ES2316316A1

ES2316316A1 - Sistema de suspension.

Info

Publication number: ES2316316A1
Application number: ES200802372A
Authority: ES
Inventors: Cesar Rojo Vidal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2028-08-07
Also published as: ES2316316B1

Abstract

Sistema de suspensión para vehículos de al menos dos ruedas, que comprende un amortiguador lineal y una estructura basculable respecto del chasis del vehículo formada por al menos dos varillas unidas en ángulo, cuyo vértice soporta el eje de una rueda y cuyos extremos libres están unidos al chasis mediante respectivos elementos de unión superior e inferior, respectivamente, ambos de configuración triangular. El elemento de unión superior está unido articuladamente al chasis del vehículo por un primer vértice, unido articuladamente a un extremo del amortiguador por un segundo vértice y unido articuladamente a un extremo libre de la estructura basculable por su tercer vértice. El citado elemento de unión inferior está unido articuladamente al chasis del vehículo por un primer vértice, unido al otro extremo del amortiguador por un segundo vértice y unido articuladamente al otro extremo libre de la estructura basculable por su tercer vértice.

Description

Sistema de suspensión.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de suspensión para vehículos de al menos dos ruedas, especialmente apto para bicicletas, de los que comprenden al menos una estructura rígida basculable respecto del chasis del vehículo y un amortiguador.

Antecedentes de la invención

Desde hace muchos años se han desarrollado todo tipo de sistemas de suspensiones para bicicletas, los cuales inicialmente tenían como único objetivo minimizar los efectos de los baches del terreno en el ciclista.

A parte de dichos sistemas, en el sector de la alta competición, se conoce otro tipo de suspensiones que tienen por objeto superar otro tipo de inconvenientes, como por ejemplo el efecto indeseado producido por la suspensión cuando el ciclista aplica su fuerza sobre los pedales o el efecto de balanceo (conocido como squat, término que se utilizará en adelante), que ocasiona una compresión o descompresión de la suspensión que comporta una innecesaria pérdida de la energía aplicada en el pedaleo y por lo tanto que la eficacia del sistema de suspensión sea menor. De hecho el efecto squat se puede cuantificar de la siguiente manera:

Primero, a partir del esquema de una bicicleta 2 (ver Fig. 1), se traza una línea horizontal LH a la altura del centro de gravedad del sistema, en este caso la bicicleta 2 más el ciclista, no representado. A continuación se traza una línea vertical LV que pasa por el eje de la rueda delantera 22 de la bicicleta 2 y perpendicular a la citada línea del centro de gravedad. Así se obtiene una intersección entre ambas líneas que nos indica el punto del 100% de anti-squat, es decir, el punto ideal en el que el pedaleo del ciclista no afecta a la compresión o descompresión del sistema de suspensión. Por encima de este punto en la línea vertical se produce un valor superior al 100% de anti-squat, es decir, situación en el que la suspensión se descomprime (se extiende) al aplicarse la fuerza del pedaleo en la bicicleta. Contrariamente, por debajo del punto de 100% de anti-squat se produce un valor inferior al 100% de anti-squat, es decir, situación en este caso en el que la suspensión se comprime.

Seguidamente se debe encontrar una línea oblicua LO que intersecciona con la línea vertical, anteriormente descrita, para saber el porcentaje de anti-squat en cada punto de un sistema de suspensión. Siendo así, se traza otra línea alineada LA con el tiro de la cadena de la bicicleta 2 y otra línea oblicua LO' que une el eje de rotación de la rueda trasera 21 con el centro de rotación instantáneo del elemento basculante, produciéndose así una intersección que define un punto en la línea oblicua LO que definirá el porcentaje de squat. El otro punto que define dicha la línea oblicua LO es el punto en el que la rueda trasera 21 entra en contacto con el suelo, formándose así dicha línea LO que indica el porcentaje de anti-squat disponible en ese momento y para este desarrollo en concreto, ya que el anti-squat es dependiente de la posición del sistema de suspensión y del desarrollo del conjunto, es decir, del diámetro del plato y los piñones, con lo que dicha línea oblicua LO variará según el sistema escogido, el ciclista y demás variables.

Utilizando estos desarrollos se han dado a conocer múltiples sistemas que intentan minimizar dicho efecto de balanceo de la suspensión o squat, denominados sistemas anti-squat, como por ejemplo el caso del sistema descrito en la patente US6488301 que persigue una solución para minimizar el efecto squat pero de manera errónea utilizando la tensión de la cadena para contrarrestar el movimiento de la suspensión, ocasionándose un defecto denominado pedal kickback, que produce una tensión en la cadena que el ciclista nota a través de los pedales. De hecho, en esta patente se pretende conseguir una trayectoria del eje de la rueda trasera en forma de S con objeto de minimizar el efecto de balanceo de la suspensión, pero en ningún caso se han tenido en cuenta primero el estudio de anti-squat para minimizar este balanceo.

