WO1992010375A1 - Suspension para vehiculos - Google Patents

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WO1992010375A1
WO1992010375A1 PCT/ES1991/000078 ES9100078W WO9210375A1 WO 1992010375 A1 WO1992010375 A1 WO 1992010375A1 ES 9100078 W ES9100078 W ES 9100078W WO 9210375 A1 WO9210375 A1 WO 9210375A1
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WO
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section
sections
rotation
bars
suspension according
Prior art date
Application number
PCT/ES1991/000078
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English (en)
French (fr)
Inventor
Julián PARRAGA GARCIA
Original Assignee
Aragonesa De Equipamientos Para Automoviles, S.A. Adepasa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aragonesa De Equipamientos Para Automoviles, S.A. Adepasa filed Critical Aragonesa De Equipamientos Para Automoviles, S.A. Adepasa
Publication of WO1992010375A1 publication Critical patent/WO1992010375A1/es

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G21/00—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces
    • B60G21/02—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected
    • B60G21/04—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically
    • B60G21/05—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically between wheels on the same axle but on different sides of the vehicle, i.e. the left and right wheel suspensions being interconnected
    • B60G21/055—Stabiliser bars
    • B60G21/0551—Mounting means therefor
    • B60G21/0553—Mounting means therefor adjustable
    • B60G21/0558—Mounting means therefor adjustable including means varying the stiffness of the stabiliser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/18—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having torsion-bar springs only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/02—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means
    • B60G17/025—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means the mechanical spring being a torsion spring

Definitions

  • the present invention relates to a pension for vehicles, of the torsion bar type, which is related on one side with the wheel arm, while on the other it is anchored to the suspended part of the vehicle.
  • the choice of the suspension system is conditioned by various parameters, such as static load (suspended weight); dynamic factor
  • the object of the present invention is to avoid the aforementioned drawbacks and to have the adequate and optimum basic parameters, such as oscillation frequency and dynamic factor, for each type of vehicle, taking advantage of the current values (or next to them, of suspension races and without the need to resort to complicated, sophisticated and expensive additional microcomputer equipment.
  • the torsion bar constituting the suspension is subdivided into a series of successive sections of decreasing section from the end attached to the wheel arm to the opposite end anchored to the suspended part of the vehicle.
  • Each of these sections has its own turning capacity and a limited turning freedom.
  • Each section fully transmits its freedom Turn tad to the next section of smaller section.
  • the freedom of rotation of the same corresponds to the freedom of total rotation of the previous sections, the greater the sectioning capacity of the section considered is greater.
  • the totality of the sections can be formed in a single bar or in two or more independent bars.
  • the different bars can be parallel or aligned, or include a combination of both arrangements.
  • the successive end sections of each two consecutive bars are interrelated by their adjacent ends to fully transmit the torque and the angle of rotation between said bars.
  • the different sections could also be distributed or formed in two coaxial bars, an internal one of uniform section, and an external one of tubular configuration and stepped section to define a successive series of sections.
  • Each of the sections that make up the bar or torsion bars have associated turning limit means. These means are constituted by an annul piece, for example, with an eccentric contour, which is mounted on each section, without the possibility of relative rotation between the two, and on fixed stops, independent of said sections. These stops define supports for the piece. cancel when turning in one direction or another dragged by the bar, thus limiting its freedom of rotation and that of the section associated with the piece.
  • the annular piece may move along the section on which it is mounted, keeping the support on the fixed stops.
  • These fixed stops can be adjustable, to vary the freedom of rotation of each section.
  • One of the sections of the bars can be equipped with means that allow varying the length of it that is subject to torsion at will.
  • These means may include a tubular casing mounted around a portion of the bar section, said car being connected to the bar section by means of two intermediate annular parts, not rotating with respect to the aforementioned carcass and section, but one of the pieces can move axially, while the other is of fixed axial position. By varying the distance between these pieces, the length of the section subject to torsion can be adjusted at will.
  • the end section of the bar or bars that is anchored to the suspended part of the vehicle which will be the section of smaller section, may be surrounded by a fixed tubular car, which is related to said section by means of an annular piece. Intermediate prevented from turning with respect to the housing and section. This piece can move axially with respect to the ends of said section, thus varying the torsional length of this end section.
  • the torsional length of one or several sections of the bars that make up the bar can be adjusted at will, in order to adapt it to the required conditions.
  • Figures 1 and 2 are, respectively, a front elevation and a plan view of a conventional torsion bar suspension.
  • Figure 3 is a linear graphic scheme corresponding to the torque M, in ordinates, as a function of of the value of the angle of rotation alpha, in abscissa.
  • Figure 4 is a diagram similar to that of Figure 3, in which values of the load P are carried in ordinates and the values of the vertical travel of the wheel, X, in abscissa.
  • Figure 5 is a scheme similar to that of Figure 4, where a purely theoretical behavior is represented.
  • Figure 6 is a scheme similar to that of Figure 3 for a supposed theoretical behavior equal to that of Figure 5.
  • Figure 7 corresponds to a graph in which the curve represented in Figure 5 is included by dashed line, while actual values obtained with the suspension object of the present invention are represented in a continuous broken line.
  • Figure 8 corresponds to a scheme in which the same curve as in Figure 6 is shown by dashed line and in a continuous line a polygonal representing the variable torque that can be obtained with the transmission of the invention.
  • Figures 9 and 10 correspond to two possible embodiments of suspension, constituted according to the invention.
  • Figure 11 is a cross-section along the line XI-XI of Figure 9, showing a rotation limiting device of the sections that comprise said bar.
  • Figure 12 is a view similar to Figure 11, in which an execution variant is shown.
  • Figure 13 is a cross-section, on a larger scale, along the line AA of Figure 10.
  • Figures 14, 15 and 16 show as many variants of execution of a suspension constituted according to the invention.
  • Figures 17 and 18 show, in longitudinal and cross-section, a device that allows the active length of the end section of the torsion bar to be varied.
  • Figures 19 and 20 show, in elevation and plan, an example of connection between two torsion bars.
  • Figure 21 shows, in diametric section, a constructive example of guide support for the wheel arm
  • Figure 22 is a section similar to Figure 1, for a suspension similar to that of Figure 15.
  • Figures 23 and 24 are, respectively, views similar to Figures 21 and 22, showing as many variants of execution.
