 e, portanto, a geometria deste braço não é mais determinada pela necessidade de ' ãteNdetesSa exigência. " = " " — - — —. — — _ _ _ _ _ _ , = _ , _

P P ~ Além disso, com respeito à arquitetura MacPherson, a localização do ponto de rigidez longitudinal máxima da suspensão é reduzida a partir de uma altura um pouco abaixo do acoplamento superior do amortecedor para uma altura 25 abaixo do centro da roda, cujo valor exato depende da rigidez à torção associada ao grau de iiberdade rotacional entre o amortecedor e o suporte, bem como sobre as rigidezes longitudinais do acoplamento superior do amortecedor e do braço de controle inferior. Sob as forças Iongitudinais, o suporte, portanto, tende a girar em torno de um ponto próximo a este ponto da rigidez longitudinal máxima. Assumindo que o ponto de rigidez 30 longitudinal máxima está localizado em uma altura próxima à do plano do braço de controle inferior, ou seja, aproximadamente igual a uma distância do centro da roda com estrada, a rigidez Iongitudinal na área de contato é maior do que a arquitetura MacPherson para uma dada amplitude Iongitudinal no centro da roda, a qual resulta em uma melhor resposta de frenagem. Além disso, uma vez que a amplitude longitudinal no 35 centro da roda depende da amplitude de torção e não mais sobre a deformação longitudinal do braço de controle inferior, a articulação esférica, a qual conecta o braço de controle inferior e o suporte, é submetida a deslocamentos para trás durante a frenagem, os quais são significativamente menores que na arquitetura MacPherson e resultam em

¶Â uma correspondente menor perda de caster durante a frenagem.

O fornecimento de uma articulação entre o amortecedor e o suporte, a qual teoricamente deveria ter rigidez infinita no que diz respeito aos cinco graus de iiberdade restrita, praticamente envolve uma amplitude parasitária a qual é 5 adicionada à amplitude lateral da suspensão e é de uso particular, na área de contato, na qual as forças laterais produzidas nas curvas atuam sobre a suspensão.

As figuras 5 a 8 ilustram uma vantagem adicional oferecida pela conexão articulada entre o amortecedor e o suporte sobre o eixo de articulação relativa H.

Como resultado das forças longitudinais, o suporte tende a girar em torno de lO um eixo de rotação R passando pelo ponto de rigidez longitudinal máxima (o qual na arquitetura da suspensão de acordo com a invenção está localizado abaixo do centro da

· roda) e paralelamente ao eixo de articulação H.

Se o eixo H for inclinado na vista frontal, ou seja, no plano vertical transversal do veículo, então a rotação atual do suporte tem : também uma componente sobre um eixo vertical e, portanto, provoca uma mudança do l5 toe, cuja direção depende tanto do sentido da inclinação do eixo H como no sentido de rotação do suporte sobre o eixo R. 3 Como ilustrado nas figuras 5 e 6, sob forças de tração ou de

—-- impactojindicadas como Fta), as quais atuam no centro da roda,-a" rotação do-suporte + sobre o eixo R (indicada pela seta Rr) tem um componente sobre o eixo vertica) (indicada 20 pela seta Rz), a quaí provoca um aumento do toe.

Ao contrário, como ilustrado nas m figuras 7_e 8, sob as forças de frenagem (indicadas-como FJ as quais atuam na-área de contato, a rotação do suporte sobre o eixo R (indicado pela seta Rr) tem uma componente sobre o eixo vertical (indicada pela seta Rz), a qual provoca uma redução do . toe.

A arquitetura da suspensão de acordo com a invenção permite assim, pela adequada " 25 definição da inclinação do eixo de articulação H entre o amortecedor e o suporte, diferenciar, por um lado, a resposta da suspensão, em termos de mudança do toe, das forças de tração ou de impacto e, por outro", das forças de frenagem.

Naturalmenfe, este efeito indesejado da mudança do toe não basta para inclinar o eixo da articulação H.

