ES2628404T3 - Suspensión de la motocicleta - Google Patents

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ES2628404T3
ES2628404T3 ES14728308.9T ES14728308T ES2628404T3 ES 2628404 T3 ES2628404 T3 ES 2628404T3 ES 14728308 T ES14728308 T ES 14728308T ES 2628404 T3 ES2628404 T3 ES 2628404T3
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Walter Rosellini
Simone PALLINI
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Piaggio and C SpA
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Abstract

Suspensión (4) de motocicleta, que comprende: - una horquilla (8) que tiene una barra de dirección (12) adecuada para conectarse mecánicamente 5 a un mecanismo de dirección (16) de una motocicleta, - una barra oscilante (24) que tiene un primer extremo (26) en el que forma una articulación con dicha barra de dirección (12), y un segundo extremo (28) en el que se conecta a un soporte (32) que aloja un pasador de rotación (36) como para girar, definiendo el pasador de rotación (36) un eje de rotación (X-X) para la rueda (20), - una unidad de amortiguador (40), que comprende un resorte (44) y un amortiguador (48), extendiéndose la unidad (40) desde un cabezal de unión (52), en el que está conectado mecánicamente a la barra de dirección (12), hasta un pie de unión (56), en el que está conectado mecánicamente a dicho soporte (32); caracterizada porque, en dicho pie de unión (56), la unidad de amortiguador (40) se conecta al soporte (32) por medio de medios de acoplamiento mecánico interpuestos (70) que definen un eje de bisagra (H-H) contenido en un plano perpendicular al eje de rotación para la rueda (X-X), como para fijar el pie de unión (56) al soporte (32) y permitir una rotación relativa del pie de unión (56) con respecto al soporte (32), alrededor de dicho eje de bisagra (H- H).

Description

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DESCRIPCION
Suspension de la motocicleta Campo de aplicacion
La presente invencion se refiere a una suspension de motocicleta, y en particular a una suspension delantera de motocicleta.
Tecnica antecedente
En el campo de las motocicletas y, en particular, los ciclomotores, es conocido el uso, en la seccion delantera, de una suspension de barra oscilante.
En particular, es un sistema de una sola barra, por lo tanto asimetrico, que consiste en una horquilla con una sola barra rigida, tambien denominada barra de direccion, sobre la cual una barra oscilante forma una articulacion, llamada paquete, orientada hacia la parte trasera, que termina en el pasador de rueda.
La barra de direccion esta mecanicamente unida al volante de la motocicleta.
Ademas, la unidad de amortiguador que consiste tipicamente en un resorte y un amortiguador esta unida a la barra oscilante.
La unidad de amortiguador conecta mecanicamente la horquilla rigida con el pasador de rueda entre si, de modo que la suspension en su conjunto adopta la forma de un paralelogramo.
Habitualmente, la unidad de amortiguador esta conectada firmemente al pasador de rueda y a la horquilla: tipicamente el pie o extremo inferior de la unidad de amortiguador esta conectado al pasador de rueda mediante una mensula rigida. Desde un punto de vista teorico, la unidad de amortiguador trabaja siempre en condiciones de compresion axial pura, ya que las fuerzas intercambiadas entre la rueda y el cuerpo son absorbidas por la barra oscilante y la horquilla de una sola barra.
En realidad, sin embargo, debido a las holguras y deformaciones de los componentes mecanicos, la unidad de amortiguador no siempre trabaja en la condicion teorica de compresion axial pura, sino que esta sujeta a un momento de flexion que tiende a oponerse al deslizamiento entre el revestimiento y el vastago de la propia unidad de amortiguador.
