ES2924878T3 - Una suspensión provista de un dispositivo sensible a la carga - Google Patents

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Abstract

1. Una suspensión de vehículo, que comprende una mangueta (2), en la que un cubo de rueda es susceptible de ser montado, al menos un brazo (6) de suspensión que tiene un extremo exterior (6a) conectado a la mangueta (2) mediante una articulación de rótula (7) y un extremo interior (6b) susceptible de ser unido a una estructura suspendida (S) del vehículo, y un amortiguador (4); en la que al menos un dispositivo sensible a la carga está dispuesto en el brazo (6) de suspensión, comprendiendo dicho dispositivo sensible a la carga un sensor (30) capaz de generar una señal de salida en respuesta a una carga aplicada al brazo (6) de suspensión, y en la que está provista una unidad (40) de control configurada para recibir la señal de salida generada por el sensor (30) y para ajustar la rigidez del amortiguador a través de una válvula (V) adaptada para variar secciones transversales de paso del fluido contenido en el amortiguador (4); estando dicha suspensión caracterizada porque dicho dispositivo sensible a la carga está dispuesto entre la articulación de rótula (7) y un asiento que alberga la articulación de rótula (7) en el extremo exterior (6a) del brazo de suspensión (6). 2. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad (40) de control está configurada para ajustar el movimiento del vehículo en base a dicha señal de salida. 3. Una suspensión de vehículo, que comprende una mangueta (2), configurada para tener un cubo de rueda montado en ella, al menos un brazo (6) de suspensión que tiene un extremo exterior (6a) conectado a la mangueta (2) mediante una articulación de rótula (7) y un extremo interior (6b) adaptado para estar unido a una estructura suspendida (S) del vehículo, un amortiguador (4), y una válvula (V) adaptada para variar secciones transversales de paso de fluido a través del amortiguador (4) para cambiar la rigidez de este último; estando dicha suspensión caracterizada porque al menos un dispositivo sensible a la carga está instalado en la articulación de rótula (7), comprendiendo dicho dispositivo sensible a la carga un dispositivo (50) de fluido conectado de manera fluídica a la válvula (V) y capaz de generar una presión de fluido en respuesta a una carga aplicada a la articulación de rótula (7).

Description

DESCRIPCIÓN
Una suspensión provista de un dispositivo sensible a la carga
La presente invención afecta en general a las suspensiones de vehículos.
Como es sabido, las suspensiones comprenden generalmente elementos de resorte, absorbedores de choque y piezas de conexión consistentes en brazos, bisagras, vástagos o palancas, cuyo conjunto forma el sistema estructural que soporta y conecta la estructura suspendida del vehículo para las ruedas y transmite las fuerzas en juego.
Un ejemplo especial es la denominada suspensión de MacPherson, a la que se hará referencia más adelante por motivos de simplicidad. Tales suspensiones se caracterizan porque el absorbedor de choque es "estructural", es decir, tiene una conexión rígida con la mangueta. Tal restricción elimina dos de los cinco grados de libertad de la mangueta, requiriendo de este modo, en las soluciones más comunes, un brazo de tres puntos más un vástago de dirección.
En una solución tal de suspensión, el brazo de tres puntos está sometido casi exclusivamente a cargas radiales (ejes x e y del vehículo - plano horizontal XY - véase la figura 1), derivadas, por ejemplo, de las fuerzas recibidas por las ruedas cuando circulan por una curva, o de las cargas derivadas de las frenadas y las aceleraciones.
Por otro lado, las cargas axiales (es decir, dirigidas a lo largo del pasador-eje vertical z del vehículo) no se transmiten al brazo de tres puntos, ya que la mangueta y el sistema absorbedor de choque y resorte están unidos integralmente (absorbedor de choque "estructural"); por lo tanto, el brazo es guiado en el movimiento alto-bajo por la rueda sin estar sometido a cargas directas en esa dirección.