  • Figure 25 corresponds to a graph showing the behavior of the suspension obtained in accordance with the invention.
  • Figure 26 shows in section a device for varying the torsion length of one or more sections of a bar.
  • Figure 27 corresponds to a possible embodiment of a suspension constituted according to the invention.
  • torsion bar suspensions are constituted, as can be seen in Figures 1 and 2, by a bar 1 of uniform section that is connected by one of its ends to the arm 2 of the wheel 3, being also on this side mounted on a guide 4 with respect to which it can rotate freely. At the free end, bar 1 is in solidarity, by means of an line 5 to the suspended part of the vehicle.
  • Reference number 6 indicates the center of wheel 3, corresponding to static load (weight suspended per wheel).
  • Reference 7 indicates the extreme position d> l center 6 of the wheel 3, determined by the appropriate wheel drop limiter.
  • the vertical distance between positions 6 and 7 is designated by the letter x.
  • the wheel arm 2 constitutes a piece integral to the rotation with the torsion bar 1 and receives the wheel axle with free rotation 3.
  • With the letter __ » the angle corresponding to the displacement of the center of the wheel is designated 3 from position 6 to position 7.
  • the letter a the angle formed by the wheel arm 2 with the horizontal is designated when the center of the wheel 3 is moved to point 7.
  • the angle formed by the Wheel arm 2 with the horizontal in the static load position will be worth BC.
  • the letter P indicates the load acting on the center of wheel 3.
  • FIGs 3 and 4 show graphs that belong to conventional suspensions per torsion bar, as shown in Figures 1 and 2.
  • the linear graph of Figure 3 corresponds to the torque, in ordinates, as a function of the value of the angle ⁇ of rotation, in abscissa.
  • it represents the graphical translation of load, P, as a function of the vertical wheel travel, X.
  • P and X are 0 J max ⁇ e J e static load and corresponding value " of X. This graph follows, of course, from that of Figure 3, considering the geometry of figure 1 and the formulas mentioned above.
  • Figures 5 and 6 are graphs similar to those of Figures 3 and 4 but corresponding to an optimal theoretical suspension.
  • a desirable oscillation frequency one hertz for static load, P, in the abscissa X _ • predetermined
  • Figure 6 is the graphical representation of the pair, M, that originate the values of the load P, of the graph of Figure 5, in the theoretical assumption that the suspension, theoretical for now, took place according to the scheme of Figure 1 and that its practical realization consisted of a torsion bar of such a nature that it was capable of absorbing the aforementioned values of M, corresponding to the angle -C ⁇ , which, on the other hand, is a function of the X-paths according to the repeated geometry already in figure 1. To avoid confusion or errors in the interpretation of what has been exposed, it seems necessary to indicate that the process that has been followed consists of:
  • R is the distance between the center of the wheel (points C and C of Figure 1 and the geometric center of the hypothetical bar 1, that is to say the radius of the wheel arm, being at the angle indicated in figure 1.
  • Figure 7 corresponds to the graph Px (suspension load-travel), where the discontinuous plot curve is the same as the continuous plot curve in Figure 5.
  • Figure 8 is the graph M-C (torque angle).
  • M-C torque angle
  • the same curve that appears with a continuous line in the figure is represented in dashed lines. 6.
  • continuous line there is a polygon of five sections, which are straight segments. The ends of these segments are the points of abscissa ⁇ and ordinate M, given by (O, M-.), (Or ⁇ ⁇ , M., (gt 2 ,! _ 2 ), ( ⁇ 3 , M.) ( (V-, M. and ((), M max).
  • V is the maximum angle of rotation.
  • Figure 9 shows a first embodiment of a suspension, by torsion bar, constituted in accordance with the present invention and whose behavior corresponds to that of the continuous lines that appear Pray in Figures 7 and 8.
  • the suspension of Figure 9 is constituted by a torsion bar, generally referenced with the number 1, which is subdivided into a series of successive sections, five in the described example , referenced with the numbers 8 to 12, which decrease in section from the end attached to the wheel arm 2 to the opposite end or which is fixed to the suspended part of the vehicle by means of anchor 5.
  • the length of the different sections depends on pairs, maximum torsion angles and decimeters of these sections.
  • the same references, coinciding with figures 1 and 2 will be used to designate the same components or elements.
  • Each of the sections that make up the torsion bar, except for the end section 12, has associated limiting means of rotation.
  • These means may consist, for example, of cranks or pieces that are integral to the turn of each section and that are referenced with the number 13. Each of these pieces is associated with an external limit stop, not shown. Also the wheel arm 2 has associated limit stops, not shown.
  • FIG 10 a variant of execution is shown, in which the suspension is composed of two independent, parallel bars, referenced with numbers 14 and 15 and that is of identical characteristics to that represented in Figure 9, that is to say with equal curves of load and torque, depending on the travel, or angle of rotation, represented in figures 7 and 8.
  • Bar 14 includes sections 8, 9, 10 and 11, while bar 15 includes the lower section diameter 12.
  • the cranks or parts in solidarity with the turn of each section are indicated.
  • supports similar to those referenced with number 4 are represented, which allow the free rotation of the bars.
  • references 17 and 18 solidarity pieces are shown to the g of sections 11 and 12. These pieces are joined by one or two connecting rods 19, as will be described in more detail with reference to figure 13, which allow the turn to be transmitted. between bars 14 and 15.
  • FIG. 10 may correspond to a practical solution in the event that the vehicle does not allow the bar of Figure 9 to be housed. Also in this embodiment there are the rotation limiters mentioned with reference to Figure 9.
  • Figure 11 is a cross section of the torsion bar, by any of the sections thereof, representing the crank or part 13.
  • FIG 12 another adjustable turn limiter is schematically shown.
  • the maximum angle that the crank or piece 13 can rotate, until contact was made with the piece 22, depends on the position occupied by the piece 23, of adjustable position along the guide 24.
  • Figure 13 which corresponds to a section taken along the line AA of Figure 10, represents parts 17 and 18, in solidarity with the turn of sections 11 and 12, which are related by two connecting rods 19. This embodiment It allows the transmission of torque and rotation angle between bars 14 and 15.