As figuras 9 a 12, nas quais são dados os mesmos números 30 de referência às partes e elementos idênticos ou operacionalmente equivalentes aos das figuras 3 e 4, ilustram esquematicamente diversas soluções de construção da articulação e do dispositivo de controle de rigidez de torção os quais, juntos, definem o grau de liberdade rotacional controlada pelo amortecedor e o suporte da suspensão sobre o eixo da articulação. 35 Por exemplo, a articulação pode ser simpiesmente um mancal esférico ou cilíndrico, um par de buchas de borracha, um par de juntas esféricas, ou ainda um ou mais membros flexíveis (em particular na forma de lâminas). Quanto ao dispositivo de controle de rigidez de torção em questão, teoricamente, pode ser uma mola

-J de torção (como ilustrado esquematicamente na figura 4), mas em um ponto de vista prático, é preferível usar um membro capaz de fornecer uma rigidez de translação, qual membro é espaçado do eixo de articulação e atua tangencialmente em relação a esse eixo. Tal dispositivo pode ser, por exemplo, uma bucha de borracha simples, um par de , 5 amortecedores de borracha ou uma haste de conexão. De preferência, tal dispositivo tem uma amplitude (ou rigidez) característica não linear, pela qual a suspensão tem uma amplitude longitudinal característica não linear no centro da roda. As várias soluções de construção propostas para a articulação e para o dispositivo de controle de rigidez de torção, bem como as possÍveis soluções adicionais não ilustradas aqui, podem ser io combinadas entre si de diversas maneiras. No exemplo ilustrado na figura 9, a articulação é formada · por um mancal ou rolamento de esferas ou cilindros 30, enquanto que o dispositivo de controle de rigidez de torção é formado por uma bucha ou amortecedor 32. O eixo de

W articulação H é definido, neste caso, pelo eixo do rolamento 30. lS No exemplo ilustrado na figura 10, a articulação é formada por um par de articulações esféricas 30 (ou, alternativamente, por um par de buchas - dotadas com uma elevada rigidez axial e radial), enquanto qu.e o dispositivo de controle — — " de- rigidez de"torção"é formado -por uma bucha-ou um-amortecedor 32. O eixo de ., articulação H é definido, neste caso, pelo eixo passando pelo meio das duas articuíações 20 esféricas 30. Nos exemplos_ ilustrados nas figuras 11 e 12, a articulação é - —. formada, respectivamente, por um membro flexível em forma de Iâmina 30 ou por dois

W membros flexiveis em forma de lâmina coplanares 30, enquanto que o dispositivo de controle de rigidez de torção é formado por uma haste de conexão 32 (mesmo se uma 25 determinada contribuição para a rigidez de torção, embora baixa, for dada pela rigidez à flexão da lâmina ou Iâminas 30). O eixo da articulação H é definido, em ambos os casos, - pelo eixo de flexão da lâmina o"u lâminas 30. Vantajosamente, um único componente, por exemplo, uma bucha, a qual é rígida em todas as direções, exceto no seu próprio eixo, pode 30 desempenhar as funções de, definir o eixo da articulação e de controlar a rigidez de torção em torno deste eixo. Os exemplos de construção de tal bucha são ilustrados nas figuras 13 a 17, nos quais as partes e os elementos idênticos ou operacionalmente equivalentes aos das figuras 3 e 4 têm o mesmo numero de referência. De acordo com a forma de realização ilustrada nas figuras 35 13 a 15, uma bucha eliptica 34 é interposta entre o amortecedor 12 e o suporte 22 e compreende um corpo interno 36 na forma de um cilindro de seção transversal ellptica e um corpo externo 38 dotado com uma sede 40 de seção transversal eliptica na qual o corpo interno 36 é recebido com a borracha 42 entre eles. O corpo interno 36 da bucha