El documento US 4913457 A divulga una suspensión de vehículo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 o de la reivindicación 3.
De acuerdo con la invención, se propone una suspensión para un vehículo de acuerdo con la reivindicación 1 o de acuerdo con la reivindicación 3.
De esta manera, se prevé una suspensión con al menos un miembro de conexión configurado para aportar un resultado útil para ajustar el comportamiento del vehículo.
De acuerdo con una realización, un dispositivo sensible a la carga comprende un sensor capaz de generar una señal de salida en respuesta a una carga aplicada al miembro de conexión. A partir de la medición de las cargas a las que está sometido el elemento de acoplamiento, se puede determinar si el vehículo está acelerando/frenando o tomando una curva. Por ejemplo, en el caso de un brazo de suspensión colocado transversalmente, si el vehículo se encuentra en una curva, la fuerza detectada en el brazo será directamente proporcional a la fuerza centrípeta, es decir que, a mayor velocidad, menor radio de curvatura, sin que el vehículo se deslice sobre la superficie de la carretera. Introduciendo un sensor en el brazo de suspensión, se puede determinar momento a momento la intensidad de la fuerza centrípeta y, enviando esta medida a la unidad de control del vehículo, se puede modificar el comportamiento del propio vehículo, por ejemplo actuando apropiadamente sobre el absorbedor de choque de suspensiones semiactivas o sobre el actuador de suspensiones activas, de tal manera que se mejore la adherencia a la carretera (al endurecer el absorbedor de choque, la fuerza de contacto entre el neumático y la carretera es más constante con mejor adherencia) y se obtengan más realizaciones deportivas. El sensor controlará de este modo la rigidez del absorbedor de choque, al variar, por ejemplo, el coeficiente de amortiguamiento del fluido contenido en el absorbedor de choque de las suspensiones semiactivas, o al modificar las dimensiones transversales de las secciones de paso del fluido contenido en el absorbedor de choque.
En el caso de detectar las fuerzas que actúan sobre el miembro de conexión para asumir la aproximación de la velocidad máxima a la que el vehículo puede tomar una curva, puede ser necesario utilizar otros sensores para determinar el coeficiente de fricción de los neumáticos, tales como sensores de temperatura y/o de humedad.
Del mismo modo, si se coloca un sensor en un miembro de conexión sometido a cargas derivadas de la aceleración y del frenado, se pueden detectar la aceleración y el frenado del vehículo, y, por lo tanto, intervenir en el comportamiento del vehículo en base a las señales suministradas por el sensor
De acuerdo con otra realización, un dispositivo sensible a la carga comprende al menos un dispositivo de fluido capaz de generar una presión de fluido en respuesta a una carga aplicada al miembro de conexión. De acuerdo con una realización particular, tal presión controla una válvula que modifica las dimensiones transversales de las secciones de paso de fluido contenidas en el absorbedor de choque, variando de este modo la rigidez del absorbedor de choque. De acuerdo con otra realización, un actuador de fluido conectado por fluido al dispositivo de fluido está adaptado para colocarse entre una mangueta y un absorbedor de choque, y/o entre una mangueta y un elemento de resorte, para mover el absorbedor de choque y/o el elemento de resorte a lo largo de un eje de ajuste en respuesta a la presión de fluido generada por el dispositivo de fluido.
Preferiblemente, se proporciona también un multiplicador de presión, conectado por fluido entre el dispositivo de fluido y el actuador de fluido.
Cuando el vehículo toma una curva, el dispositivo de fluido se comprime, enviando el fluido contenido en el mismo a la válvula de ajuste de la sección de paso de fluido del absorbedor de choque. Lo que es más, el fluido también se puede enviar a un multiplicador de presión, que a su vez lo enviará al actuador de fluido ubicado entre la mangueta y el absorbedor de choque y/o el elemento de resorte.