Las deformaciones y de este modo el atascamiento de la unidad de amortiguador aumentan cuando la mensula de conexion de la unidad de amortiguador al pasador de rueda se utiliza como elemento de soporte y fijacion del freno delantero, tipicamente del tipo disco. En este caso, de hecho, el freno transmite una fuerza considerable y momentos torsores al pie que tiende a deformar aun mas la mensula que conecta el pie de la unidad de amortiguador y asi perder la rectitud y la coaxialidad relativa entre el revestimiento y el vastago. El resultado es un deslizamiento dificil de la unidad de amortiguador y un comportamiento no optimo del extremo delantero, empeorado aun mas durante la accion de frenado. Una solucion de acuerdo con la tecnica anterior criticada es conocida a partir del documento US 4180280A, en el que se basa el preambulo de la reivindicacion independiente 1.
Divulgacion de la invencion
Con el fin de resolver dichos problemas, no se conocen soluciones de mejora en la tecnica: por esta razon, el uso de tal suspension con barra oscilante se limita a motocicletas de bajo rendimiento y de masa limitada.
Alternativamente, tambien hay soluciones que reducen la deformacion de los componentes de extremo delantero sobredimensionando los componentes mismos. Tales soluciones, sin embargo, ademas de ser costosas y poco esteticas, aumentan las masas no suspendidas, o masas de tierra, empeorando el comportamiento dinamico de la suspension y por ello de la motocicleta.
Por lo tanto, se siente la necesidad de resolver los inconvenientes y limitaciones mencionados con referencia a la tecnica anterior.
Tal objeto se consigue mediante una suspension de acuerdo con la reivindicacion 1.
Descripcion de las figuras
Otras caracteristicas y las ventajas de la presente invencion apareceran mas claramente a partir de la siguiente descripcion de realizaciones preferidas no limitativas de la misma, en las que:
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la figura 1 muestra una vista en perspectiva de una suspension de motocicleta de acuerdo con la presente invencion;
la figura 2 muestra una vista lateral de una suspension de motocicleta segun otra realizacion de la presente invencion;
la figura 3 muestra una vista en corte de una suspension de acuerdo con la presente invencion a lo largo del plano de corte III-III en la figura 1;
las figuras 4-7 muestran vistas en corte, a lo largo del plano de corte A-A en la figura 3, de un detalle de la suspension de motocicleta de acuerdo con variantes de realizacion de la presente invencion.
A elementos o partes de elementos en comun entre las realizaciones descritas a continuacion se hace referencia con los mismos numeros de referencia.
Descripcion detallada
Con referencia a las figuras anteriores, el numero de referencia 4 indica globalmente una suspension de motocicleta de acuerdo con la presente invencion.
Para los fines de esta invencion, debe tenerse en cuenta que el termino motocicleta debe considerarse en un sentido amplio, abarcando cualquier motocicleta que tenga al menos dos ruedas, es decir, una rueda delantera y una rueda trasera. Por lo tanto, esta definicion tambien incluye las motocicletas de tres ruedas, tales como dos ruedas apareadas y de direccion en el extremo delantero y una rueda motriz en la parte posterior, pero tambien motocicletas que incluyen solamente una rueda, de direccion, en el extremo delantero y dos ruedas motrices en la parte trasera. Finalmente, la definicion de motocicleta tambien incluye los llamados quads, con dos ruedas en el extremo delantero y dos ruedas en el extremo trasero.
La suspension 4 de motocicleta comprende una horquilla 8 que tiene una barra rigida o barra de direccion 12 adecuada para conectarse mecanicamente a un mecanismo de direccion 16 de una motocicleta. La horquilla es preferiblemente de una sola barra, asimetrica con respecto a un plano longitudinal de linea central de la propia suspension, pasando por una rueda delantera 20 de la motocicleta.
La suspension 4 de motocicleta comprende una barra oscilante 24 que tiene un primer extremo 26 en el que forma una articulacion con dicha barra de direccion 12 y un segundo extremo 28 en el que se conecta a un soporte 32 que aloja un pasador de rotacion 36 de una rueda delantera asociable 20 para girar.
Dicho pasador de rotacion 36 define un eje de rotacion X-X para la propia rueda 20. El eje de rotacion X-X de la rueda es a su vez giratorio de acuerdo con la rotacion del mecanismo de direccion 16 de la motocicleta.