J 34 tem um orificio passante cilíndrico 44 no qual um pino de fixação 45 (figura 15) é recebido, o pino de fixação sendo inserido e fixado em suas extremidades opostas nos respectivos orifícios 46 fornecidos em um par de abas de suporte 48 do suporte 22 (ou de uma peça separada a partir do suporte, mas firmemente unida nele). O corpo externo 38 5 da bucha 34 é fixada, no exemplo ilustrado, por meio dos parafusos 50, a um membro de suporte 52, fixado, por sua vez, à extremidade inferior do amortecedor 12. O corpo interno 36 e o corpo externo 38 da bucha 34 são de preferência peças de alumínio extrudadas, enquanto o membro suporte 52 é, de preferência, uma peça de aço estampada e soldada. O eixo da articulação é definido, como uma bucha normal, pela lO geometria do volume da borracha 42. Uma vez que o corpo interno e a respectiva sede da bucha não têm uma forma simétrica rotacional, a bucha contribui para a rigidez de torção da conexão articulada entre amortecedor e o suporte, sem a necessidade de . adicionar um componente ou dispositivo projetado especificamente para executar a ' função de controlar a r'g"dez de torção em torno do eixo da articulação. 15 De acordo com a variante de construção ilustrada na figura 15, na qual foram dados os mesmos números de referência às peças e aos elementos idênticos ou operacionalmente equivalentes aos das figuras 1_3 e 14, a bucha elíptica 34 é dotada com_os amortecedores de borracha 54 montad'os nos lados internos de um par de "- " projeções de fim de curso 56 dispostas em lados opostos do suporte 22, de modo a 20 limitar o deslocamento angular do amortecedor em relação ao suporte. De-acordo com a forma-de realização ilustrada nas figuras - — r" 16 e 17, nas quais a mesma numeração de referência foi dada às peças e aos elementos

P idênticos ou operacionalmente equivalentes aos das figuras 13 e 14, uma bucha plana 34 é interposta entre o amortecedor e o suporte e compreende (figura 17) um corpo interno 25 plano 36 e um corpo externo 38 dotado com uma sede 40 com uma seção transversal com dois Ióbulos sendo que o corpo interno 36 é recebido com a borracha 42 entre eles. O èixo de articulação H. da conexão articulada entre amortecedor 12 e o suporte 22 corresponde, neste caso, ao eixo central do corpo interno 36 da bucha 34, O corpo interno 36 é fixado por meio dos parafusos 50 e uma porção em forma de forquilha 58 do 30 membro de suporte 52 montado na extremidade inferior do amortecedor. O corpo externo 38 é fixado por meio dos parafusos 60 em uma porção do suporte 22 inserida entre um par de flanges de fixação 62 do mesmo corpo externo. O corpo interno 36 é, de preferência, uma peça de aço, enquanto o corpo externo 38 é, de preferência, uma peça de alumínio extrudado. Também neste caso, uma vez que o corpo interno e a respectiva 35 sede não têm uma forma simetricamente rotacional, a bucha contribui para a rigidez de torção da conexão articulada entre o amortecedor e o suporte, sem a necessidade de adicionar um componente ou dispositivo especificamente projetado para executar a função de controlar a rigidez de torção em torno do eixo da articulação.

Uma outra forma de realização de uma suspensão independente para veiculo de acordo com a invenção é ilustrada nas figuras 18 e 19, nas quais foi dado o mesmo numero de referência às peças e elementos idênticos ou operacionalmente equivalentes aos das figuras 3 e 4. De acordo com esta forma de 5 realização, o eixo da articulação H é definido por um par de buchas rígidas alinhadas 30, enquanto que a rigidez de torção da conexão articulada entre o amortecedor 12 e o suporte 22 é fornecida por uma bucha macia 32. As duas buchas rigidas 30 têm uma elevada rigideI radial, por exemplo, na ordem de 10' N/mm (puramente a título de exemplo, 3 x 104 N/mm), enquanto que a bucha macia 32 tem uma baixa rigidez radial, lO por exemplo, na ordem de 10' N/mm (puramente a título de exemplo, 3,5 x 10' N/mm), ou seja, uma rigidez radial cerca de duas vezes menor do que a rigidez das buchas rigidas . 30. A bucha macia 32 é espaçada a partir do eixo das duas buchas rígidas 30 (eixo da articulação H) e é orientada de tal forma que seu próprio eixo intercepte o eixo H. Assim,