  • Figure 14 is a scheme that also corresponds to another embodiment of torsion bar suspension, which act in series. In total there are five bars, each of which constitutes a section of different diameter. Sections 8, 9 and 10 are parallel to each other, while sections 10,11 and 12 are aligned. With reference number 4, the guides that allow the free rotation of the different sections are indicated, while with references 17 and 18, the solidary parts that are related to the turn are indicated by connecting rods 19. With number 25, reference cranks or parts in solidarity with the rotation with the adjacent ends of the aligned bars and with which there are also associated stops or turning limiters not shown. The piece 5 immobilizes the turn to section 12, after making the turn that produces the necessary preload.
  • the suspension is constituted by two bar bars 26 and 27 that work in parallel.
  • the bar 26 is of uniform diameter, while the bar 27 includes four sections of different diameters.
  • This embodiment is the same as those already described, using the same references to designate the same elements or components.
  • Figure 16 Another possible solution is shown in Figure 16, where the suspension is constituted by a bar of uniform diameter 26, as in the case of Fig. 15 and a tubular bar 28, coaxial with the bar 26, which defines a series of sections in a row.
  • the two bars are connected by one of their ends to the wheel arm 2, while on the opposite they are fixed, as in the previous cases, to the anchor 5.
  • the rest of the components coincide with the embodiments already described.
  • the rotation limiters of the piez 13 and of the arm 2 are also not shown.
  • Figures 17 and 18 represent in longitudinal and transverse section a striated bar 29, corresponding to the end section of the torsion bar, along which the piece 30 can be moved, which is provided with the corresponding female striatum and which is supported by guides 31.
  • FIG 21 A constructive example of guide support for the wheel arm 2 is shown in Figure 21.
  • This arm configures a tubular portion 36 on which are mounted, by means of the hub 37-, two axial ball joints 38.
  • the torsion bar 1 is fixed to the tubular section 36.
  • the suspended part of the vehicle 39 (chassis or frame) is attached to the hub 37.
  • the described assembly is retained in the tubular section 36 by means of the nut 40.
  • a guide support is shown like that of figure 21, which also incorporates a return for transmission of torque and rotation angle, with the so that the torsion bar 1 works in parallel with another torsion element.
  • the same references as those used in Figure 21 are used to designate the same elements or components.
  • a crank 17 is also mounted on the tubular section 36, similar to that of Figures 10 and 13, on whose extremities the shafts 41, indicated with the same reference in Figure 13, are mounted. These shafts are mounted by means of the radial ball joints 42 and serve to connect the connecting rods 19 that connect to the other torsion element, which may be constituted by the section 12 of Figure 13.
  • Figure 23 corresponds to a constructive example of guide support for the wheel arm 2, which defines, as in the case of Figures 21 and 22, a tubular section 36 on which, by means of the hub 37, a bearing of crossed rollers 43.
  • the behavior of the suspension constituted in accordance with the present invention is plotted in Figure 25.
  • the values of the load are represented, and in ascending the paths, x of sujs pension.
  • C indicates the line corresponding to the maximum load of the vehicle and V that of minimum load, with P c and P being the respective values of static loads (suspended weights) for which the item X is the same. It will be described below, it allows the use of lines C and V, as well as intermediate lines, corresponding to load values between the maximum and minimum extremes.
  • Figure 26 shows a simple solution to continuously vary the torsion length of one, or several sections of the bar or bars that make up the suspension.
  • the torsion bar is referred to with the number 1, which has a longitudinal teeth 44.
  • Two rings 45 and 46 are mounted on the toothed section, each of which has an internal teeth 47, which gears with the length 44 of the bar 1, and also of an external gontal groove 48.
  • On the rings 45 and 46 it is arranged.
  • ta a tubular piece 49 which has a longitudinal teeth 50 internally, which meshes with the external longitudinal teeth of the two rings 48.
  • the ring 45 is fixed with respect to the bar 1 and tubular piece 49 by elastic rings 51.
  • the ring 45 is immobilized against any longitudinal sliding with respect to the rod 1 and tubular piece 49.
  • the Ring 46 by means of the corresponding rudder, can be moved longitudinally, allowing the length A to be varied and with it the length of the section or bar 1 that may be subject to torsion. In short, the angle rotated by torsion between the ends of the bar or section 1 is achieved.
  • Figure 27 shows an embodiment that includes the device described in Figures 17 and 18 and the device described in Figure 26.
  • the different components of the suspension represented in Figure 27 are indicated with the same references than the embodiment shown in figure 14.
  • Section 11 of the suspension has a device equal to that shown in Figure 26, which allows varying the turning capacity of this section.
  • Section 12 has the device of figures 17 or 18 mounted, allowing the rotation capacity of the device to be varied, because its free end is supported by the guide 5.
  • the active torsion diameters of sections 8 to 12 shall be designated, respectively, by D c. D 4, D ,, D and D, having decreasing values from D ⁇ to D, although two or more of the sections could have the same diameter, as appropriate.
  • the maximum torque that supports each section. from section 8 to 12, it will be max, M 4 , __ 3 , __ 2 and M, (figure 8) and with maximum values of torsional stress (or shear fatigue) admissible for the material from which the respective ones are manufactured sections (which, on the other hand, must be in the safety area for torsional fatigue work).
  • torsion active length variation systems in bars 12 and 11 (Figure 2 they allow altering the characteristic curves of angle of rotation and vertical load-travel, so that they can. achieve optimal suspension behaviors (free height to the constant ground, that is the same value for different vehicle load states, adequate oscillation frequency, etc.) that result in the realization of curves C and V, and intermediate, of figure 25, according to the load states of the vehicle in question.

Abstract

Suspensión para vehículos, del tipo de barra de torsión, cuya barra (1) va subdividida en una serie de tramos sucesivos (8 a 12) de sección decreciente, cada uno de los cuales tiene una capacidad de giro propia y una libertad de giro limitada, que transmite integramente al tramo siguiente. La totalidad de los tramos pueden estar formados en una sola barra o en dos o más barras indepiendientes, que pueden ir alineadas o paralelas, estando los tramos sucesivos (11 y 12) de barras consecutivas (14 y 15) relacionados entre sí por sus extremos adyacentes mediante medios de reenvio (19) qui transmiten totalmente el par y ángulo de giro entre dichas barras.

Description

SUSPENSIÓN PARA VEHÍCULOS
La presente invención se refiere a una s pensión para vehiculos, del tipo de barra de torsión, que va relacionada por un lado con el brazo de rueda, mientras que por el otro va anclada a la parte suspendida del vehíc lo.