Otro ejemplo de este tipo de sistemas de suspensión, que tienen como objetivo solventar los efectos producidos por el pedaleo del ciclista, es el documento US20070024022. En dicho documento se describe un sistema de suspensión para una bicicleta que comprende un cuadro, un triángulo basculante, unos elementos de unión de dicho cuadro y triángulo basculante y un amortiguador. Mediante este sistema se consigue un comportamiento de la suspensión que parte inicialmente de un valor de anti-squat superior al 100% y va disminuyendo a continuación, de modo que la curva de squat tiene una pendiente negativa en el principio del recorrido de la suspensión y al final del recorrido, cuyo valor absoluto es inferior al de la pendiente de la curva en las posiciones intermedias del recorrido de la suspensión. Aún así, este sistema adolece del inconveniente de que para conseguir un valor de squat adecuado el SAG (a continuación se explicará que se entiende por SAG) que se ha de usar es muy crítico en el funcionamiento, y el uso de un SAG no adecuado hace que el sistema ya no funcione correctamente. En este sistema de suspensión el tanto por ciento de squat disminuye en todo momento de modo que se ha de partir siempre de un porcentaje de anti-squat siempre superior al 100%, con lo que si el ciclista cambia su posición encima de la bicicleta, como puede darse cuando se pedalea de pie y se pone más peso sobre el tren delantero, el SAG varía y hace funcionar el sistema de suspensión por encima del 100% de anti-squat, haciendo que éste no trabaje de forma correcta. También la modificación de los ajustes estándar de un SAG dado por el fabricante, por ejemplo cuando el piloto prefiere utilizar una suspensión más blanda o más dura dependiendo del tipo de conducción que realice o de sus gustos personales, puede producir el uso de un SAG no correcto afectando al comportamiento total del sistema de suspensión de la bicicleta haciendo que ésta no trabaje de forma correcta y comprometiendo el confort del ciclista y la eficiencia del sistema de suspensión, teniendo éste que escoger entre un funcionamiento óptimo o un ajuste que sea de su agrado.

Se entiende por SAG el recorrido muerto que tiene un amortiguador o sistema de suspensión una vez el piloto o conductor está subido en el vehículo, bicicleta. Dependiendo de la dureza del amortiguador éste puede ser mayor o menor, aunque normalmente suele ser entre un 25% y un 35% del recorrido total del sistema de suspensión. El SAG sirve para definir la posición de reposo de la bicicleta con el piloto sobre la bicicleta y por lo tanto para calcular el anti-squat del sistema, dado que esa es la posición para el estudio del comportamiento del sistema y la que más tarde el fabricante recomendará como SAG óptimo para el perfecto funcionamiento de su particular sistema. Este porcentaje varía dependiendo del fabricante que determina estos valores o rangos de porcentaje en función de sus ingenieros, sus probadores y según cada marca y/o modelo de bicicleta según su recorrido de suspensión.

Como se puede comprobar todavía no se ha logrado una solución total que permita solventar a la vez todos los inconvenientes mejorando el comportamiento global del sistema de suspensión. De hecho, por ahora los sistemas de suspensión son muy críticos en el ajuste y el rango de funcionamiento ideal es muy pequeño, (aproximadamente el funcionamiento óptimo está entre un 90 y 110% de anti-squat).

Por todo ello, se hace necesario un sistema de suspensión de este tipo que tenga por objeto llegar a una solución de compromiso que permita ampliar este rango de funcionamiento de la suspensión y poder así solucionar los problemas antes mencionados sin afectar a otras variables del sistema.

Explicación de la invención

El sistema de suspensión para vehículos de al menos dos ruedas objeto de la presente invención, es de los especialmente aptos para bicicletas y comprende al menos una estructura rígida basculable formada por al menos dos varillas solidariamente unidas en ángulo, cuyo vértice soporta el eje de la rueda trasera del vehículo y cuyos extremos libres están unidos al chasis del vehículo mediante respectivos elementos de unión superior e inferior, respectivamente, y un amortiguador lineal.

En esencia, el sistema de suspensión se caracteriza porque el elemento de unión superior tiene una configuración triangular en el que un primer vértice está unido articuladamente al chasis del vehículo, un segundo vértice está unido articuladamente a un extremo del amortiguador y un tercer vértice está unido articuladamente a la estructura rígida basculable; y porque el elemento de unión inferior también tiene una configuración triangular en la que un primer vértice está unido articuladamente al chasis del vehículo, un segundo vértice está unido al otro extremo del amortiguador y un tercer vértice está unido articuladamente a la estructura rígida basculable.

Ventajosamente, con este sistema de suspensión se consigue optimizar la energía introducida en la bicicleta por el ciclista, minimizando al máximo las pérdidas ocasionadas en el pedaleo. Además, con este nuevo sistema, se aumenta el rango de ajuste de la suspensión de manera que la posición del ciclista sobre la bicicleta y su ajuste no sean tan críticos, consiguiéndose una bicicleta mucho más polivalente. Con lo que el valor de SAG se hace menos restrictivo que en otros sistemas conocidos abriendo el rango de ajustes que el usuario puede realizar.

Según otra característica de la invención, los dos extremos del amortiguador son susceptibles de modificar su posición relativa respecto al centro geométrico del amortiguador, siendo el amortiguador susceptible de comprimirse simultáneamente por sus dos extremos.