E a rigidez radial da bucha macia 32 atua tangencialmente com relação ao eixo h, ou seja, 15 ela atua como uma rigidez de torção em relação à conexão articulada entre o amortecedor e o suporte em torno do eixo H. No exemplo da construção fornecida, os - pinos de articulação das buchas 30 e 32 é realizada pelas respectivas estruturas de -_ suporte-tipo forquilha do suporte 22, enquanto os corpos extemos das buchas^30 e"32 " " " são recebidos em respectivos suportes formados pelos membros de suporte 52 20 montados na extremidade inferior do amortecedor 12.

r' , As figuras,20 a.27, nas quais foi dado o mesmo número-de — - - referência que tenham tido nas partes e nos elementos idênticos ou operacionalmente equivalentes aos das figuras anteriores, ilustram novas formas de realização da presente invenção, as quais compartilham a idéia de fornecer um membro de pIaca flexivel, em 25 particular, um membro de tipo lâmina, o qual é conectado de um lado ao amortecedor e do outro ao suporte, para fornecer a conexão articulada entre esses dois componentes da suspensão. O membro de tipo lâmina pode ser feito de um metal ou de um não-metal (por exemplo, um composto de fibra de carbono). Em virtude da sua própria amplitude de flexão, o membro de tipo lâmina permite, de fato, rotações relativas em torno de seu 30 próprio eixo de flexão entre os dois componentes ligados ao mesmo. Por outro lado, uma vez que o membro de tipo lâmina, como tem uma certa, embora limitada, rigidez de flexão sobre seu próprio eixo de flexão, o membro de tipo lâmina realiza, ao mesmo tempo, ao menos em parte, também a função de controlar a rigidez de torção da conexão articulada entre o amortecedor e o suporte ao redor da articulação. O membro de tipo 35 lâmina está conectado ao amortecedor e ao suporte, de modo a estarem sujeitos à tensão sob a carga estática. Neste caso, um dispositivo amortecedor, o qual será descrito a seguir em conexão com algumas possÍveis soluções de construção, é associado ao elemento de tipo lâmina.

Com referência às figuras 20 a 22, um membro de tipo lâmina 34 é disposto entre um membro de suporte 52 montado na extremidade inferior do amortecedor (não mostrado) e do suporte 22 e, fica substancialmente em um plano vertical transversal, de modo a definir, em virtude de sua própria amplitude de flexão, um 5 eixo de articulação H entre o amortecedor e o suporte o qual é orientado de forma substancialmente transversal. Dependendo da orientação do membro de tipo lâmina 34 no pIano vertical transversal, o eixo de articulação H pode ser direcionado na horizontal ou inclinado em um determinado ângulo com a horizontal, para obter um maior controle da mudança do toe sob as forças de frenagem e tração longitudinais e, 10 consequentemente, uma melhor estabilidade do veiculo durante as manobras de frenagem e aceleração. O membro de tipo lâmina 34 é rigidamente conectado em sua extremidade superior, por exemplo, por meio de conexão por parafuso, com as extremidades superiores de um par de braços verticais 64 do suporte 22 convergidos b para cima. O membro de suporte 52 forma um par de braços superiores horizontais 66, 15 os quais se estendem paralelos entre si no mesmo nível das extremidades superiores do membro de tipo lâmina 34 e dos braços verticais 64 do suporte 22 externamente com d relação a estes últimos, e um par de braços inferiores horizontais 68 os quais se . — de tipo Iâmina 34 e " - - estendem no"mesmo nível dàs extreMidãdes iiiferiores dos membros ' dos braços verticais 64 do suporte 22, bem como convergem um em direção ao outro, de 20 modo a se interporem entre as extremidades inferiores dos braços 64 e fixarem a , extremidade inferior- do membro de tipo lâmina 34, no qual são"rigidaMehte" fiGadÕs,"pof " = exemplo, por soldagem. Em virtude de tal disposição, o peso do veículo atuando através do amortecedor sobre o membro de tipo lâmina 34 produz tensões de tração sobre o membro. Os braços 66 do suporte 22 e os braços 64, 68 do membro de suporte 22 têm.