La suspension 4 de motocicleta incluye ademas una unidad 40 de amortiguador que comprende un resorte 44 y un amortiguador 48; preferiblemente, el resorte 44 y la unidad 48 de amortiguador son coaxiales entre si y estan dispuestos en paralelo.
La unidad 40 de amortiguador que se extiende desde un cabezal de union 52, en el que esta mecanicamente conectada a la barra de direccion 12, hasta un pie de union 56, en el que esta mecanicamente conectada a dicho soporte 32.
Preferiblemente, el cabezal de union 52 y el pie de union 56 estan alineados a lo largo de una direccion vertical Y-Y que es perpendicular al eje de rotacion X-X de la rueda 20.
De acuerdo con una realizacion, el cabezal de union 52 esta unido a la barra de direccion 12 por medio de un casquillo elastico interpuesto 60. Tal casquillo elastico 60 es capaz de permitir pequenas desalineaciones y rotaciones entre el cabezal de union 52 y la barra de direccion 12.
De acuerdo con una realizacion, la unidad 48 de amortiguador incluye un revestimiento 64 y un vastago 68 alojado y deslizante, al menos parcialmente, dentro de dicho revestimiento 64; preferiblemente, el revestimiento 64 incluye el pie de union 56.
Ventajosamente, en dicho pie de union 56, la unidad 40 de amortiguador se conecta al soporte 32 por medio de medios de acoplamiento mecanico interpuestos 70 que definen un eje de bisagra H-H contenido en un plano perpendicular al eje de rotacion de la rueda X-X, como para fijar el pie de union 56 al soporte 32 y permitir una rotacion relativa del pie de union 56 con respecto al soporte 32, alrededor de dicho eje de bisagra H-H.
Tales medios de acoplamiento mecanico 70 conectan mecanicamente el pie de union 56 al soporte 32 con el fin de evitar traslaciones mutuas a lo largo de la direccion vertical Y-Y y, al mismo tiempo, desacoplan de forma giratoria el pie de union 56 desde el soporte 32 y desde la rueda 20 para permitir rotaciones mutuas, particularmente del pie de
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union 56, alrededor de dicho eje de bisagra H-H.
Por desacoplamiento por rotacion se entiende por tanto que cualquier tension procedente de la rueda 20 no impone rotaciones y/o flexiones del pie de union 56 alrededor de dicho eje de bisagra H-H.
Ademas, dichos medios de acoplamiento mecanico 70 impiden cualquier rotacion del pie de union 56 alrededor de un eje de rotacion paralelo al pasador de rotacion X-X de la rueda 20.
De acuerdo con una realizacion, dichos medios de acoplamiento mecanico 70 comprenden una junta flexible adecuada para permitir una rotacion relativa del pie de union 56 con relacion al soporte 32, alrededor de dicho eje de bisagra H-H. Preferiblemente, dicha junta elastica es asimetrica de manera que sea deformable elasticamente solo alrededor de dicho eje de bisagra H-H. Dicha junta elastica puede por ejemplo estar hecha de metal, material polimerico o una combinacion de estos materiales.
De acuerdo con una realizacion, la unidad 40 de amortiguador, en dicho pie de union 56, se conecta al soporte 32 por interposicion de una bisagra 72, definiendo dicha bisagra 72 un eje de bisagra H-H que esta contenido en un plano perpendicular al eje de rotacion X-X de la rueda 20.
Preferiblemente, el eje de bisagra H-H es perpendicular a la direccion vertical Y-Y definida por la unidad 40 de amortiguador.
De acuerdo con una realizacion, dicha bisagra 72 comprende un casquillo 76 de tipo silent-block que al menos parcialmente encierra un pasador de conexion 80 entre el soporte 32 y el pie de union 56, definiendo dicho pasador de conexion 80 el eje de bisagra H-H.
De acuerdo con una realizacion, la bisagra 72 comprende al menos un casquillo o cojinete de soporte 84 que encierra al menos parcialmente el pasador de conexion 80 entre el soporte 32 y el pie de union 56, definiendo dicho pasador de conexion 80 el eje de bisagra H-H.