De esta manera, cuanto más se comprime el miembro de conexión debido a la fuerza centrípeta, más se eleva la base del resorte/absorbedor de choque, enderezando la carrocería del vehículo y/o rigidizando el absorbedor de choque.
De acuerdo con realizaciones alternativas, el actuador de fluido ubicado entre la mangueta y el absorbedor de choque y/o el elemento de resorte está controlado por un sensor, ubicado en un miembro de conexión, capaz de generar una señal de salida en respuesta a una carga aplicada al miembro de conexión.
De manera similar, si se coloca un dispositivo de fluido en un miembro de conexión sujeto a cargas derivadas de la aceleración y del frenado se puede hacer que el sistema sea sensible al frenado y a la aceleración del vehículo y, por lo tanto, se puede intervenir en el comportamiento del vehículo en base a las señales de salida suministradas por el dispositivo sensible a la carga.
Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la descripción detallada que sigue a continuación, proporcionada a modo de ejemplo no limitante con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que
la figura 1 es una representación de un vehículo en un sistema cartesiano de coordenadas;
la figura 2 representa esquemáticamente una primera realización de una suspensión, en la que únicamente la realización con el sensor 30 posicionado entre la junta 7 de bola y el asiento que aloja la junta 7 de bola, que está en el extremo exterior 6a del brazo 6 de suspensión, es acorde con la invención;
la figura 3 representa esquemáticamente una realización de una suspensión en desacuerdo con la invención; la figura 4 representa esquemáticamente una segunda realización de una suspensión de acuerdo con la invención; la figura 5 representa una vista en perspectiva de un detalle de la suspensión de la figura 4; y
la figura 6 es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea A-A de la figura 5.
Con referencia a las figuras 2, 3 y 4, se muestra una suspensión de tipo MacPherson, indicada en su conjunto con el número 1.
Se entiende, sin embargo, que la invención no se limita a tal suspensión, sino que se aplica en general a cualquier tipo de suspensión para un vehículo en el que, en un miembro de conexión entre la estructura suspendida del vehículo y la rueda, pueda detectarse la carga en caso de aceleración, frenado o dirección.
A los efectos de la presente invención, se entiende por "miembro de conexión" cualquier elemento (brazo, bisagra, vástago, palanca, mangueta, etc.) que una la estructura suspendida del vehículo al cubo de rueda y que transmita las fuerzas en juego.
La suspensión 1 que se muestra en la figura 2 comprende una mangueta 2, sobre la cual se puede montar el cubo de una rueda (no mostrada), que comprende un extremo superior 2a y un extremo inferior 2b.
La suspensión 1 comprende adicionalmente una unidad 3 de absorbedor de choque de resorte que comprende un absorbedor 4 de choque y un resorte 5. La unidad 3 de absorbedor de choque de resorte tiene un extremo inferior 3a conectado rígidamente al extremo superior 2a de la mangueta 2, y un extremo superior 3b adaptado para conectarse a una estructura suspendida S del vehículo.
La suspensión 1 comprende adicionalmente un brazo 6 de suspensión de tres puntos que tiene forma de horquilla, que está dispuesto aproximadamente de manera transversal a la dirección longitudinal (y de marcha) del vehículo. El brazo 6 de suspensión tiene un extremo exterior 6a, conectado por una bisagra esférica al extremo inferior 2b de la mangueta 2 y a dos extremos internos 6b (correspondientes a los dos brazos del brazo de suspensión), adecuado para ser conectado por medio de una bisagra a la estructura suspendida S del vehículo. En la figura 2, el 7 indica una junta de bola colocada en un asiento que se encuentra en el extremo exterior 6a del brazo de suspensión, y el 8 indica cojinetes de bloque silencioso dispuestos en respectivos asientos, hechos en los extremos interiores 6b del brazo de suspensión.
