MXPA02008543A

MXPA02008543A - Eje de ruedas flexibles para un automovil, con dispositivo antibalanceo perfeccionado.

Info

Publication number: MXPA02008543A
Application number: MXPA02008543A
Authority: MX
Inventors: Philippe Deletombe
Original assignee: Michelin & Cie
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2004-06-21
Also published as: WO2001064463A1; CN1419501A; AR028904A1; KR20020091110A; JP2003525158A; US20030141757A1; FR2805776B1; FR2805776A1; CZ20022940A3; BR0108872A; EP1259391A1; CA2401072A1; AU2001237495A1; PL365161A1

Abstract

Se describe un eje de ruedas que incluye dos brazos articulados sobre el chasis de un vehiculo, y cada uno de estos brazos cuenta con una mangueta para dar soporte a una rueda, y los brazos antes mencionados estan unidos mediante una cruceta, y el empalme realizado entre los dos brazos mediante la cruceta incluye al menos un elemento insertado constituido por un elemento elastomerico colocado, conformado y dispuesto para garantizar al menos en parte un par de reaccion en torsion sobre las oscilaciones de un brazo con respecto al otro; de conformidad con la invencion, el elemento insertado incluye asimismo al menos un soporte para mantener una angulacion de cada uno de los dos brazos con respecto a la cruceta, permitiendo al mismo tiempo una rotacion provocada por la oscilacion de los brazos, y el elemento elastomerico reacciona en torsion a este movimiento de rotacion.

Description

EJE DE RUEDAS FLEXIBLE PARA UN AUTOMOVIL. CON DISPOSITIVO ANTIBALANCEO PERFECCIONADO MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a las suspensiones de los automóviles. Específicamente, la invención se refiere a los ejes de ruedas con brazos extendidos, unidos por una cruceta o travesaño, flexible o semirrígido, y uno de los extremos de cada brazo soporta una mangueta que se acopla con una rueda, mientras que el otro extremo está montado de manera articulada sobre el chasis del vehículo. La cruceta debe ser rígida a la flexión para guiar el plano de las ruedas de manera que conserven una trayectoria adecuada, limitando cualquier cambio ó diferencia entre la angulación de los brazos; no obstante, la cruceta debe ser flexible a la torsión para permitir que cada uno de los brazos tenga cierta oscilación. Se busca asimismo que el eje de ruedas cumpla con una función antibalanceo mediante un dispositivo que garantice la respuesta y ajuste de un brazo con respecto al otro, conservando una posición central. La patente EP 0 229576, describe un eje de ruedas semirrígido con estas características, creado a partir de un único tubo metálico para conformar de manera integral los brazos y la cruceta.