Provechosamente, con esta disposición del amortiguador en el que el amortiguador es susceptible de comprimirse por los dos extremos simultáneamente, se consigue que el amortiguador se desplace en menor medida, dado que el desplazamiento en cada extremo del amortiguador es mucho menor que los conocidos hasta el momento disminuyendo las inercias asociadas al sistema, reaccionando éste de manera más suave a las variaciones del sistema y facilitándose mejoradamente la absorción de los impactos debido a que los extremos del amortiguador están sometidos a unas aceleraciones menores; es decir, según la fórmula F=m\cdota a igual masa si la aceleración es menor la fuerza necesaria también disminuye, con lo que queda patente que disminuir el movimiento relativo del amortiguador supone un clara ventaja contra uno que únicamente lo comprime por un extremo.

De acuerdo con una realización preferida, el movimiento relativo de los dos extremos del amortiguador al comprimirse está comprendido en un rango entre un 50/50% para cada extremo y 60/40% para cada extremo.

Ventajosamente con este sistema se consigue una compresión del amortiguador más equilibrada para cada extremo como se ilustrará más adelante en las Figs. 2 y 3a a 3c para el margen del 50/50%, llegando incluso a un 60/40% en el peor de los casos en las Figs. 4 y 5a a 5c, con lo que se minimizan al máximo las posibles aceleraciones en cada extremo del amortiguador.

De acuerdo con otra característica de la invención, el centro instantáneo de rotación de la estructura rígida basculable, definido por la intersección de la prolongación de una línea imaginaria que une el primer y el tercer vértice del elemento de unión superior y la prolongación de otra línea imaginaria que une el primer y el tercer vértice del elemento de unión inferior, describe una trayectoria que tiene al principio del recorrido, partiendo de una posición de reposo del vehículo sin carga, una tramo ascendente, el valor absoluto de cuya pendiente decrece paulatinamente hasta el punto de SAG [recorrido muerto de la suspensión cuando el ciclista está subido en ella] a partir del cual se inicia un tramo descendente hasta el final del recorrido de la suspensión, que corresponde con la máxima compresión del amortiguador.

Mejoradamente, con este comportamiento del sistema de suspensión se consigue una respuesta óptima de anti-squat que crece al inicio, desde la posición inicial del sistema sin carga hasta la posición de reposo con el ciclista encima de la bicicleta, también denominado tramo de recorrido muerto por el peso del piloto, para decrecer hasta llegar al final del recorrido. Siendo así, se consigue además una respuesta al principio del 80% del anti-squat para pasar a un 100%, en el que la suspensión se encuentra en equilibrio y compensa totalmente la fuerza del pedaleo. Es decir, con esto se consigue que el rango de uso del sistema de suspensión sea más amplio y no sea tan crítico con el SAG como lo son los sistemas conocidos hasta el momento en los cuales con una variación de la posición del ciclista, como puede ser al subir por una rampa con mucha inclinación, éste ha de poner más peso sobre la rueda delantera para que ésta no se despegue del suelo haciendo que sobre la suspensión posterior recaiga menos peso, con lo que el SAG se ve afectado y el sistema de suspensión ya no trabaja dentro del rango ideal de funcionamiento haciendo que la suspensión balancee.

De acuerdo con una realización preferida, la prolongación de la línea imaginaria que une el primer y el tercer vértices del elemento de unión inferior forma un ángulo entre 30º y 90º con respecto a una línea vertical que pasa por el primer vértice del elemento de unión inferior. Además, la prolongación de la línea imaginaria que une el primer y el tercer vértices del elemento de unión superior forma un ángulo entre -50º y 10º con respecto a una línea vertical que pasa por el primer vértice del elemento de unión superior.

De acuerdo con otra característica de la invención, el centro instantáneo de rotación de la estructura rígida basculable está ubicado entre una línea vertical que pasa por el eje de la caja de pedales y la rueda delantera del vehículo.

Según otra característica de la invención, el primer vértice del elemento de unión superior define el eje de rotación para dicho elemento de unión, de modo que dicho elemento de unión superior rota siempre en sentido contrario al de avance de las ruedas del vehículo cuando se comprime, y siempre en sentido contrario cuando el amortiguador se expande. El citado primer vértice del elemento de unión superior se encuentra por delante de una línea vertical que pasa por el eje de la caja de pedales, es decir, entre dicha línea y la rueda delantera del vehículo.

De acuerdo con otra característica de la invención, el primer vértice del elemento de unión inferior define el eje de rotación para dicho elemento de unión, de modo que dicho elemento de unión inferior rota siempre en sentido contrario al sentido de giro del elemento de unión superior cuando el amortiguador se comprime y se expande. El citado primer vértice del elemento de unión inferior se encuentra alineado con respecto a una línea vertical que pasa por el eje de la caja de pedales o entre dicha línea y la rueda trasera del vehículo.