De acuerdo con una realizacion, la bisagra 72 incluye un pasador de conexion 80 y un par de protuberancias 88 dispuestas en lados opuestos con respecto a una porcion intermedia 92 de dicho pasador de conexion 80 a lo largo del eje de bisagra H-H; de esta manera, las protuberancias 88 alojan extremos axiales opuestos 96 del pasador de conexion 80; aun en otras palabras, la porcion intermedia 92 del pasador de conexion 80 esta en voladizo entre las protuberancias 88 que alojan y soportan los extremos axiales 96.
De acuerdo con una realizacion, los casquillos o cojinetes de soporte 84 estan situados entre cada una de dichas protuberancias 88 y los respectivos extremos axiales 96 del pasador de conexion 80.
De acuerdo con una posible realizacion, dichos cojinetes de soporte 84 son cojinetes de tipo de rodillos 100.
De acuerdo con una realizacion, una mensula 104 esta rigidamente unida al soporte 32 que aloja una porcion del pasador de rotacion 36 de la rueda 20 para girar; una mordaza de freno de disco 108 esta juntada a dicha mensula 104 para la rueda asociable 20.
Por ejemplo, la mensula 104 esta comprendida entre el soporte 32 y un cubo 112 de la rueda 20, a lo largo de una direccion axial paralela al eje de rotacion X-X de la rueda.
Preferiblemente, dicho cubo 112 esta fijado rigidamente en rotacion a un disco de freno 116; el cubo 112 es a su vez integral en rotacion con la rueda 20 e incluye cojinetes que soportan en rotacion, al menos parcialmente, el pasador de rotacion 36 de la rueda 20.
La barra oscilante 24 tiene tipicamente una forma rectilinea entre los extremos primero y segundo 26, 28.
De acuerdo con una realizacion, la barra oscilante 24 tiene una concavidad 120 orientada hacia el pie de union 56 de la unidad 40 de amortiguador, alojando dicha concavidad 120 parcialmente el propio pie.
De acuerdo con otra realizacion, la barra oscilante 24 tiene una forma global de "V" para presentar una concavidad 120 orientada hacia el pie de union 56 de la unidad 40 de amortiguador, alojando dicha concavidad 120 al menos parcialmente el propio pie.
De acuerdo con una posible realizacion, la barra oscilante 24 tiene una forma global de "V" para presentar una concavidad 120 orientada hacia el pie de union 56 de la unidad 40 de amortiguador; dicha concavidad 120 esta conformada para alojar al menos parcialmente el propio pie de union.
De esta manera, es posible utilizar una barra oscilante 24 que tiene dimensiones limitadas, sin interferir con las dimensiones generales del pie de union 56 provisto de la respectiva bisagra 72.
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Se describira ahora el funcionamiento de una suspension de motocicleta de acuerdo con la presente invencion.
En particular, la suspension con barra oscilante puede, de manera conocida, tanto direccionar el volante 20, a traves del mecanismo de direccion 16 conectado a la barra de direccion 12, como guiar la sacudida vertical de la rueda 20 por medio de la unidad 40 de amortiguador provista del resorte 44 y el amortiguador 48 relativo.
La unidad 40 de amortiguador, en condiciones teoricas, trabaja en una condicion de compresion axial pura, con respecto a dicha direccion vertical Y-Y que conecta el cabezal de union 52 con el pie de union 56; en el caso en el que, debido a tensiones mecanicas y/u holguras entre los acoplamientos de los diversos organos que componen la suspension, existe una tendencia a la desalineacion entre la cabeza y el pie de union 52, 56, gracias a los medios de acoplamiento mecanico 70, la porcion de la unidad de amortiguador que comprende el pie de union 56 es capaz de girar alrededor del pasador de conexion 80 para adaptarse a tales deformaciones/desalineaciones, impidiendo asi un rozamiento excesivo y una resistencia al deslizamiento de la unidad 40 de amortiguador. En otras palabras, la porcion de la unidad 48 de amortiguador provista del pie de union 56, tipicamente el revestimiento 64, que gira alrededor de los medios de acoplamiento mecanico 70, reduce las tensiones y mejora el deslizamiento de la unidad de amortiguador. Por lo tanto, el vastago 68 encontrara una menor resistencia al deslizamiento dentro del revestimiento 64.