No obstante, no resulta sencillo optimizar el conjunto de funciones deseadas con un eje de ruedas de estas características. En la solicitud de patente internacional PCT W097/47486, uno de los solicitantes propone un eje de ruedas flexible que incluye una cruceta y dos brazos extendidos, unidos mediante dos piezas de acoplamiento hechas de un material elastomérico, que cumplen particularmente con una función antibalanceo. Estas dos piezas de acoplamiento, dispuestas simétricamente cada una cerca de un brazo, están conformadas y dispuestas con el fin de garantizar un par de reacción en torsión sobre las oscilaciones relativas de un brazo con respecto al otro. Las piezas de acoplamiento tienen una rigidez previamente determinada a lo largo de la cruceta, garantizando así una guía o conducción siguiendo esta dirección. Para controlar la flexión del conjunto durante el trabajo, la cruceta incluye dos tubos encajados uno dentro del otro, y cada uno fijado rígidamente sobre un brazo. Posteriormente, las piezas elastoméricas se alojan entre los dos tubos, cada una cerca de un brazo. Estas piezas elastoméricas poseen las rigideces pertinentes, dependiendo de su estructura en torsión con respecto al eje de la cruceta, en la dirección axial y en la dirección radial de ésta última, con el objeto de optimizar tanto el control de los movimientos del chasis como la guía de las ruedas. Se ha comprobado que esta técnica es sumamente prometedora, sin embargo cuando se hace una cruceta utilizando dos tubos encajados sobre una gran parte de su longitud, se incrementa en forma importante el peso de los elementos no suspendidos e, indirectamente, su costo de fabricación. La presente invención busca mejorar esta situación. Se propone por tanto un eje de ruedas que incluye dos brazos que se montan sobre el chasis de manera articulada, y cada uno de estos brazos cuenta con una mangueta que sirve de soporte para las ruedas. El eje de ruedas incluye una cruceta montada entre los dos brazos antes mencionados, y el empalme realizado entre los dos brazos mediante la cruceta incluye al menos la inserción de un elemento elastomérico. Este elemento es colocado, conformado y dispuesto de tal forma que se garantiza al menos un par de reacción en torsión sobre las oscilaciones relativas de un brazo con respecto al otro. De conformidad con una de las características generales de la invención, el elemento insertado incluye un cojinete o soporte con el fin de mantener, juntó con el elemento elastomérico, una angulación determinada de cada uno de los brazos con respecto a la cruceta, permitiendo al mismo tiempo una rotación provocada por la oscilación de los brazos, y el elemento elastomérico reacciona en torsión a esa rotación. De esta manera, el elemento elastomérico garantiza la función de antibalanceo. De conformidad con otra característica preferida de la invención, el soporte permite, trabajando junto con el elemento elastomérico, una guía de las deformaciones, evitando ó limitando así las deformaciones transversales de la cruceta. El soporte permite así mantener la angulación de cada uno de los brazos con respecto a la cruceta (sobre un plano que contiene este brazo y la cruceta). La cooperación del soporte junto con el elemento elastomérico permite de esta forma utilizar una cruceta monobloque, o una cruceta realizada mediante dos tubos encajados parcialmente. De conformidad con otra característica preferida de la invención, el soporte permite además, trabajando junto con el elemento elastomérico, una guía de las deformaciones de la cruceta, permitiendo en ciertas configuraciones y de manera limitada, las deformaciones sobre el eje longitudinal de la cruceta, lo que en el caso de los ejes de ruedas semirrígidos ligeros permite mejorar la resistencia contra la fatiga del eje de ruedas, y particularmente la fatiga por desgaste causado por el uso, del empotramiento de la cruceta sobre el brazo, como se verá más adelante. Otras ventajas y características de la invención podrán apreciarse con mayor detalle en la siguiente descripción, haciendo referencia a los dibujos anexos en los que: - la figura 1 es una vista parcial, en planta, de un eje de ruedas de conformidad con una primera modalidad de la invención; - la figura 2 es una ilustración parcial de un eje de ruedas de conformidad con una segunda modalidad de la invención; - la figura 3 es una ilustración parcial de un eje de ruedas de conformidad con una tercera modalidad de la invención; i 'ivirlfrlfri ii r - la figura 4 es una vista detallada de un elemento insertado similar al utilizado en los ejes de ruedas ilustrados en una de las figuras 1 , 2 y 3; - la figura 5 es una vista detallada de otra modalidad del elemento insertado ilustrado en la figura 4; las figuras 6A y 6B representan un soporte que incluye este elemento insertado, en una modalidad particular; y la figura 7 representa parcialmente un elemento insertado monobloque de conformidad con una modalidad preferida. La descripción detallada que aparece a continuación y los dibujos anexos son, en esencia, bastante precisos. No sólo facilitan la comprensión de la invención, sino que además contribuyen, de ser necesario, con su definición. En primera instancia y con referencia a la figura 1 , se describe un eje de ruedas que habrá de ser montado sobre el chasis de un automóvil. Este eje de ruedas incluye una cruceta 3, que une o conecta dos brazos de suspensión 4A y 4B. Cada brazo 4A cuenta con una mangueta 5A para dar soporte a una rueda (no ilustrada). El otro extremo de cada brazo 4A está empalmado con una flecha (no ¡lustrada) que permite una articulación a lo largo de un eje de oscilación o desplazamiento del brazo con respecto al chasis. En el ejemplo ilustrado sobre la figura 1, los ejes de oscilación de los brazos son colineales. ¦ iHíf frtitiiÉiirí I i En la práctica, se utilizan unas articulaciones elásticas de suspensión que rodean cada flecha del tipo antes mencionado. Una modalidad particularmente ventajosa de estas articulaciones se describe en la solicitud de patente WO 97/47486. En la primera modalidad ilustrada en la figura 1 , la cruceta 3 está constituida por dos tubos 3A y 3B, parcialmente encajados uno dentro del otro. La longitud conjunta de los dos tubos 3A y 3B representa una pequeña fracción de la longitud de la cruceta, comúnmente alrededor de una décima parte de esta longitud. En particular, el tubo 3B es fijado rígidamente en uno de sus extremos sobre el brazo 4B, mientras que el otro extremo se inserta dentro de un primer extremo del tubo 3A, que es coaxial y tiene un radio superior al radio del tubo 3B. El otro extremo del tubo 3A se fija rígidamente sobre el brazo 4A. La fijación de los extremos de los tubos 3A y 3B sobre los brazos 4A y 4B puede realizarse por ensambladura o acoplamiento, por engarce, por encaje de ranuras o molduras, o incluso por soldadura. El elemento insertado del eje de ruedas de conformidad con la invención se coloca entre los extremos respectivos de los tubos 3A y 3B que constituyen la cruceta 3. Con referencia a una de las figuras 4 y 5, este elemento insertado está conformado por al menos un soporte 22, que trabaja junto con un elemento 21 hecho de un material elastomérico. Preferiblemente, el soporte 22 se ubica inmediatamente a un lado del elemento elastomérico 21. i ¿Lat í ;i'.tt Preferiblemente, el elemento 21 está constituido por un anillo de hule o