De acuerdo con otra característica de la invención, el sistema se caracteriza porque la curva de anti-squat tiene esencialmente la forma representada en la Fig. 19. En concreto, la curva anti-squat tiene una forma en la que se distinguen un primer punto A, que ejemplifica el inicio de la curva; un segundo punto B, que ejemplifica el punto de SAG; un tercer punto C, que ejemplifica un punto justo después del SAG; y un cuarto punto D, que ejemplifica el final del recorrido de la suspensión; en los que en el primer punto A se define una línea tangente que determina una pendiente positiva cuyo valor disminuye hasta un valor cero a medida que el porcentaje total de recorrido de la suspensión se acerca al valor del segundo punto B, y a partir del cual el valor de la pendiente es negativo y disminuye hasta alcanzar el 100% del valor total del recorrido de la suspensión.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, distintas formas de realización del sistema de suspensión según la invención. En dichos dibujos,

la Fig. 1 es una vista esquemática que muestra como se encuentra el punto de squat en una bicicleta;

la Fig. 2 muestra una vista esquemática del sistema de suspensión según la invención para un primer ejemplo de realización;

las Figs. 3a, 3b y 3c son vistas esquemáticas parciales de tres diferentes instantes en el recorrido del sistema de suspensión de la Fig.2;

la Fig. 4 muestra una vista esquemática del sistema de suspensión según la invención para un segundo ejemplo de realización;

las Fig. 5a, 5b y 5c son vistas esquemáticas parciales de tres diferentes instantes en el recorrido del sistema de suspensión de la Fig.4;

las Figs. 6a, 6b, 6c y 6d son sendas vistas en perspectiva de una bicicleta que lleva incorporada un sistema de suspensión según la invención en posición de mínima compresión;

las Figs. 7a, 7b, 7c y 7d son respectivas vistas en perspectiva de la bicicleta de las Figs. 6a a 6d en posición de máxima compresión;

las Figs. 8, 9, 10 y 11 son distintas gráficas de diferentes variables que definen el comportamiento del sistema de suspensión de la invención para el ejemplo representado en la Fig.2;

la Fig. 12 es la tabla de valores de las variables correspondientes que definen las gráficas de las Fig. 8, 9, 10 y 11;

las Figs. 13, 14, 15 y 16 son distintas gráficas de diferentes variables que definen el comportamiento del sistema de suspensión de la invención para el ejemplo representado en la Fig.4;

la Fig. 17 es la tabla de valores de las variables correspondientes que definen las gráficas de las Figs. 13, 14, 15 y 16;

las Fig. 18 y 19 son sendas gráficas de la curva anti-squat característica del sistema de suspensión según la invención;

las Figs. 20 y 21 son una gráfica y un esquema, respectivamente, del efecto producido en la tensión de la cadena según el sistema según la invención; y

la Fig. 22 es una vista esquemática parcial de la variación de ángulos \alpha y \beta según el ejemplo de la Fig.2 y las Figs. 3a, 3b y 3c.

Descripción detallada de los dibujos

Tal y como se aprecia en los ejemplos de la Fig. 2 y la Fig. 4, el sistema de suspensión 1 está instalado en sendas bicicletas 2 de descenso y cross country, respectivamente.

Para cada una de ellas, el sistema de suspensión 1 comprende dos estructuras rígidas basculables 4 (en correspondientes laterales de la rueda trasera 21) respecto al cuadro o chasis 3 de la bicicleta 2, formadas por dos barras o varillas 4a y 4b solidariamente unidas en ángulo, cuyos vértices soportan correspondientes extremos del eje de la rueda trasera 21 de la bicicleta 2 y cuyos extremos libres están unidos al chasis 3 de la bicicleta 2 mediante respectivos elementos de unión superior e inferior 5 y 6, respectivamente. Además, el sistema de suspensión 1 está provisto de un amortiguador 7.

Los elementos de unión superior 5 e inferior 6 del sistema de suspensión 1 según las vistas en detalle de las Figs. 3a, 3b y 3c de la bicicleta 2 representada en la Fig. 2 y las Figs. 5a, 5b y 5c de la bicicleta 2 representada en la Fig. 4, son de configuración triangular y están vinculados con el chasis 3, las estructuras rígidas basculables 4 y el amortiguador 7 de una forma particular, tal como se describe a continuación.

El elemento de unión superior 5 tiene una disposición particular en el conjunto del sistema de suspensión 1 en la que el primer vértice 5a está unido articuladamente al chasis 3, el segundo vértice 5b está unido articuladamente a un extremo 7a del amortiguador 7 y el tercer vértice 5c está unido articuladamente a la estructura rígida basculable 4. Análogamente, el elemento de unión inferior 6 también tiene una disposición particular en la que el primer vértice 6a está fijado articuladamente al chasis 3 de la bicicleta 2, el segundo vértice 6b está unido al otro extremo 7b del amortiguador 7 y el tercer vértice 6c está unido articuladamente a la estructura rígida basculable 4.

Por otro lado, el amortiguador 7 está anclado a dichos elementos de unión 5 y 6 por sus extremos 7a y 7b, de modo que el segundo vértice 5b del elemento de unión superior 5 está unido al extremo 7a del amortiguador 7 y el segundo vértice 6b del elemento de unión inferior 6 está unido al extremo 7b del amortiguador 7.