Los sistemas tradicionales de suspensión de vehiculos se basan en el uso de resortes helicoidales; resortes semielipticos de flexión (ballestas) de grueso co tante o grosor variable (ballestas parabólicas); barras de torsión; dispositivos neumáticos, bien sea mediante "colch nes" de aire comprimido encerrado en un recipiente deforma ble, o por cilindros metálicos con émbolo y vastago; y gom cauchos sintéticos o naturales, elástomeros. En determinados casos las suspensiones e tán constituidas por la combinación o actuación conjunta d dos de los' sistemas antes enumerados.
En cualquier caso la elección del sistem de suspensión está condicionada por diversos parámetros, t les como carga estática (peso suspendido); factor dinámico
(cociente entre la máxima carga y la carga estática), depe básicamente del camino de rodadura y de la aplicación del vehiculo; recorrido vertical de rueda; geometria del vehíc lo; frecuencia de oscilación deseable, etc. Con el fin de poder garantizar la seguridad de marcha del vehiculo y el confort del conductor y pasajeros, suele ser además necesa la incorporación de amortiguadores.
Cualquiera que sea el equipo de suspensi utilizado, hay serios inconvenientes par? conseguir las ad cuadas seguridad y confort sobre determinados vehículos qu por su aplicación, han de desplazarse sobre caminos de rod ra accidentados, a una velocidad máxima predeterminada. Si la flexibilidad de su suspensión es la correcta para una frecuencia de oscilación confortable, sucede que el factor dinámico es insuficiente, lo cual se traduce en que hay que disminuir notablemente la velocidad máxima de desplazamien¬ to, para evitar accidentes personales (dañarse por golpes sobre el techo del vehículo o salir catapultado del mismo) . En el caso de rigidizar la suspensión, persiguiendo la con¬ secución del oportuno factor dinámico, resulte inaceptable porque la frecuencia de oscilación es muy elevada y el cuer humano no soporta las consiguientes vibraciones verticales. Además y considerando los variados estados de carga del veh culo, en vacio, cargas intermedias o carga máxima, ocurre que se alteran de forma inaceptable los recorridos vertical de rueda desde carga estática hasta máxima carga dinámica y desde carga estática hasta descuelgue de rueda; la altura libre al suelo y las frecuencias de oscilación cambian tam- bien a valores no deseables.
Todos estos inconvenientes, y desde un pu to de vista puramente teórico, podrían eliminarse si el re¬ corrido de suspensión pudiera incrementarse de forma notabl lo cual resulta muy difícil, costoso y de imposible realiza- ción en muchos vehículos.
El objeto de la presente invención es evit los inconvenientes antes señalados y disponer de los adecua¬ dos y óptimos parámetros básicos, tales como frecuencia de oscilación y factor dinámico, para cada tipo de vehículo, aprovechando los actuales valores (o próximos a ellos, de carreras de suspensión y sin necesidad de recurrir a complic dos, sofisticados y caros equipos adicionales de microordena dores.
De acuerdo con la presente invención, la barra de torsión que constituye la suspensión está subdividi en una serie de tramos sucesivos de sección decreciente des¬ de el extremo unido al brazo de rueda hasta el extremo opues to anclado a la parte suspendida del vehículo. Cada uno de estos tramos tiene una capacidad de giro propia y una libert de giro limitada. Cada tramo transmite integramente su liber tad de giro al tramo siguiente de menor sección. En cada tr mo la libertad de giro del mismo corresponde á la liber¬ tad de giro total de los tramos anteriores, de mayor secció más la capacidad de giro propia del tramo que se considere.
La totalidad de los tramos pueden estar formados en una sola barra o bien en dos o más barras inde¬ pendientes.
En el segundo caso las diferentes barras pueden ser paralelas o alineadas, o bien incluir una combi- nación de ambas disposiciones. En cualquier caso, los tra¬ mos extremos sucesivos de cada dos barras consecutivas qued relacionadas entre sí por sus extremos adyacentes para tran mitir totalmente el par y el ángulo de giro entre dichas ba rras.
También los distintos tramos podrían es¬ tar distribuidos o formados en dos barras coaxiales, una in terna de sección uniforme, y otra externa de configuración tubular y sección escalonada para definir una serie sucesiv de tramos. Cada uno de los tramos que componen la ba¬ rra o barras de torsión llevan asociados medios limitadores de giro. Estos medios están constituidos por una pieza anul por ejemplo de contorno excéntrico, que va montada sobre ca¬ da tramo, sin posibilidad de giro relativo entre ambos, y en topes fijos, independientes de dichos tramos.Estos to¬ pes definen apoyos para la pieza anular al girar en uno u otro sentido arrastrada por la barra, limitando de éste modo su libertad de giro y la del tramo asociado a la pieza.
La pieza anular podrá desplazarse a lo lar go del tramo sobre el que va montada, manteniendo el apoyo sobre los topes fijos. Estos topes fijos pueden ser de po¬ sición regulable,para variar la libertad de giro de cada tramo.
Uno de los tramos de las barras, al menos, puede ir dotado de medios que permitan variar a voluntad la longitud del mismo que queda sujeta a torsión. Estos medios pueden incluir una carcasa tubular montada alrede¬ dor de una porción del tramo de la barra, estando dicha car casa relacionada con el tramo de la barra mediante dos pie¬ zas anulares intermedias, no giratorias respecto a la carca sa y tramo citados, pero pudiendo una de las piezas despla¬ zarse axialmente, mientras que la otra es de posición axial fija. Variando la distancia entre estas piezas se consigue regular a voluntad la longitud del tramo sujeta a torsión.
El tramo extremo de la barra o barras que queda anclado a la parte suspendida del vehículo, que será el tramo de menor sección, puede ir circundado por una car¬ casa tubular fija, la cual se relaciona con dicho tramo me- diante una pieza anular intermedia impedida de giro respec¬ to a la carcasa y tramo. Esta pieza puede desplazarse axial¬ mente respecto de los extremos de dicho tramo, variando asi la longitud sujeta a torsión de éste tramo extremo.
Con los sistemas descritos se puede regu_ lar a voluntad la longitud sujeta a torsión de uno o varios tramos de losque componen la barra, con el fin de adaptar ésta a las condiciones requeridas.