Al menos un dispositivo sensible a la carga está ubicado en el brazo 6 de suspensión y/o en la bisagra del extremo exterior del brazo de suspensión y/o en las bisagras de los extremos internos del brazo de suspensión y/o en la mangueta. Dicho dispositivo sensible a la carga es capaz de generar una salida en respuesta a una carga aplicada al brazo 6 de suspensión.
En el ejemplo de la figura 2, el dispositivo sensible a la carga está configurado como un sensor capaz de generar una señal de salida en respuesta a una carga aplicada al brazo 6 de suspensión. En particular, se representan dos sensores 10 posicionados en los respectivos brazos del brazo 6 de suspensión, dos sensores 20 posicionados entre los respectivos cojinetes 8 de bloque silencioso y los respectivos asientos que alojan los cojinetes de bloque silencioso, y un sensor 30 posicionado entre la junta 7 de bola y el asiento que aloja la junta 7 de bola, que se encuentra en el extremo exterior 6a del brazo 6 de suspensión. En los ejemplos precedentes de la figura 2, sólo la variante con sensor 30 posicionada entre la junta 7 de bola y el asiento que alberga la junta 7 de bola, que se encuentra en el extremo exterior 6a del brazo 6 de suspensión, es de acuerdo con la invención. Las demás realizaciones son todas ejemplos no reivindicados de la posible posición de un dispositivo sensible a la carga configurado como sensor.
Los sensores 10, 20 y 30 también permiten detectar individualmente las cargas a las que está sometido el brazo 6 de suspensión cuando el vehículo está tomando una curva, acelerando/frenando. Cuando se posicionan correctamente, los sensores permiten también diferenciar entre cargas debidas a la aceleración y cargas debidas al frenado.
Los sensores 10, 20, 30 pueden ser sensores de esfuerzo, sensores de presión o sensores de desplazamiento, o cualquier otro tipo de sensor adaptado para detectar las cargas a las que está sometido el brazo.
Los sensores 10, 20, 30 están conectados operativamente a una unidad 40 de control configurada para recibir la señal de salida generada por los sensores 10, 20, 30 y pueden configurarse para ajustar el movimiento del vehículo en base a tal señal de salida.
Alternativamente o en combinación, la unidad 40 de control puede configurarse para ajustar el coeficiente de amortiguamiento viscoso del absorbedor 4 de choque, o para controlar una válvula V para ajustar las secciones transversales de paso de fluido contenidas en el absorbedor de choque, en base a la señal de salida de los sensores 10, 20, 30.
Alternativamente o en combinación, la unidad 40 de control puede configurarse para controlar un cilindro de control de balanceo de fluido (no mostrado) ubicado entre la mangueta y el absorbedor de choque y/o el miembro de resorte, o para controlar un actuador de suspensión activo (no mostrado) en base a la señal de salida.
Las señales de salida de los sensores 10, 20, 30 pueden combinarse con las de otros sensores colocados en el vehículo, para conseguir una mayor precisión. Por ejemplo, un sensor útil podría ser un termómetro y/o un higrómetro, para estimar el coeficiente de fricción de neumático.
Con referencia a la figura 3, se ilustra aquí una realización que no está de acuerdo con la invención. Se han asignado las mismas referencias a elementos correspondientes a los de la realización anterior. Tales elementos no se describirán adicionalmente.
En la realización de la figura 3, el dispositivo sensible a la carga está configurado como un cilindro 50 de fluido (en el ejemplo, dos cilindros posicionados en los brazos del brazo 6 de suspensión) capaz de generar una presión de fluido (por ejemplo, mediante la compresión de cilindros) en respuesta a una carga aplicada al brazo 6 de suspensión. Un cilindro o actuador 60 de control de balanceo, conectado por fluido al cilindro 50 de fluido, está dispuesto entre la mangueta 2 y la unidad 3 de absorbedor de choque de resorte, para ajustar la altura de la unidad 3 de absorbedor de choque de resorte en respuesta a la presión de fluido generada por el cilindro 50 de fluido. Se puede instalar un multiplicador 70 de presión entre el cilindro 50 de fluido y el cilindro 60 de control de balanceo.