Mediante está disposición del amortiguador 7, se permite que dichos extremos 7a y 7b puedan modificar su posición relativa respecto al centro geométrico del amortiguador 7 comprimiéndose el amortiguador 7 simultáneamente por los dos extremos 7a y 7b a lo largo de todo el recorrido de la suspensión, entendiéndose como el recorrido de la suspensión el conjunto de diferentes posiciones que pueden adoptar todos los elementos del sistema de suspensión 1 de la invención desde la posición de reposo y sin carga de la bicicleta, pasando por la situación de reposo con el ciclista en la bicicleta (posición SAG) y la superación de baches, hasta la situación de máxima compresión del amortiguador 7 ó carrera máxima.

El movimiento relativo de los dos extremos 7a y 7b del amortiguador 7 al comprimirse consigue una compresión del amortiguador 7 del 50/50% para cada extremo como se ilustrará más adelante en las Figs. 2 y 3a a 3c para el ejemplo de la bicicleta 2 de descenso, llegando incluso a un 60/40% en el peor de los casos en las Figs. 4 y 5a a 5c del ejemplo de la bicicleta 2 de cross country, con lo que se minimizan al máximo las posibles aceleraciones en cada extremo 7a ó 7b del amortiguador 7 e independientemente de si el extremo superior 7a o inferior 7b es el que se desplaza en mayor medida.

En las Figs. 3a, 3b y 3c se representan tres instantes diferentes del recorrido de la suspensión para la bicicleta 2 de descenso representada esquemáticamente en la Fig. 2, en concreto, en la Fig. 3a se representa la situación inicial, mínima compresión, en la Fig. 3b se representa la situación de SAG (situación de reposo con el ciclista en la bicicleta) y en la Fig. 3c se representa la situación final del recorrido y de máxima compresión del amortiguador 7.

Análogamente a las Figs. 3a a 3c, en las Figs. 5a, 5b y 5c se representan la situación inicial, mínima compresión, la situación de SAG y la situación final del recorrido, respectivamente, para la bicicleta 2 de cross country representada en esquemáticamente en la Fig. 4.

Además de representarse en dichas figuras los elementos que configuran el sistema de suspensión 1, se ha señalado el centro instantáneo de rotación I de la estructura rígida basculable 4 que describe en el tiempo y en el transcurso de todo el recorrido de la suspensión una trayectoria T. El citado centro instantáneo de rotación I está delante de una línea vertical 30 que pasa por el eje de la caja de pedales, es decir, entre dicha línea vertical 30 y la rueda delantera 22 de la bicicleta 2. Dicha trayectoria T viene definida por la intersección de la prolongación de una línea imaginaria 8 que une el primer 5a y el tercer 5c vértices del elemento de unión superior 5 y la prolongación de otra línea imaginaria 9 que une el primer 6a y el tercer 6c vértices del elemento de unión inferior 6. En concreto, dicha trayectoria T tiene una forma que viene definida por un tramo ascendente al principio del recorrido (Fig. 3a y 5a), partiendo de una posición de reposo del vehículo sin carga, el valor absoluto de cuya pendiente decrece paulatinamente hasta el punto de SAG (Fig. 3b y 5b) a partir del cual se define otro tramo, un tramo descendente, hasta alcanzar el final del recorrido de la suspensión (Fig. 3c y 5c).

Tal y como se representa en al Fig. 22, la línea imaginaria 9 del elemento de unión inferior 6 que forma un ángulo \alpha entre 30º a 90º con respecto a una línea vertical 66 que pasa por el primer vértice 6a del elemento de unión inferior 6. En concreto, en el ejemplo representado en la Fig. 22, que ejemplifica el caso de la Fig. 2 en sus distintos instantes reflejados también en las Figs. 3a a 3c, el ángulo \alpha tiene un valor de 33º, 49º y 87º para la situación de la Fig. 3a, 3b y 3c, respectivamente, que se corresponden a la situación inicial, a la situación de SAG y a la situación final del recorrido de la suspensión.

Además, en la misma Fig. 22 se representa la línea imaginaria 8 del elemento de unión superior 5 que forma un ángulo \beta entre -50º a 10º con respecto a una línea vertical 55 que pasa por el primer vértice 5a del elemento de unión superior 5. En concreto, el ángulo \beta tiene para este ejemplo un valor de 8º, -4º y -29º para la situación de la Fig. 3a, 3b y 3c, respectivamente, que se corresponde a la situación inicial, a la situación de SAG y a la situación final del recorrido de la suspensión.

En las mismas Figs. 2, 3a a 3c, 4 y 5a a 5c, se ha representado con la letra F el arco que define el recorrido del eje de rotación de la rueda trasera 21 durante todo el recorrido de la suspensión y que encuentra su centro sobre la trayectoria T, el centro del arco en cada momento es el punto I. Este define un arco de radio y centro variable (punto I sobre la trayectoria T) durante el movimiento de la suspensión desde su posición de mínima compresión hasta el punto de máxima compresión siguiendo de la manera más precisa posible el movimiento ideal de la cadena, por el cual ésta no vería afectada su longitud y no variaría su longitud.