Todas las características propias de la invención, tal y como quedan recogidas en las reivindicacio- nes, podrán comprenderse mejor con la siguiente descripción, hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran posibles formas de realización dadas a título de ejemplo no limitativo.
En los dibujos:
Las figuras 1 y 2 son, respectivamente, un alzado frontal y una vista en planta de una suspensión convencional por barra de torsión.
La figura 3 es un esquema gráfico lineal que corresponde al par de torsión M, en ordenadas, en funció del valor del ángulo alfa de giro, en abscisas.
La figura 4 es un esquema áimilar al de la figura 3, en el que se llevan valores de la carga P en ordenadas y los valores del recorrido vertical de la rueda, X, en abscisas.
La figura 5 es un esquema similar al de la figura 4, donde se representa un comportamiento puramen¬ te teórico.
La figura 6 es un esquema similar al de la figura 3 para un supuesto comportamiento teórico igual al de la figura 5..
La figura 7 corresponde a un gráfico en el que se incluye mediante línea discontinua la curva repre sentada en la figura 5, mientras que en línea quebrada con- tinua se representan valores reales obtenidos con la suspen sión objeto de la presente invención.
La figura 8 corresponde a un esquema en el que se representa mediante línea discontinua la misma curva que en la figura 6 y en línea continua una poligonal que representa el par, variable, que puede obtenerse con la transmisión de la invención.
Las figuras 9 y 10 corresponden a dos po¬ sibles realizaciones de suspensión, constituidas de acuer¬ do con la invención. La figura 11 es una sección transversal según la línea de corte XI-XI de la figura 9, mostrando un dispositivo limitador de giro de los tramos que componen dicha barra.
La figura 12 es una vista similar a la figura 11, en la que se muestra una variante de ejecución.
La figura 13 es una sección transversal, a mayor escala, según la línea de corte A-A de la figura 10. Las figuras 14, 15 y 16 muestran otras tantas variantes de ejecución de una suspensión constituida de acuerdo con la invención.
Las figuras 17 y 18 muestran, en sección longitudinal y transversal, un dispositivo que permite va¬ riar la longitud activa del tramo extrerr- de la barra de torsión.
Las figuras 19 y 20 muestran, en alzado y planta, un ejemplo de unión entre dos barras de torsión. La figura 21 muestra, en sección diametra un ejemplo constructivo de apoyo guia para el brazo de rued
La figura 22 es una sección similar a la figura 1, para una suspensión similar a la de la figura 15.
Las figuras 23 y 24 son, respectivamente, vistas similares a las figuras 21 y 22, mostrando otras tantas variantes de ejecución.
La figura 25 corresponde a un gráfico en el que se muestra el comportamiento de la suspensión obtenida de acuerdo con la invención. La figura 26 muestra en sección un dispo¬ sitivo para variar la longitud de torsión de uno o varios tramos de una barra.
La figura 27 corresponde a una posible forma de realización de una suspensión constituida de acuer- ό_o con la invención.
Las suspensiones convencionales por barra de torsión están constituidas, tal y como puede apreciarse en las figuras 1 y 2, por una barra 1 de sección uniforme que va conectada por uno de sus extremos al brazo 2 de la rueda 3, quedando además por éste lado montada sobre una guia 4 respecto de la cual puede girar libremente. Por el extremo libre la barra 1 va solidarizada, mediante un an- cíaje 5 a la parte suspendida del vehículo.
Con la referencia número 6 se indica el centro de la rueda 3, correspondiente a carga estática (peso suspendido por rueda). Con la referencia 7 se indica la posición extrema d>l centro 6 de la rueda 3, determina¬ da por el oportuno limitador de caida de rueda. La distanc vertical entre las posiciones 6 y 7 se designa por la letr x. El brazo de rueda 2 constituye una pieza solidaria al giro con la barra de torsión 1 y recibe con facultad de gi ro libre al eje de la rueda 3. Con la letra __» se designa el ángulo que corresponde al desplazamiento del centro de la rueda 3 desde la posición 6 a la posición 7. Con la le¬ tra a se designa el ángulo que forma el brazo de rueda 2 con la horizontal cuando el centro de la rueda 3 se des- plaza al punto 7. El ángulo que forma el brazo de rueda 2 con la horizontal en la posición de carga estática valdrá a-C . Con la letra P se indica la carga que actúa en el ce tro de la rueda 3.
En las figuras 3 y 4 se representan grᬠficos que pertenecen a suspensiones convencionales por barr de torsión, como la representada en las figuras 1 y 2.
El gráfico lineal de la figura 3 corres¬ ponde al par de torsión , en ordenadas, en función del valor del ángulo^ de giro, en abscisas. La geometria de suspensión permite el giro máximo que indica el punto A. g y M son, respectivamente, el ángulo de giro y el par que corresponden a carga estática. Q y son los pares mínimo
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= A). En la figura 4 .° representa la traducció gráfica de carga, P, en función del recorrido vertical de rueda, X. Aquí ya no hay dependencia lineal entre éstas magnitudes, es decir que la representación gráfica no es un segmento de recta. Esto se debe a la conocida expresión que relaciona P y M, según: M = P. eos ( a -r ) de la cual se obtienen los diferentes valores de P conside¬ rando además que X = R. sen a - R. sen (a -o< )
P„ y P son los valores mínimo y máximo de P. P y X son 0 J max^ e J e carga estática y valor correspondiente"de X. Este gráfico se deduce, como es obvio, del de la figura 3, considerando la geometría de la figura 1 y las fórmulas antes citadas.
Las figuras 5 y 6 son gráficos similares a los de las figuras 3 y 4 pero que corresponden a una sus¬ pensión óptima teórica. La figura 5 corresponde a un ejemplo de gráfico P-X puramente teórico, correspondiente a un valor de factor dinámico 6 (P max/P =6)para un determinado recorr do total de suspensión, X max, y obtenido con las oportunas fórmulas teóricas y condicionado a una frecuencia de oscila ción deseable (un hercio para carga estática, P , en la abscisa X _• predeterminada ) de 0,89 hercios en X = 0 y 1,6 hercios en X = X max. Este gráfico indica, por tanto, la suspensión óptima teórica que se desea y que se ha definido condicionada a los parámetros básicos de : factor dinámico (6 para este ejemplo); recorrido total de la suspensión = X max; frecuencia de oscilación = a la curva creciente en función de X que tiene los valores extremos ya citados, es decir 0,89 hertcios en X = 0 y 1,66 hertcios en X = a X max (aproximadamente = a 400 mm) y que en el punto X = X de carga estática, P , la frecuencia de oscilación vale un hercio. Este curva no se ha representado gráficamente.