De acuerdo con realizaciones alternativas (no mostradas), en lugar de la unidad de absorbedor de choque de resorte, se puede usar sólo un resorte, o sólo un absorbedor de choque.
De acuerdo con realizaciones alternativas (no mostradas), en lugar del cilindro de fluido, se puede proporcionar otro tipo de dispositivo de fluido posicionado en la zona de la junta o de los cojinetes de bloque silencioso o en cualquier zona de los miembros de conexión, los cuales pueden tener cualquier configuración (por ejemplo, una membrana o una pared deformable) como para generar una salida/entrada de fluido siguiendo a una carga aplicada al propio miembro de conexión.
Cuando el vehículo toma una curva, los cilindros 50 de fluido se comprimen, enviando el fluido contenido en ellos al multiplicador 70 de presión, el cual, a su vez, lo envía al cilindro 60 de control de balanceo colocado entre la mangueta 2 y la unidad 3 de absorbedor de choque de resorte.
Un sensor de medición de flujo (no mostrado) puede estar posicionado entre el cilindro 50 y el cilindro 60. Tal sensor de medición de flujo está conectado operativamente a una unidad de control (no mostrada) configurada para recibir la señal de salida generada por el sensor y que puede configurarse para ajustar el movimiento del vehículo sobre la base de tal señal de salida, con la posible ayuda de un sensor de temperatura y/o de humedad.
Alternativamente o en combinación, la unidad de control puede configurarse para ajustar el coeficiente de amortiguamiento viscoso del absorbedor 4 de choque, y/o para controlar un actuador de suspensión activo (no mostrado), en base a la señal de salida del sensor de medición de flujo.
El control implantado por el sistema descrito anteriormente puede combinarse con el control implantado por medio de sensores ubicados en el vehículo.
De acuerdo con realización adicional (no mostrada), puede estar previsto que entre la mangueta y la unidad de absorbedor de choque de resorte, del resorte o del absorbedor de choque haya un cilindro de control de balanceo conectado a un depósito de líquido del mismo, y que dicho cilindro esté controlado por una unidad de control sobre la base de señales suministradas por sensores dispuestos en uno o más miembros de conexión de la suspensión. Con referencia a la figura 4, se ilustra aquí una segunda realización de la invención. Se han asignado los mismos números de referencia a elementos correspondientes a los de las realizaciones precedentes. Tales elementos no se describirán adicionalmente.
En la realización de la figura 4, el dispositivo sensible a la carga está configurado como un cilindro 50 de fluido (en el ejemplo, dos cilindros posicionados en los brazos del brazo 6 de suspensión, o, alternativamente, un dispositivo de fluido 50 ubicado en el área de junta, o alternativamente un dispositivo 50 de fluido ubicado en el área de los cojinetes de bloque silencioso) capaz de generar una presión de fluido (por ejemplo, comprimiendo los cilindros) en respuesta a una carga aplicada al brazo 6 de suspensión. El absorbedor de choque puede variar su rigidez a medida que varíe el tamaño de las secciones transversales de paso de fluido contenidas en él, a través de una válvula V de ajuste. Tal válvula está, a su vez, controlada por la presión del fluido del dispositivo 50 sensible a la carga.
De acuerdo con realizaciones alternativas (no mostradas), en lugar del cilindro de fluido, puede situarse otro tipo de dispositivo de fluido en el área de los miembros de conexión, que puede tener cualquier configuración (por ejemplo, una membrana o una pared deformable) como para generar una salida/entrada de fluido siguiendo a una carga aplicada al miembro de conexión.