goma, cuyas superficies internas y externas están unidas firmemente, por ejemplo mediante adhesión, a unos elementos tubulares 23 y 24 (ver figura 7), como unos anillos o unas copitas metálicas. El comportamiento bajo deformación del elemento 21 en las direcciones axiales y radiales se obtiene en este caso mediante la correcta elección del hule o goma, de las cavidades, o por el contrario de los refuerzos utilizados en el anillo de goma, así como de la configuración de las copitas metálicas 23 y 24. El soporte 22, es, en este caso, un cojinete o rodamiento de bolas, un rodamiento de agujas, o incluso unos rodillos cilindricos o cónicos. En el ejemplo descrito, la pared interna del soporte 22 y la copita interior 24 del elemento elastomérico 21 están fijadas sobre la pared o superficie externa 60, por ejemplo de un tubo 3B de la cruceta. La pared externa del soporte 22 y la copita exterior 23 del elemento elastomérico 21 están fijadas sobre la pared interna 61 , por ejemplo de otro tubo 3A de la cruceta, o por ejemplo de uno de los brazos de suspensión 4A (4B), como se verá más adelante. La fijación del soporte 22 y de las copitas metálicas del elemento elastomérico 21 puede hacerse utilizando cualquier medio conocido en la técnica como, por ejemplo, por ensambladura o inserción a presión. En la modalidad preferida ilustrada sobre la figura 7, las copitas metálicas exteriores y/o interiores tienen una longitud axial superior a la del anillo de goma y permiten por tanto empalmar fijamente el soporte 22. El elemento insertado es monobloque, esto es, de una sola pieza, por lo que se facilita su inserción y colocación dentro de la cruceta. De esta manera, se reducen considerablemente los tiempos de montaje y, en consecuencia, los costos de fabricación. Por este motivo, la presente invención incluye un elemento insertado monobloque del tipo antes descrito. En otra modalidad, el anillo de goma puede fijarse directamente sobre los tubos metálicos 3A y 3B, sin utilizar las copitas metálicas. El soporte 22, de longitud previamente determinada, cuenta con un juego radial propio, sumamente pequeño. Se coloca a una distancia previamente determinada del anillo elastomérico 21 , para mantener junto con el mismo una angulación prácticamente constante, en función de los desplazamientos, de uno de los brazos 4A y 4B con respecto a la cruceta 3 (conformada, llegado el caso, mediante el ensamble de los tubos 3A y 3B). Esta angulación deberá determinarse considerando un plano que incluye un brazo y la cruceta. Al realizar una serie de pruebas sobre unos ejes de ruedas semirrígidos concebidos de esta forma, los solicitantes pudieron constatar que la distancia entre el soporte y el anillo elastomérico, para un mismo elemento insertado, es un parámetro importante para mantener la angulación de los brazos con respecto a la cruceta. En consecuencia, esta distancia entre el soporte y el anillo se determina preferiblemente en función de la rigidez del anillo elastomérico, con el fin de optimizar esta cooperación entre el anillo y el soporte. Debido a la conservación o mantenimiento de la angulación de los brazos con respecto a la cruceta, todo esfuerzo sobre uno y/u otro brazo, que pudiera hacer cambiar la orientación del plano de las ruedas, induce sobre la cruceta (en este caso conformada por el ensamble de los tubos 3A y 3B) unos momentos de flexión. La sección y el material con que están hechos estos tubos se determinan con anterioridad para hacerlos más rígidos a la flexión. De esta manera, se obtiene una excelente guía de las ruedas. El soporte 22 tiene, por lo general, un juego propio y sumamente pequeño, a lo largo de la mayor dimensión de la cruceta 3, lo que limita las deformaciones durante el uso de la cruceta siguiendo el sentido longitudinal de la misma. Es posible, sin embargo, que el soporte tenga un juego más amplio en esta dirección, como se verá más adelante. La reacción a la torsión inducida por la oscilación de los brazos 4A y 4B sobre la cruceta 3 se garantiza principalmente, en este caso, mediante el elemento elastomérico 21 , cuya rigidez se determina con anterioridad para garantizar un par de reacción a la torsión, y los tubos 3A y 3B están prácticamente rígidos a la torsión, gracias a su corte o sección y ai material del que están hechos. De esta manera, se obtiene una rigidez a la torsión y a la flexión, al menos semejante a la descrita en el documento W097/47486, ya que el elemento elastomérico del elemento insertado garantiza la función antibalanceo, mientras que la función de guía de las ruedas se garantiza mediante la cooperación entre el soporte y el elemento elastomérico antes mencionado del elemento insertado antes descrito. Preferiblemente, los elementos que constituyen la cruceta 3 están hechos de metal, por ejemplo aluminio ó una aleación de aluminio. En otra modalidad, los elementos que constituyen la cruceta 3 están hechos de un material compuesto, que incluye una resina cargada de fibras de refuerzo. Resulta particularmente pertinente considerar la ligereza de estos materiales, cuando se busca minimizar la masa de las partes no suspendidas del vehículo. En una modalidad con base en rodamientos, el soporte 22 puede tener la forma de dos anillos lisos 220 y 221 (ver figuras 6A y 6B), insertados uno dentro del otro. Su zona de contacto 222 es de poca fricción o frotamiento, gracias a los materiales que constituyen estos anillos, a algún tratamiento realizado sobre sus superficies, o a la interposición de un lubricante. El anillo de radio menor 220 puede por tanto deslizarse dentro del anillo de radio mayor 221. Estos anillos pueden estar hechos de metal, de plástico o de algún otro material. La superficie interna del anillo 220 y la superficie externa del anillo 221 están fijadas firmemente sobre unos elementos constituyentes del eje de ruedas, por ejemplo sobre la cruceta y/o al menos uno de los brazos. "flítfÉÉltl' El anillo externo 221 puede desplazarse relativamente con respecto al anillo interno 220, en rotación alrededor del eje X-X de la cruceta (ver figura 1 ) y/o en traslación a lo largo de este eje. La reacción a estos desplazamientos se garantiza mediante el elemento elastomérico 21 , que trabaja junto con el soporte 22 para restringir los desplazamientos. La traslación permitida de uno de los anillos lisos con respecto al otro, a lo largo de este eje longitudinal, hace posible limitar los picos de tensiones mecánicas al nivel del empotramiento de los tubos 3A y 3B en los brazos 4A y 4B; estos picos se describen en la solicitud de patente WO 97/47486. En otra modalidad, el soporte está conformado por un solo anillo cuya superficie interna está fijada firmemente sobre la pared 60 (figuras 4 y 5). La superficie externa de un anillo de estas características puede tener propiedades antifricción inherentes, y/o contar con una capa de grasa para reducir las fricciones con la pared 61. En una variante de la modalidad ilustrada en la figura 4 y en la que el elemento insertado 2 incluye un solo soporte 22, se puede prever un elemento insertado que incluya un elemento elastomérico 21 y dos soportes 22A y 22B (ver figura 5). Estos dos soportes están dispuestos a un lado y otro del elemento elastomérico 21. En esta modalidad, las longitudes respectivas de los soportes 22A y 22B se determinan en función de la longitud del elemento elastomérico 21 , así como de la rigidez de éste último.