25 uma rigidez a flexão a qual é significativamente maior do que aquela do membro de tipo lâmina 34, pelo que é o membro de lâmina 34 e não os braços 64, 66 e 68, que permite e controla o movimento relativo de rotação entre o amortecedor e o suporte. Como pode ser visto particularmente na figura 21, os amortecedores de borracha 54 são interpostos entre os braços 66 do suporte e os braços 64, 68 dos membros do suporte 52 e têm a 30 função de evitar o contato direto entre as extremidades frontais dos braços no caso de grandes deslocamentos angulares entre o amortecedor e o suporte. De acordo com a forma de realização ilustrada nas figuras 23 e 24, o membro de tipo lâmina 34 é rigidamente conectado na sua extremidade inferior a um braço horizontal inferior 68 se estendendo a partir do membro de suporte 52 35 montado na extremidade inferior do amortecedor (não mostrado) e na sua extremidade superior a um braço vertical 66 do suporte (não mostrado). No que diz respeito à orientação do membro de tipo lâmina 34 em questão, o que foi dito acima, aplica-se com referência à forma de realização das figuras 20 a 22. Também neste caso, de fato, o membro de tipo lâmina 34 está substancialmente em um plano vertica! transversal, de modo a definir, em virtude da sua própria amplitude de flexào, um eixo de articulação entre o amortecedor e o suporte, o qual é direcionado de forma substancialmente transversal. Dependendo da orientação do membro de tipo lâmina 34 no plano vertical 5 transversal, o eixo de articulação H pode ser direcionado na horizontal ou inclinado em um determinado ângulo com a horizontal, para obter um maior controle da mudança do toe, sob as forças de frenagem e tração longitudinais e, consequentemente, uma melhor estabilidade do velculo durante as manobras de frenagem e aceleração. O dispositivo amortecedor consiste, nesta forma de realizaçào, de uma bucha de borracha 70, dotada 10 de preferência de uma caracteristica de rigidez não-linear, cujo eixo é espaçado do membro de tipo lâmina 34 e está orientado paralelamente ao eixo de articulação H. No · exemplo ilustrado da construção, o corpo externo da bucha 70 é montado em uma sede especial no braço vertical 66 do suporte, enquanto que o corpo interno é fixado em um braço horizontal 72 projetante a partir do membro suporte 52. Finalmente, de acordo com a forma de realização ilustrada 15 nas figuras 25 a 27, o membro de tipo lâmina 34 é rigidamente conectado na sua ·. extremidade inferior, por exemplo, por meio dos parafusos 74, a um par -de -braços ~ "_ " "inféhorès horiZontãis 68 os quais se este"ndem a"partir cio membro de suporte 52 montado " na extremidade inferior do amortecedor (não mostrado) e em sua extremidade superior, 20 por exemplo, por meio dos parafusos 76, a um par de braços superiores horizontais 66 do suporte (não mostrado). No que diz respeito à"orientaçãõ"do membr"i dé" ti® iâmhía S4 " " " u em questão, o que foi dito acima, apíica-se com referência à forma de realização das figuras 20 a 22. Quanto à posição do eixo de articulação H em questão, ela coincide - aproximadamente (ao menos para os pequenos deslocamentos) com a do eixo do 25 membro de tipo lâmina 34, como indicado na figura 26. O dispositivo amortecedor consiste, neste caso, de um par de membros projetantes inferiores 78 os quais são rigidamente conectados à extremidade inferior do membro de tipo lâmina 34 e se estendem para cima em lados opostos do membro de tipo lâmina, e em um par de membros projetantes superiores 80 os quais são rigidamente conectados à extremidade 30 superior do membro de tipo làmina 34 e se estendem para baixo em lados opostos do membro de tipo lâm ina. Os membros projetantes inferiores 78 e os membros projetantes superiores 80 têm as respectivas superfícies projetantes horizontais 82 e 84, as quais são frontais e espaçadas de duas em duas. Os respectivos amortecedores de borracha 54 tendo uma função semelhante à dos amortecedores de borracha descritos com referência 35 à forma de realização das figuras 20 a 22, são fixados em duas das superficies projetantes, no exemplo ilustrado, nas superfícies 84 dos membros projetantes superiores