La figura 6 es la representación gráfica del par, M, que originan los valores de la carga P, del gráfico de la figura 5, en el supuesto teórico de que la suspensión, teórica por ahora, tuviera lugar según el esquem de la figura 1 y que su realización práctica consistiera en una barra de torsión de tal naturaleza que fuera capaz de absorber los citados valores de M, correspondientes al ángulo -Cλ , el cual, por otra parte, es función de los re- corridos X según la geometría repetida ya de la figura 1. Para evitar confusiones o errores en la interpretación de cuanto se ha expuesto, parece necesario indicar que el proceso que se ha seguido consiste en:
12.- Definir una geometría de suspensión compatible con el vehículo de que ¿e trate: Figura 1; con lo cual se tie¬ nen los valores de recorridos de suspensión total X max y
Xe hasta carga estática Pe (valor conocido) .
20.- Con los valores precedentes del apartado anterior, X ,
X max y P , y una vez elegidos el factor dinámico y la func de frecuencia de oscilación como variable dependiente del recorrido X, se efectúa el dibujo de la curva de variación de P en función de X, es decir se confecciona la figura 5.
3Q.- Para cada pareja de valores de X y de P, de la figura 5, aplicando las fórmulas: c\= a - ar sen ( sen a - -^- ) y M = P..eos ( a -o( )
se calculan C\ y M, abscisa y ordenada, respectivamente, y se dibuja la curba de la figura 6. R es la distancia entr centro de rueda (puntos C y C de la figura 1 y el centro geométrico de la barra hipotética 1, es decir el radio del brazo de rueda, siendo a el ángulo señalado en la figura 1.
La figura 7 corresponde al gráfico P-x (carga-recorrido de suspensión), donde la curva de trazado discontinuo es la misma que la de trazado continuo de la figura 5. La linea poligonal de cinco tramos (O, PQ) ,
( Xλ , P1)f (X2, P2), (X3, P3), (X4, P4) y (X, P max), donde X = a X max (de figura 5) corresponde a un ejemplo de sus¬ pensión real que se puede conseguir con la presente inven¬ ción, tal y como se describirá más adelante. La línea polig nal citada no tiene sus tramos de segmentos de recta.
La figura 8 es el gráfico M- C (par-angul de giro) . En éste gráfico se representa en trazo discontinu la misma curva que aparece con trazo continuo en la figura 6. En trazo continuo se tiene una poligonal de cinco tra¬ mos, los cuales si son segmentos de rectas. Los extremos de éstos segmentos son los puntos de abscisas < y ordenad M, dados por (O, M-.), ( o^ χ, M. , ( gt 2, !_2), ( \ 3,M.)( ( V- , M. y ( () , M max). (v es el máximo ángulo de giro. Est figura representa el par variable que se puede conseguir con la suspensión real objeto de la presente invención y que, según se ha indicado, se describe más adelante con may detalle. En la figura 9 se representa una primera forma de ejecución de una suspensión, por barra de torsión, constituida de acuerdo con la presente invención y cuyo com¬ portamiento corresponde al de las líneas continuas que apa¬ recen en los gráficos 7 y 8. La suspensión de la figura 9 está consti¬ tuida por una barra de torsión, referenciada en general con el número 1, la cual va subdividida en una serie de tra¬ mos sucesivos, cinco en el ejemplo descrito, referenciados con los números 8 a 12, los cuales disminuyen de sección desde el extremo unido al brazo de rueda 2 hasta el extremo opuesto que se fija a la parte suspendida del vehículo me¬ diante el anclaje 5. La longitud de los diferentes tramos dependen de pares, ángulos máximos de torsión y decimetros de estos tramos. En la figura 9 y siguientes se utilizaran las mismas referencias, coincidentes con las figuras 1 y 2, para designar los mismos componentes o elementos.
Cada uno de los tramos que componen la barra de torsión, excepto el tramo extremo 12, lleva asociad medios limitadores de giro. Estos medios pueden consistir, por ejemplo, en manivelas o piezas solidarias al giro de cada tramo y que se referencian con el número 13. Cada una de éstas piezas va asociada con un tope externo limitador de giro, no representado. También el brazo de rueda 2 lleva asociado topes limitadores de giro, no representados. Tanto en la figura 9 como en las siguie tes se utilizarán las mismas referencias que en las figur 1 y 2 para designar los mismos elementos o componentes.
En la figura 10 se representa una varia de ejecución, en la cual la suspensión está compuesta por dos barras independientes, paralelas, referenciadas con l números 14 y 15 y que es de características idénticas a l representada en la figura 9, es decir con iguales curvas de carga y de par, en función del recorrido, o ángulo de giro, representadas en las figuras 7 y 8. La barra 14 in¬ cluye los tramos 8, 9, 10 y 11, mientras que la barra 15 incluye el tramo de menor diámetro 12. Igual que en la fi gura 9 con la referencia número 13 se indica las manivela o piezas solidarias al giro de cada tramo. Con la referen 4a se representan apoy «os similares al referenciado con el número 4, que permiten el libre giro de las barras. Con l referencias 17 y 18 se representan piezas solidarias al g de los tramos 11 y 12. Estas piezas están unidas por una o dos bielas 19, tal y como se describirá con más detall con referencia a la figura 13, que permiten transmitir el giro entre las barras 14 y 15.
La realización mostrada en la figura 10 puede corresponder a una solución práctica en el supuesto de que el vehículo no permita alojar la barra de la figur 9. También en ésta realización existen los limitadores de giro citados con referencia a la figura 9.
En la figura 11 se representa de forma esquemática una posible ejecución de un limitador de giro para las manivelas o piezas 13 solidarias al giro con los tramos de las barras.
La figura 11 es una sección transversal de la barra de torsión, por cualquiera de los tramos de la misma, representando la manivela o pieza 13. Al girar la barra de torsión, la pieza 13 apoyará sobre las piezas 20 21, no apareciendo ninguna carga o fuerza sobre el eje de la barra, la distancia entre las piezas 20 y 21 puede regu larse, mediante las tuercas 22.