Según esta evolución del centro de rotación instantáneo I del triángulo basculable 4, posible gracias a la disposición de los elementos de unión superior 5 y inferior 6 conjuntamente con la característica asociada a la amortiguación del amortiguador 7 que permite su amortiguación por ambos extremos 7a y 7b simultáneamente, se consigue que, aunque al inicio no haya un valor de tanto por ciento de squat elevado, se vaya incrementando durante el inicio del recorrido de la suspensión y después disminuya consiguiendo de dicha manera que el valor de anti-squat nunca pueda ser superior al 100% aunque el ciclista endurezca la suspensión o varíe la posición (la cual ocasionará una variación en la línea LH representada en la Fig. 1, y por consecuencia una variación en el valor de squat) sobre la bicicleta, de manera que el comportamiento de la suspensión siempre se encuentre dentro de un rango de anti-squat donde al ciclista no le sea posible sentir el balanceo de la suspensión.

De este modo, se logra pasar dos veces por los mismos valores de squat (ver Fig. 18 y 19), haciendo que el rango de funcionamiento del sistema en valores efectivos de anti-squat sea mucho mayor al no estar limitado a situaciones puntuales como en otros sistemas, es decir, aquí los valores están duplicados dado que la curva anti-squat crece y decrece pasando dos veces por los mismos valores, mejorándose así la respuesta total del sistema de suspensión
1.

Por otro lado e independientemente del nivel de anti-squat, que mantiene un mínimo efecto de la pedalada sobre la suspensión, la suspensión mantiene un endurecimiento al final del recorrido (el ratio de la suspensión va decreciendo a medida que se llega al final del recorrido, ver Figs. 8 y 13) para evitar indeseados topes del amortiguador 7 al llegar al final de su recorrido, haciendo posible de esta manera el poder utilizar un amortiguador 7 con una dureza menor con lo que todas las piezas de la bicicleta 2 se ven sometidas a menores esfuerzos de fatiga.

De hecho, este sistema de suspensión 1 se adapta específicamente según el tipo de amortiguador 7 a utilizar, ya que evidentemente no es el mismo comportamiento el de un amortiguador 7 de un muelle metálico, comportamiento lineal, que el de un amortiguador 7 de un elemento amortiguador de aire, comportamiento muy progresivo, ni tampoco es la misma longitud y recorrido del amortiguador 7, dado que existen diferentes medidas dependiendo del ratio medio que se quiera obtener y del recorrido final que se quiera obtener. Además, el ratio de la suspensión también se puede adaptar a cada tipo de sistema de suspensión 1 y al uso que esté dirigido, no comportándose de igual manera un sistema pensado para una bicicleta 2 para el descenso (Fig. 2, 3a a 3c, 6a a 6d y 7a a 7d) que uno pensado para el enduro y el cross country (Fig. 4 y 5a a 5c). Por ejemplo, en la Fig. 8 y en la Fig. 13 se representan respectivamente el ratio de suspensión para la bicicleta 2 de descenso y la bicicleta 2 de cross country.

Además, para la bicicleta 2 de descenso y para la bicicleta 2 de cross country se representan en las Figs. 12 y 17, respectivamente, la tabla de valores correspondientes al ratio y otras variables que definen el comportamiento del sistema de suspensión 1 para dichas bicicletas 2, y que determinan una serie de gráficas en las que las Figs. 10 y 15 es la gráfica que representa el valor de anti-squat a lo largo de todo el recorrido de la suspensión, las Figs. 8 y 13 es la mencionada gráfica del ratio de la suspensión [que se cuantifica de la siguiente manera: el ratio es igual a la división de la variación del recorrido de la rueda trasera 21 respecto de la variación del recorrido del amortiguador 7, cuyo valor crece en la primera parte del recorrido, para pasar por un punto neutro y entonces decrecer hasta el final del recorrido]; las Figs. 9 y 14 son el recorrido que sigue el eje de la rueda trasera de la bicicleta 2; y las Figs. 11 y 16 son la variación de la longitud de la cadena que se calcula restando la extensión de la cadena en el sistema de suspensión al valor de la extensión ideal que debería tener la cadena para que ésta fuera nula, con esto se obtiene un diferencial igual a la longitud de la tensión de la cadena a partir del cual puede determinarse si el sistema al comprimirse tendrá o no un efecto de retroceso en los pedales al coger un bache (el ya comentado pedal kickback).

Tal y como se representa en la Fig. 3a mediante las flechas F5 y F6, los elementos de unión superior 5 y inferior 6, rotan en sentido opuesto en todo el recorrido de compresión de la suspensión del sistema de suspensión 1. Según este sistema de suspensión 1, el primer vértice 5c del elemento de unión superior 5, que define el eje de rotación para dicho elemento de unión superior 5, rota en sentido contrario al de avance de las ruedas desde la posición de reposo de la bicicleta sin carga, mínima compresión del amortiguador 7 (ver Fig. 3a), hasta el final del recorrido de la suspensión, máxima compresión (ver Fig. 3c), pasando por la posición de SAG (ver Fig. 3b) y en sentido contrario cuando la suspensión vuelve a su situación inicial. Contrariamente, el primer vértice 6a del elemento de unión inferior 6, que define el eje de rotación para dicho elemento de unión inferior 6, rota en sentido contrario al del elemento de unión superior 5 desde la posición de reposo de la bicicleta sin carga (mínima compresión del amortiguador) hasta el final del recorrido de la suspensión (máxima compresión) y en sentido contrario cuando la suspensión vuelve a su situación inicial.