Al mismo tiempo, los medios de acoplamiento mecanico 70, tales como la bisagra 72 o el pasador de conexion 80, impiden cualquier rotacion del pie de union 56 alrededor de un eje de rotacion paralelo al pasador de rotacion de la rueda 20; esto es debido al hecho de que el eje de bisagra H-H esta contenido en un plano perpendicular al eje de rotacion X-X. De este modo, los medios de acoplamiento mecanico 70 por un lado permiten adaptaciones geometricas del pie de union 56 que favorecen el deslizamiento de la unidad 40 de amortiguador, y por otro lado no afectan en modo alguno a la rigidez de la conexion entre el propio pie 56 y el soporte 32 de modo que nunca hay rotaciones del pie paralelas al eje de rotacion X-X.
De esta manera, tambien es posible utilizar la mensula 104 que soporta la mordaza de freno de disco 108 sin afectar al funcionamiento de la unidad de amortiguador por el momento torsor de reaccion transmitido al soporte 32 y al pie de union 56 por la propia mordaza.
Como se puede comprender a partir de la descripcion, la suspension de acuerdo con la invencion permite superar los inconvenientes de la tecnica anterior.
En particular, la invencion siempre permite un deslizamiento facil de la unidad de amortiguador. De hecho, incluso en caso de fuertes tensiones y/u holguras y desalineaciones, la unidad de amortiguador, gracias a la bisagra, siempre es capaz de adaptarse a la deformacion y/o desalineacion para acomodar los movimientos de los componentes de la unidad sin aumentar rozamientos y el atascamiento relacionado.
En otras palabras, la unidad de amortiguador no se opone a las deformaciones o desalineaciones, sino que las sigue y favorece para impedir el atascamiento en el movimiento deslizante rectilineo entre el revestimiento y el vastago de la unidad de amortiguador.
Si el pie de la unidad de amortiguador esta fijado a una mensula que tambien soporta un freno de motocicleta, el momento torsor transmitido por dicho freno es soportado por los medios de acoplamiento mecanico sin imponer ninguna rotacion a los mismos medios, puesto que el eje de bisagra de los medios de acoplamiento mecanico esta contenido en un plano perpendicular al eje de rotacion de la rueda.
De este modo, la presencia del pasador en el pie de la unidad de amortiguador no afecta de ninguna manera el funcionamiento del freno, sino que simplemente acomoda las deformaciones y desalineaciones entre el revestimiento y el vastago para garantizar el maximo deslizamiento posible de la unidad de amortiguador.
Finalmente, la solucion de la presente invencion permite facilitar el montaje de la suspension, en fabrica y durante el mantenimiento, ya que el sistema compensa automaticamente cualquier desalineacion que realmente aumente las tolerancias de alineacion.
Un experto en la tecnica puede realizar varios cambios y ajustes a las suspensiones descritas anteriormente para satisfacer necesidades especificas e incidentales, cayendo todos dentro del alcance de proteccion definido en las siguientes reivindicaciones.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Suspension (4) de motocicleta, que comprende:
    - una horquilla (8) que tiene una barra de direccion (12) adecuada para conectarse mecanicamente a un mecanismo de direccion (16) de una motocicleta,
    - una barra oscilante (24) que tiene un primer extremo (26) en el que forma una articulacion con dicha barra de direccion (12), y un segundo extremo (28) en el que se conecta a un soporte (32) que aloja un pasador de rotacion (36) como para girar, definiendo el pasador de rotacion (36) un eje de rotacion (X-X) para la rueda (20),
    - una unidad de amortiguador (40), que comprende un resorte (44) y un amortiguador (48), extendiendose la unidad (40) desde un cabezal de union (52), en el que esta conectado mecanicamente a la barra de direccion (12), hasta un pie de union (56), en el que esta conectado mecanicamente a dicho soporte (32);
    caracterizada porque, en dicho pie de union (56), la unidad de amortiguador (40) se conecta al soporte (32) por medio de medios de acoplamiento mecanico interpuestos (70) que definen un eje de bisagra (H-H) contenido en un plano perpendicular al eje de rotacion para la rueda (X-X), como para fijar el pie de union (56) al soporte (32) y permitir una rotacion relativa del pie de union (56) con respecto al soporte (32), alrededor de dicho eje de bisagra (H- H).