80. Naturalmente, o principio da invenção permanecendo

Q · inajterado, as formas de realização e os detalhes de produção podem ser amplamente variados em relação àqueles descritos e ilustrados exclusivamente por meio de exemplo não limitativo. Por exemplo, embora a invenção tenha sido descrita e 5 ilustrada com referência a uma suspensão dianteira, ela é igualmente aplicável a uma suspensão traseira. Em outras palavras, a invenção é aplicãvel tanto nas suspensões das rodas de direção corno nas suspensões que não são das rodas de direção. Em particular, no caso de uma suspensão traseira, o braço triangular inferior e a haste de direção podem ser substituidos o por três hastes inferiores (duas barras transversais e uma barra 10 longitudinal), cada uma articulada em uma extremidade do suporte e na extremidade oposta na carroceria do veículo, a fim de controlar os três graus de liberdade restantes da roda de suporte. No entanto, a invenção pode ser aplicada igualmente a qualquer outra . arquitetura de suspensào compreendendo um amortecedor estrutural e um sistema de 0 braço/haste interposto entre o suporte da roda de suporte e a carroceria do veiculo para lS controlar os três graus de liberdade do suporte da roda de suporte. ·' Além disso, a invenção é aplicável não apenas às -· ,suspensões de veiculos automotores,. mas. em geral nas .suspensões para veículos , -' -motorizacios "de qualquer natureza, desde os ÜeÍCulòs "inàustrtais leves aos veiculos ^ indu.striais pesados, desde os triciclos ou quadriciclos até o.s ônibus.

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Claims

Reivindicações

1. Suspensão independente para veiculo (10) compreendendo um suporte (22) destinado a suportar uma roda Ny), um amortecedor (12) conectado a uma extremidade inferior do mesmo ao suporte (22), e uma pluralidade de braços e/ou hastes (14, 24) conectadas em um lado da carroceria do veiculo (B) e, do outro Iado, ao suporte (22), caracterizada pelo fato de compreender ainda: - meios de articulação (30; 34) interpostos entre o amortecedor (12) e o suporte (22) para perm itir que esses dois componentes rotacionem um em relação ao outro sobre um eixo de articuiação (H), o qual é orientado de modo a formar um ângulo agudo lO com a horizontal, e - meios de controle de esforço de torção (32; 34; 34, 70) interpostos entre o amortecedor (12) e o supode (22) para controlar a rigidez de torção da conexão articulada entre esses dois componentes em torno do eixo de articulação (H).

2. Suspensão, de acordo com a reivindicação 1, l5 caracterizada pelo fato de que o eixo de articulação (H) encontra-se substancialmente em um plano vertical transversal.

3. Suspensão, de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de-que o eixo de-articulação (H) ·é-orientado horizontalmente.

4. Suspensão, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações 1 a 3, caracte.rizada pelo fat.o_d_e que o dito cQntro|e de rigidez_d_e torção têm uma característica de rigidez não-linear.

5. Suspensão, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que os ditos meios de articulação incluem um rolamento ou mancal (30), o eixo de articulação (H) sendo definido pelo eixo do rolamento (30).

6. Suspensão, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações de 1 a 4, na qua! os ditos meios de articulação incluem um par de buchas de borracha (30) dispostas com seu próprios eixos alinhados um com o outro, o eixo de articulação (H) sendo definido pelo eixo comum das buchas ( 30).

7. Suspensão, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que os ditos meios de articulação incluem um par de articulações esféricas (30), o eixo de articulação (H) sendo definido pelo eixo que passa pelo centro das articulações esféricas (30).

8. Suspensão, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que os ditos meios de articulação incluem um ou mais membros de pIaca flexivel (30; 34), o eixo de articulação (H) sendo definido pelo eixo de flexão do(s) dito(s) membro(s) de placa(s) (30).

9. Suspensão, de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato na qual os ditos meios de controle de rigidez de torção incluem ao menos um membro (32; 34: 34, 70) espaçado a partir do eixo de articulação (H) e adaptado para fornecer uma rigidez de translação atuando 5 tangencialmente em relação ao tal eixo.