En la figura 12 se representa esquemátic mente otro limitador de giro regulable. El ángulo máximo que puede girar la manivela o pieza 13, hasta que se estab ca contacto con la pieza 22, depende de la posición que oc pa la pieza 23, de situación regulable a lo largo de la gu 24.
La figura 13, que corresponde a una sec- ción tomada según la línea de corte A-A de la figura 10, representa las piezas 17 y 18, solidarias al giro de los tramos 11 y 12, que van relacionadas mediante dos bielas 19. Esta realización permite la transmisión del par y ángu¬ lo de giro entre las barras 14 y 15.
La figura 14 es un esquema que correspond también a otro ejemplo de realización de suspensión por barras de torsión,que actúan en serie. En total hay cinco barras, cada una de las cuales constituye un tramo de di¬ ferente diámetro. Los tramos 8, 9 y 10 son paralelos en- tre sí, mientras que los tramos 10,11 y 12 están aliniados. Con la referencia número 4 se indican las guias que permi¬ ten el giro libre de los diferentes tramos, mientras que con las referencias 17 y 18 se indican las piezas soli¬ darias al giro que quedan relacionadas por bielas 19. Con el número 25 se referencian manivelas o piezas solidarias al giro con las extremidades adyacentes de las barras aline das y con las cuales van también asociados topes o limita¬ dores de giro no representados. La pieza 5 inmoviliza del giro al tramo 12, después de efectuar el giro que produce la precarga necesaria.
En el esquema representado en la figura 15 la suspensión está constituida por dos barras de tor¬ sión 26 y 27 que trabajan en paralelo. La barra 26 es de de diámetro uniforme, mientras que la barra 27 incluye cuatro tramos de diferentes diámetros.Por lo demás esta realización es igual a las ya descritas, utilizándos las mismas referencias para designar los mismos elementos o componentes.
Otra posible solución se representa en la figura 16, donde la suspensión está constituida por una barra de diámetro uniforme 26, como en el caso de la figu 15 y una barra tubular 28, coaxial con la barra 26, que d fine una serie de tramos consecutivos. Las dos barras van unidas por uno de sus extremos al brazo de rueda 2, mient que por el opuesto van fijadas, como en los casos anterio¬ res, al anclaje 5. El resto de los componentes coincide co las realizaciones ya descritas. Como en los demás casos tampoco se representan los limitadores de giro de las piez 13 y del brazo 2. Las figuras 17 y 18 representan en sec¬ ción longitudinal y transversal una barra estriada 29, que corresponde al tramo extremo de la barra de torsión, a lo largo de la cual puede desplazarse la pieza 30, que está dotada del correspondiente estriado hembra y que apo- ya en guias 31. Las diferentes posiciones estables de la pieza 30, conseguidos con la oportuna timoneria de mando, consiguen que la barra 29 presente diferentes longitudes activas a la torsión. También, y si es necesario, el des¬ plazamiento de la pieza 30, bien sea por la inclinación helicoidal de las guias 31, e los estriados de la barra 29 y pieza 30 o de ambas cosas, se puede traducir en una vari ción del ángulo de giro de dicha barra 29. Esta barra corr ponde, preferentemente, al tramo de menor diámetro de las que componen la suspensión. La figura 19 corresponde a una vista se¬ gún la línea XIX-XIX de la figura 20, mientras que la fi¬ gura 20 corresponde a una sección según la línea XX-XX de la figura 19. En estas figuras se muestra un ejemplo cons¬ tructivo de unión entre dos barras de torsión, referencia- das con los números 32 y 33 paralelas, con apoyos guia de cojinetes esféricos 34 y dotada de manivelas o piezas soli¬ darias al giro 17, que van relacionadas mediante bielas 19, como en el caso de la figura 13, permitiendo la transmisión del par y ángulo de giro entre las dos barras. Con la refer cia 34 se indica un apoyo lateral que servirá como elemento limitador de giro.
En la figura 21 se representa un ejemplo constructivo de apoyo guia para el brazo de rueda 2. Este brazo configura una porción tubular 36 sobre la que se mon- tan, medíante el cubo 37-, dos rótulas axiales 38. En el in¬ terior del tramo tubular 36 se fija la barra de torsión 1. Al cubo 37 se solidariza la parte suspendida del vehiculo 39 (chasis o bastidor). El conjunto descrito queda retenido en el tramo tubular 36 mediante la tuerca 40. En la figura 22 se representa un apoyo guia como el de la figura 21, que incorpora además un reen¬ vió para transmisión de par y de ángulo de giro, con el fin de que la barra de torsión 1 trabaje en paralelo con otro elemento de torsión. En esta realización se utilizan las mismas referencias que las utilizadas en la figura 21, para designar los mismos elementos o componentes. Sobre el tra¬ mo tubular 36 va montada además una manivela 17 , similar a la de las figuras 10 y 13, en cuyas extremidades se alo¬ jan los ejes 41, indicados con igual referencia en la figura 13. Estos ejes van montados mediante las rótulas radiales 42 y sirven para la conexión de las bielas 19 que conectan al otro elemento de torsión, que puede estar constituido por el tramo 12 de la figura 13.
La figura 23 corresponde a un ejemplo constructivo de apoyo guia para el brazo de rueda 2, que define, como en el caso de las figuras 21 y 22, un tramo tubular 36 sobre el que se monta, mediante el cubo 37, un rodamiento de rodillos cruzados 43.
En la figura 24 se representa una ejecución similar a la de la figura 23, pero incorporando un reen¬ vió para transmitir el par y ángulo de giro a otro ele¬ mento de torsión, que trabaja en paralelo con la barra 1, como en el caso de la figura 22, utilizándose las mismas referencias que en esta figura para designar los mismos componentes.
En la figura 25 se representa gráficament el comportamiento de la suspensión constituida de acuerdo con la presente invención. En ordenadas se representa los valores de la carga, y en ascisas los recorridos, x de sujs pensión. C indica la linea correspondiente a la carga máxjL a del vehículo y V la de carga mínima, siendo Pc y P los respectivos valores de cargas estáticas (pesos suspendidos) para los cuales la ascisa X es la misma.El reglaje oportu tal y como se describirá nías adelante, permite el empleo de las lineas C y V, asi como de las intermedias, corres¬ pondientes a valores de carga comprendidos entre las ex¬ tremas máxima y mínima.