Se puede decir pues que el elemento de unión superior 5 y el elemento de unión inferior 6 contra rotan al comprimirse el amortiguador 7, desde la posición de mínima compresión del amortiguador 7 hasta la posición de máxima compresión, y en sentidos opuestos cuando el amortiguador 7 retorna extendiéndose de la posición de máxima compresión hasta la posición de mínima compresión. En las Figs. 4a, 4b, 4c y 4d se representa para una mayor compresión de la invención un ejemplo de realización en tres dimensiones de la bicicleta 2 de descenso en el que el amortiguador 7 está en la posición inicial de mínima compresión, y en las Figs. 5a, 5b, 5c y 5d se muestra la misma bicicleta 2 que las Figs. 4a a 4d en posición de máxima compresión del amortiguador 7. En las Figs. 6a y 6d en tres dimensiones también se puede observar que, además de las varillas 4a y 4b que forman la estructura rígida basculable 4, se prevé una tercera varilla 4c que complementa la resistencia de toda la estructura y que configura una estructura en forma triangular.

Siendo así, el comportamiento global del sistema de suspensión 1 define una curva característica de la evolución del anti-squat (Fig. 18) que permite un rango de funcionamiento más amplio del sistema de suspensión 1.

Conviene mencionar que, ventajosamente, con este sistema de suspensión 1 se consigue reducir los efectos de la extensión de la cadena, creando un efecto denominado "pedal kickback", (ver Figs. 11, 16 y 20) que ocasionan que cuando se pasa por un bache el movimiento de la rueda se separa de la trayectoria ideal de la cadena creando una tensión en la cadena que hace retroceder las bielas, o elementos de unión 5 ó 6. De hecho, el pedal kickback ocurre en sistemas en que la rueda trasera 21 se aleja del cuadro al comprimirse el amortiguador 7 y la cadena consecuentemente se estira creando este efecto. Esto ocurre por ejemplo en el sistema descrito en la patente US6488301, citada en los antecedentes de la presente invención, en el que se creía que utilizando una trayectoria de rueda en forma de S, en que ésta se alejara en gran medida de la trayectoria ideal de la cadena, se conseguiría que la tensión de la cadena bloquease el sistema haciendo que éste no se comprimiera, lo que en realidad si que puede llegar a pasar pero a costa de sentir este molesto efecto en los pedales denominado pedal kickback o retroceso y que hace que el ciclista no pueda pedalear de manera continua. Pero, por el contrario, debido a que el sistema de suspensión 1 consigue una trayectoria F de la rueda trasera más parecida a la trayectoria ideal F' de la cadena (sobre todo en las primera mitad del recorrido donde el usuario se encontrará aplicando fuerza sobre los pedales) (ver Fig. 21) y que es tangente al plato, se evita el efecto kickback que ocurre en otros sistemas conocidos. En la Fig. 20 se representa el movimiento característico de la rueda trasera 21 con respecto a la caja de pedales de la bicicleta 2.

De forma resumida y a modo de conclusión, se representa en las Figs. 18 y 19 la curva anti-squat característica de este sistema de suspensión 1, en las que se muestra en las abcisas el porcentaje total del recorrido de la suspensión y en las ordenadas el porcentaje total del valor de squat.

Como se observa en la Fig. 18 la curva se inicia en un valor inferior al 100% de anti-squat para luego aumentar al inicio del recorrido y disminuir paulatinamente hasta el final del recorrido de la suspensión, pasando dos veces por los mismos valores de anti-squat con lo que se aumenta el rango de funcionamiento en valores deseados.

Además, en la Fig. 19, se señalan cuatro puntos distintos a lo largo de dicha curva característica del anti-squat del sistema de suspensión 1 que definen, respectivamente:

Un primer punto A al inicio de la curva en el que se traza una línea tangente que determina una pendiente positiva que disminuye su valor hasta cero en el segundo punto B;

Un segundo punto B en la situación de SAG cuya línea tangente determina una pendiente nula (igual a cero) que disminuye hasta valores negativos de pendiente;

Un tercer punto C, justo después del SAG, que ejemplifica una tangente que determina una pendiente negativa cuyo valor absoluto aumenta hasta un valor máximo en el punto D; y

Un cuarto punto D al final de la curva o recorrido de la suspensión que determina una línea tangente, pendiente, de valor máximo y negativo.

Con este sistema se consigue que el anti-squat no solo funcione para un porcentaje X de SAG en el amortiguador, es decir, cuando normalmente se aconseja un 25-30% de SAG en el amortiguador para el funcionamiento óptimo de una bicicleta común, para este sistema según la invención descrita anteriormente este rango se ve ampliado a un 15-40%, comprendiendo en él los valores que suelen ser máximos en otros ajustes de suspensión y ampliándose así la versatilidad del producto con la consecuente mejora para el usuario final de la bicicleta.