  2. 2. Suspension (4) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dichos medios de acoplamiento mecanico (70) comprenden una junta elastica adecuada para permitir una rotacion relativa del pie de union (56) con respecto al soporte (32), alrededor de dicho eje de bisagra (H-H).
  3. 3. Suspension (4) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la que dichos medios de acoplamiento mecanico comprenden una bisagra (72) que tiene el eje de bisagra (H-H) que esta contenido en el plano perpendicular al eje de rotacion para la rueda (X-X),
  4. 4. Suspension (4) de acuerdo con la reivindicacion 3, en la que dicha bisagra (72) comprende un casquillo de tipo silent-block (76) que encierra al menos parcialmente un pasador de conexion (80) entre el soporte (32) y el pie de union (56), definiendo dicho pasador de conexion (80) el eje de bisagra (H-H).
  5. 5. Suspension (4) de acuerdo con la reivindicacion 3, en la que dicha bisagra (72) comprende al menos un casquillo o cojinete de soporte (84) que encierra al menos parcialmente un pasador de conexion (80) entre el soporte (32) y el pie de union (56), definiendo dicho pasador de conexion (80) el eje de bisagra (H-H).
  6. 6. Suspension (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 3-5, en la que dicha bisagra (72) comprende un pasador de conexion (80) y un par de protuberancias (88) situadas en lados opuestos de una porcion intermedia (92) de dicho pasador de conexion (80), alojando las protuberancias (88) extremos axiales opuestos (96) del pasador de conexion (80).
  7. 7. Suspension (4) de acuerdo con la reivindicacion 6, en la que unos casquillos o cojinetes de soporte (84) estan situados entre cada una de dichas protuberancias (88) y los respectivos extremos axiales (96) del pasador (80).
  8. 8. Suspension (4) de acuerdo con la reivindicacion 7, en la que dichos cojinetes de soporte (84) son del tipo de rodillos.
  9. 9. Suspension (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una mensula (104) esta unida rigidamente a dicho soporte (32) que aloja una parte del pasador de rotacion (36) de la rueda (20) como para girar, comprendiendo ademas la suspension (4) una mordaza (108) de freno de disco que esta juntada a dicha mensula (104) para la rueda asociable (20).
  10. 10. Suspension (4) de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende ademas un cubo (112) de la rueda (20), en la que dicha mensula (104) esta comprendida entre el soporte (32) y un cubo (112) de la rueda (20), a lo largo de una direccion axial paralela al eje de rotacion de la rueda (X-X).
  11. 11. Suspension (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el cabezal de fijacion (52) esta fijado a la barra de direccion (12) por medio de un casquillo elastico interpuesto (60).
  12. 12. Suspension (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la barra oscilante (24) tiene una concavidad (120) orientada hacia el pie de union (56) de la unidad de amortiguador (40), alojando parcialmente dicha concavidad (120) dicho pie (56).
  13. 13. Suspension (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la barra oscilante (24) tiene una forma global "V" como para presentar una concavidad (120) orientada hacia el pie de union (56) de la
    unidad (40) de amortiguador, alojando al menos parcialmente dicha concavidad (120) dicho pie (56).
  14. 14. Suspension (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el amortiguador (48) de dicha unidad de amortiguador (40) tiene un revestimiento (64) y un vastago (68) alojado y deslizante, al menos 5 parcialmente, dentro de dicho revestimiento (64) que comprende el pie de union (56).
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