10. Suspensão, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que os ditos meios de controle de rigidez de torção incluem uma bucha de borracha (32) orientada de tal forma que seu eixo intercepte o eixo de articulação (H). 10 11. Suspensão, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que os ditos meios de controle de rigidez de torção incluem - uma haste de conexão (32) conectada em uma extremidade do amortecedor (12) e na extremidade oposta ao suporte (22).

E

12. Suspensão, de acordo com uma qualquer dentre as 15 reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que os ditos meios de articulação e os ditos meios de controle de rigidez de torção são incorporados em um único ·' componente (34). h P ~ . _ ._ " -=- " " - - 13z— Suspensão, -de acordo com a "reivm'drcação"12, "" " caracterizada pelo fato de que o dito único componente (34) é uma bucha elíptica ou 20 uma bucha plana.

m- L.

., 14. Suspensão, _de acordo .com a —reivindicação—l 3, — caracterizada pelo fato de que o corpo externo (38) da bucha ejíptica (34) forma um par de projeções de fim de curso (56) as quais são dispostas em Iados opostos do suporte (22) ou do amottecedor (12) e são dotadas em seus Iados intemos com amortecedores 25 de borracha (54), de modo a limitar o deslocamento angular relativo entre o amortecedor (12) e o suporte (22).

15. Suspensão, de acordo com " a reivindcação 12, caracterizada pelo fato de que o dito único componente (34) é uma bucha plana,

16. Suspensão, de acordo com a reivindicação 8, 30 caracterizada pelo fato de compreender um membro da pIaca flexivel (34) situado substancialmente em um plano vertical transversal e rigidamente conectado em sua extremidade superior ao suporte (22) e na sua extremidade inferior ao amortecedor (12), sendo que os ditos meios de controle de rigidez de torção incluem uma bucha de borracha (70) cujo eixo é espaçado do membro de placa flexível (34) e é orientado 35 paralelamente ao eixo de articulação (H), a bucha (70) dotada de um corpo externo o qual é rigidamente conectado ao suporte (22) e um corpo interno o qual é rigidamente conectado ao amortecedor (12).

17. Suspensão, de acordo com a reivindicação 8,

caracterizada pelo fato de compreender um membro de placa flexivel (34) situado substancialmente em um plano vertical transversal e rigidamente conectado em sua extremidade superior ao suporte (22) e na sua extremidade inferior ao amortecedor (12), sendo que os ditos meios de controle de rigidez de torção incluem um par de membros 5 projetantes inferiores (78), os quais são rigidamente conectados à extremidade inferior do membro de placa flexível (34) e se estendem para cima em lados opostos deste membro, um par de membros projetantes superiores (80), os quais são rigidamente conectados à extremidade superior do membro de placa flexível (34) e se estendem em lados opostos deste membro, e um par de amortecedores de borracha (54) interpostos entre os pares 10 de superficies projetantes horizontais (82, 84) dos membros projetantes inferiores e superiores (78, 80) os quais são frontais e espaçados de dois em dois. r

18. Suspensão, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações 1 a 17, caracterizada pelo fato de compreender um braço de controle « inferior (14) dotado de um par de pontos de fixação transversal internos (16, 18) para a 15 conexão articulada à carroceria do veículo (B) e um ponto de fixação transversal externo (20) para a conexão articulada com o suporte (22), e uma haste de direçào (24) dotada - " - '- - - com um ponto de fixaç_ão _transYerLa| interno (26) para a conexão com-o mecanismo de controle de direção do veículo e um ponto de fixação transversal externC (Z8) para a " conexão articulada ao suporte (22). 20 19- Suspensão, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações de 1 a"17: caráetéíizàdapé|o "fatÕ dê Com"préènder"um par de hastes - =- r transversais e uma haste longitudinal, cada uma das quais é articulãda em um í extremidade no suporte (22) e é destinada a ser articulada na extremidade oposta à . carroceria do veículo (B). 25 20. Veiculo, em particular veiculo motorizado, triciclo, quadriciclo, veiculos industriais leves, veículos industriais ou ônibus, caracterizado pelo fato de compreender uma suspensão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19.

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