Dicho de otro modo, con este sistema de suspensión se consigue el objetivo de hacer que los ajustes estándar de las bicicletas puedan verse duplicados respecto a otros diseños, haciendo que las bicicletas realizadas bajo este sistema de suspensión sean mucho más polivalentes para diferentes tipo de usuarios y condiciones de conducción.

Claims

1. Sistema de suspensión (1) para vehículos de al menos dos ruedas, especialmente apto para bicicletas (2), que comprende al menos una estructura rígida basculable (4) formada por al menos dos varillas (4a y 4b) solidariamente unidas en ángulo, cuyo vértice soporta el eje de una rueda trasera (21) del vehículo y cuyos extremos libres están unidos al chasis (3) del vehículo mediante respectivos elementos de unión superior e inferior (5 y 6), respectivamente, y un amortiguador (7) lineal, caracterizado porque

a) el elemento de unión superior (5) tiene una configuración triangular en la que un primer vértice (5a) está unido articuladamente al chasis del vehículo, un segundo vértice (5b) está unido articuladamente a un extremo (7a) del amortiguador y un tercer vértice (5c) está unido articuladamente a uno de los extremos libres de la estructura rígida basculable; y porque

b) el elemento de unión inferior (6) también tiene una configuración triangular en la que un primer vértice (6a) está unido articuladamente al chasis del vehículo, un segundo vértice (6b) está unido al otro extremo (7b) del amortiguador y un tercer vértice (6c) está unido articuladamente al otro extremo libre de la estructura rígida basculable.

2. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque los dos extremos (7a y 7b) del amortiguador (7) son susceptibles de modificar su posición relativa respecto al centro geométrico del amortiguador, siendo el amortiguador susceptible de comprimirse simultáneamente por sus dos extremos.

3. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el movimiento relativo de los dos extremos (7a y 7b) del amortiguador (7) al comprimirse está comprendido en un rango entre un 50/50% y un 60/40% para cada extremo.

4. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el centro instantáneo de rotación (I) de la estructura rígida basculable (4), que describe una trayectoria (T), se define por la intersección de la prolongación de una línea imaginaria (8) que une el primer (5a) y el tercer (5c) vértices del elemento de unión superior (5) y la prolongación de otra línea imaginaria (9) que une el primer (6a) y el tercer (6c) vértices del elemento de unión inferior (6).

5. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la longitud del amortiguador (7) y las dimensiones de los elementos de unión superior (5) y inferior (6) están adecuadas para que la trayectoria (T) tenga al principio de su recorrido, partiendo de una posición de reposo del vehículo sin carga, un tramo ascendente, el valor absoluto de cuya pendiente decrece paulatinamente hasta el punto de SAG a partir del cual se inicia un tramo descendente hasta alcanzar el final del recorrido de la suspensión, que se corresponde con la máxima compresión del amortiguador.

6. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la prolongación de la línea imaginaria (9) forma un ángulo entre 30º y 90º con respecto a una línea vertical (66) que pasa por el primer vértice (6a) del elemento de unión inferior (6).

7. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la prolongación de la línea imaginaria (8) forma un ángulo entre -50º y 10º con respecto a una línea vertical (55) que pasa por el primer vértice (5a) del elemento de unión superior (5).

8. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el centro instantáneo de rotación (I) está ubicado entre una línea vertical (30) que pasa por el eje de la caja de pedales y la rueda delantera (22) del vehículo.

9. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer vértice (5a) del elemento de unión superior (5) define el eje de rotación para dicho elemento de unión, de modo que dicho elemento de unión superior rota siempre en sentido contrario al de avance de las ruedas del vehículo cuando el amortiguador (7) se comprime, y siempre en sentido contrario cuando el amortiguador se expande.

10. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el primer vértice (5a) del elemento de unión superior (5) se encuentra por delante una línea vertical (30) que pasa por el eje de la caja de pedales, es decir, entre dicha línea y la rueda delantera (22) del vehículo.

11. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer vértice (6a) del elemento de unión inferior (6) define el eje de rotación para dicho elemento de unión, de modo que dicho elemento de unión inferior rota siempre en sentido contrario al sentido de giro del elemento de unión superior (5) cuando el amortiguador (7) se comprime o se expande.

12. Sistema de suspensión (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el primer vértice (6a) del elemento de unión inferior (6) se encuentra alineado con respecto a una línea vertical (30) que pasa por el eje de la caja de pedales ó entre dicha línea y la rueda trasera (21) del vehículo.

13. Sistema de suspensión (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la curva de anti-squat tiene esencialmente la forma representada en la Fig. 19, en la que se distinguen un primer punto A, que ejemplifica el inicio de la curva; un segundo punto B, que ejemplifica el punto de SAG; un tercer punto C, que ejemplifica un punto justo después del SAG; y un cuarto punto D, que ejemplifica el final del recorrido de la suspensión; en los que en el primer punto A se define una línea tangente que determina una pendiente positiva cuyo valor disminuye hasta el valor cero a medida que el porcentaje total de recorrido de la suspensión se acerca al valor del punto B, y a partir del cual el valor de la pendiente es negativo y disminuye hasta alcanzar el 100% del valor total del recorrido de la suspensión.