Con referencia a ia figura 2, se describe un eje de ruedas de conformidad con una segunda modalidad de la presente invención. En esta modalidad preferida, la cruceta 3 es un monobloque conformado por un solo tubo, cuyos extremos están acoplados con los brazos de suspensión 4A y 4B. En el ejemplo ilustrado en la figura 2, los extremos del tubo 3 se encajan en unas aberturas respectivas sobre los brazos 4A y 4B, mediante los elementos insertados respectivos 2A y 2B, del tipo ¡lustrado sobre una de las figuras 4 y 5. En una variante (figura 3) de la modalidad ¡lustrada en la figura 2, la cruceta monobloque 3 está fijada rígida y directamente sobre uno de los brazos de suspensión 4A, en uno de sus extremos. El otro extremo está acoplado firmemente sobre el otro brazo de suspensión 4B, mediante un elemento insertado 2 constituido por un elemento elastomérico y al menos un soporte. En esta variante, la disimetría de las reacciones a las tensiones mecánicas de flexión sufridas por la cruceta, puede ser corregida utilizando una configuración adaptada de la cruceta monobloque 3 sobre una porción 31 de su longitud. Preferiblemente, el tubo 3 ha sido embutido o repujado radialmente para presentar localmente, a una distancia dada y sobre la longitud pertinente, una sección mucho más flexible bajo las tensiones mecánicas de flexión.