Con referencia a las figuras 5 y 6, el dispositivo 50 de fluido es visible en particular dispuesto en la junta 7 de bola. La junta de bola comprende convencionalmente un fuste 7a de bola para conectar a la mangueta 2, un cuerpo 7b de junta de bola y un cojinete 7c de plástico interpuesto entre el fuste 7a de bola y el cuerpo 7b de junta de bola. La junta de bola comprende adicionalmente un soporte 7d de material elastomérico provisto de una armadura 7e hecha de material metálico, a través de la cual se conecta el cuerpo 7b de la junta de bola al extremo 6a del brazo 6 de suspensión. En el ejemplo mostrado, el dispositivo 50 de fluido está hecho como un par de cámaras en el soporte 7d hechas de material elastomérico y rellenas de fluido. Las cámaras del dispositivo 50 de fluido están conectadas por fluido, por medio de pequeños tubos 51 de conexión, a la válvula V de ajuste.
Cuando el vehículo toma una curva, los dispositivos 50 de fluido se comprimen, enviando el fluido contenido en ellos a la válvula V de ajuste, que ajusta la rigidez del absorbedor de choque.
Se puede posicionar un sensor de medición de flujo (no mostrado) entre el cilindro 50 y la válvula de ajuste del absorbedor de choque. El sensor de medición de flujo está operativamente conectado a una unidad de control (no mostrada) configurada para recibir la señal de salida generada por el sensor, y que puede configurarse para ajustar el movimiento del vehículo sobre la base de tal señal de salida, con la posible ayuda de un sensor de temperatura y/o de humedad.
Alternativamente, o en combinación con la misma, la unidad de control (no mostrada) puede configurarse para ajustar el coeficiente de amortiguamiento viscoso del absorbedor 4 de choque, y/o para controlar un actuador de suspensión activo (no mostrado), en base a la señal de salida del sensor de medición de flujo.
El control realizado por el sistema descrito anteriormente puede combinarse con el realizado mediante sensores ubicados en el vehículo.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Una suspensión de vehículo, que comprende una mangueta (2), en la que es adecuado montar un cubo de rueda, al menos un brazo (6) de suspensión que tiene un extremo exterior (6a) conectado a la mangueta (2) mediante una bisagra esférica y un extremo interior (6b) adecuado para su unión a una estructura suspendida (S) del vehículo, y un absorbedor (4) de choque
en la que al menos un dispositivo sensible a la carga está dispuesto en el brazo (6) de suspensión, comprendiendo dicho dispositivo sensible a la carga un sensor (30) capaz de generar una señal de salida en respuesta a una carga aplicada al brazo (6) de suspensión,
en la que se proporciona una unidad (40) de control configurada para recibir la señal de salida generada por el sensor (30) y para ajustar la rigidez del absorbedor de choque a través de una válvula (V) adaptada para variar las secciones transversales de paso del fluido contenido en el absorbedor (4) de choque,
caracterizándose dicha suspensión porque dicho dispositivo sensible a la carga está ubicado en la bisagra esférica del extremo exterior (6a) del brazo (6) de suspensión.
2. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la unidad (40) de control está configurada para ajustar el movimiento del vehículo en base a dicha señal de salida.
3. Una suspensión de vehículo, que comprende una mangueta (2) configurada para tener un cubo de rueda montado en ella, al menos un brazo (6) de suspensión que tiene un extremo exterior (6a) conectado a la mangueta (2) mediante una junta (7) de bola, y un extremo interior (6b) adaptado para unirse a una estructura suspendida (S) del vehículo, un absorbedor (4) de choque, y una válvula (V) adaptada para variar las secciones transversales de paso de fluido, a través del absorbedor (4) de choque, para cambiar la rigidez de este último,
caracterizándose dicha suspensión porque hay al menos un dispositivo sensible a la carga instalado en la junta (7) de bola, comprendiendo, dicho dispositivo sensible a la carga, un dispositivo (50) de fluido conectado por fluido a la válvula (V) y capaz de generar una presión de fluido en respuesta a una carga aplicada a la junta (7) de bola.
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