Cabe señalar que la presente invención no se reduce a las modalidades descritas anteriormente, de manera enunciativa mas no limitativa, ya que se pueden considerar otras variantes. Por ejemplo, es posible que los brazos de suspensión 4A y 4B incluyan, en una variante de la modalidad ilustrada en la figura 2, unas varillas de configuración cilindrica que sobresalgan hacia la cruceta monobloque 3. Los extremos de estas varillas se insertan en los extremos del tubo que conforma la cruceta monobloque 3, mediante los elementos insertados respectivos 2 A y 2B. Es posible incluir, asimismo, una diversidad de elementos elastoméricos 21 , por ejemplo dos elementos elastoméricos 21 a un lado y otro de un solo soporte 22, dependiendo de las exigencias de la aplicación deseada. Los anillos descritos con anterioridad, hechos de un material elastomérico o de un material rígido, pueden tener una configuración cilindrica, cónica o cualquier otra configuración que permita optimizar el comportamiento mecánico de los mismos. En general, el elemento insertado del eje de ruedas de conformidad con la invención puede tener cualquier configuración con base en un soporte y en un elemento elastomérico que garanticen el cumplimiento de las funciones de antibalanceo y de guía de las brazos de las ruedas. Cabe señalar que el término "tubos", como se utiliza anteriormente en el presente para describir los elementos que constituyen la cruceta designada con los números de referencia 3A y 3B, deberá interpretarse en su sentido más amplio. Se refiere a elementos de configuración generalmente tubular, cilindrica o no, y de ser necesario, con diferencias o variaciones en sus diámetros e incluso en sus formas, a lo largo de su dimensión más amplia. En las modalidades ilustradas, los brazos de las ruedas oscilan alrededor del un eje común paralelo al eje de la cruceta pero alejado de este último. En otras modalidades no ¡lustradas, los brazos de las ruedas pueden oscilar alrededor de un eje compartido por el eje de la cruceta. La presente invención aplica asimismo en cualquier otro modo ó disposición de sujeción de los brazos de las ruedas sobre el chasis. Un eje de ruedas del tipo antes descrito puede tener una aplicación interesante en la concepción de un tren de ruedas posterior para un vehículo de turismo ó para un vehículo utilitario. La simplicidad de este eje de ruedas permite, de hecho, su adaptación a una gran diversidad de vehículos. Dependiendo de las aplicaciones deseadas, es posible modificar las longitudes respectivas del o de los soportes, la longitud y/o la rigidez del o de los elementos elastoméricos, la rigidez de los tubos que conforman la cruceta 3, etc.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un eje de ruedas que incluye dos brazos 4A, 4B que se montan de manera articulada sobre el chasis, y cada uno de estos brazos cuenta con una mangueta que da soporte a las ruedas 5A, 5B, y una cruceta 3 que une estos dos brazos antes mencionados, y que cuenta con al menos un elemento insertado 2 que incluye un elemento elastomérico 21 colocado, conformado y dispuesto para garantizar al menos en parte un par de reacción en torsión sobre las oscilaciones de un brazo con respecto al otro, y caracterizado porque el elemento insertado incluye asimismo un soporte 22 para mantener, trabajando junto con el elemento elastomérico, una angulación determinada de cada uno de los dos brazos con respecto a la cruceta, permitiendo al mismo tiempo una rotación provocada por la oscilación de los brazos, y el elemento elastomérico 21 reacciona en torsión ante esta rotación.

2. - El eje de ruedas de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el soporte 22 antes mencionado garantiza además una guía a las deformaciones de la cruceta 3, permitiendo estas deformaciones de manera limitada sobre el sentido longitudinal de la cruceta.

3. - El eje de ruedas de conformidad con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado además porque el elemento insertado incluye dos elementos tubulares imbricados 23, 24, entre los cuales están alojados el elemento elastomérico 21 y el soporte 22, que constituyen en su conjunto el elemento insertado monobloque.

4. - El eje de ruedas de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el o los soportes 22 se ubican a una distancia determinada previamente del elemento elastomérico 21.

5. - El eje de ruedas de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el primer elemento insertado 2A que incluye un elemento elastomérico y un soporte, está montado entre la cruceta 3 y uno de los brazos 4A, mientras que un segundo elemento insertado 2B que también incluye un elemento elastomérico y un soporte, está montado entre la cruceta y el otro brazo 4B.

6. - El eje de ruedas de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque el elemento insertado 2 que incluye un elemento elastomérico y un soporte está montado entre la cruceta y uno de los brazos 4B, mientras que la cruceta 3 está fijada rígidamente sobre el otro brazo 4A.

7. - El eje de ruedas de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque la cruceta 3 presenta, a lo largo de su eje longitudinal (X-X), una variación previamente determinada 31 de su sección.

8. - El eje de ruedas de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque el elemento insertado 22 que incluye un elemento elastomérico y un soporte está montado entre dos piezas que constituyen la cruceta 3A, 3B.

9. - El eje de ruedas de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque los dos extremos de la cruceta 3A, 3B están fijados rígidamente sobre dos brazos 4A, 4B, respectivamente.

10. - El eje de ruedas de conformidad con una de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado además porque el elemento insertado incluye dos soportes 22A, 22B, colocados a un lado y otro del elemento elastomérico 21.

11. - Un elemento insertado monobloque para un eje de ruedas de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, que incluye un elemento elastomérico 21 y un soporte 22, así como unos medios 23, 24 para mantener el elemento elastomérico 21 y el soporte 22 en posición coaxial y ubicados a una distancia entre uno y otro previamente determinada.