En la figura 26 se representa una solu- ción sencilla para conseguir variar de forma continua la longitud de torsión de uno, o varios tramos de la barra o barras que componen la suspensión. En este dibujo se re_ ferencia con el número 1 la barra de torsión, la cual dis pone de un dentado longitudinal 44. Sobre el tramo dentado van montados dos anillos 45 y 46, cada uno de los cuales dispone de un dentado interior 47, que engrana con el den¬ tado longitud 44 de la barra 1, y también de un dentado Ion gitudinal externo 48. Sobre los anillos 45 y 46 va dispues. ta una pieza tubular 49 que dispone interiormente de un dentado longitudinal 50, que engrana con el dentado lon¬ gitudinal externo de losdos anillos 48.
El anillo 45 va fijado respecto a la barra 1 y pieza tubular 49 mediante anillos elásticos 51.
De este modo, el anillo 45 queda inm vilizado contra todo deslizamiento longitudinal respecto de la barra 1 y pieza tubular 49. Por el contrario, el anillo 46, mediante la correspondiente timoneria, puede desplazarse longitudinalmente, permitiendo variar la lon¬ gitud A y con ello la longitud del tramo o barra 1 que pue_ de estar sujeta a la torsión. En definitiva se consigue variar el ángulo girado por torsión entre los extremos de la barra o tramo 1.
En la figura 27 se muestra una forma de realización que incluye el dispositivo descrito en las fi¬ guras 17 y 18 y el dispositivo descrito en la figura 26. Los diferentes componentes de la sus¬ pensión representada en la figura 27 se indican con las mismas referencias que la realización mostrada en la figura 14.
En la suspensión de la figura 27 existen dos barras, la primera de las cuales define los tramos 8, 9 y 10, mientras que la segunda define los tramos 11 y 12. Los tramos alineados van relacionados mediante las piezas 25, descritas ya con referencia a la figura 14, mientras que las dos barras van relacionadas entre sí mediante las piezas 17 y 18 solidarias al giro con dichas barras y la bie¡ la o bielas intermedias 19. El tramo 11 de la suspensión lleva montado un dispositivo igual al representado en la figura 26, que permite variar la capacidad de giro de este tramo. El tramo 12 lleva montado el dispositivo de las figuras 17 o 18, permitiendo también variar la capacidad de giro del mismo, debido a que su extremo libre queda apoyado en la guia 5.
El funcionamiento de la suspensión de la invención se explicará seguidamente con referencia a las figuras 27, 7 y 8.
Los diámetros activos a torsión de los tramos 8 a 12 se designarán, respectivamente, por D c. D4,D,,D y D, , teniendo valores decrecientes desde Dς a D, , aunque dos o más de los tramos podrían tener igual diámetro, según convenga. El par máximo a torsión que soporta cada tramo. desde el tramo 8 al 12, será max, M4,__3,__2 y M, (figura 8) y con valores máximos de solicitación a torsión (o fatiga a cortadura) admisibles para el material del que están fabri cados los respectivos tramos (los cuales, por ota parte, deben encontrarse en el área de seguridad para trabajos de fatiga a torsión).
En la ejecución que corresponde a la figura 27 existen, aunque no están representadas según se ha indicado anteriormente, los limitadores de giro de los diferentes tramos, asociados a las piezas 25, 17 y 18, y también un limitador de recorrido angular del brazo 2 de rueda.
Cuando el brazo de rueda 2 ha girado el nguloc^, (figura 8) actúa el tope que limita el giro del tramo 12, con lo cual se impide que al ir aumentando el giro, éste tramo 1 soporte valores del par de torsión supe_ riores al M, (figura 8). CuandorV adquiere el valoro(2 actúa. rá el limitador de giro del tramo 11, quedando por consi¬ guiente limitado el par máximo que soporta la barra 11 al valor M2 (figura 8). Para valores crecientes de o entran en acción los topes de giro de los tramos 10, 9 y 8 (valo res deo ,^3,o(4, c>s e» respectivamente, con lo cual los pares máximos que soportarán los tramos o barras indepen dientes 10, 9 y 8 valdrán M,, M. y Mς, respectivamente. El punto de coordenadas fo{ , M ), figura 8, corresponde al de carga estática, P ( ascisa X , en figura 7).
Naturalmente, y a efectos de carga, P, en brazo de rueda (veáse figura 1) en función del recorrí. do vertical, X, el comportamiento de esta suspensión es el que define el gráfico de la figura 7.
Como es obvio, las longitudes de las barras 12, 11, 10, 9 y 8 de la figura 27 estarán calculadas considerando los ángulos y pares de la figura 8.
Cuando varia el estado de carga del vehi culo, cambian también los gráficos de las figuras 7 y 8.
La inclusión de los sistemas de variación de longitud activa a torsión en las barras 12 y 11 (figura 2 permiten alterar las curvas características de par- ángulo de giro y carga- recorrido vertical, de tal forma que pue_ den. conseguirse comportamientos óptimos de la suspensión (altura libre al suelo contante, o sea el mismo valor para diferentes estados de carga del vehículo, frecuencia de os¬ cilación adecuada, etc) que se traducen en la realización de curvas C y V, e intermedias, de la figura 25, según los estados de carga del vehículo en cuestión.
La variación del estado de precarga (valores σ^ = 0, M = M de la figura 8 o el correspondiente x = 0, P = P , de la figura 7) una vez realizado el oportuno reglaje del montaje inicial de la suspensión, puede conse¬ guirse bien sea por variación de longitudes activas a tor¬ sión de una o más barras o tramos, por variación del ángulo de torsión de precarga, o por un sistema mixto.
Ya se comprende que las características b sicas de este tipo de suspensión son: a) trabajo en serie, o en serie y para¬ lelo, de dos o más barras de torsión que tienen, preferentes mente diámetros diferentes, con lo cual se consiguen ejecu¬ ciones livianas y de bajo coste. b) actuación progresiva de topes o li¬ mitadores de ángulos de giro por torsión. c) posibilidad de variar el reglaje que corresponde a la precarga para adaptar la suspensión al es¬ tado de la carga del vehículo.
Se entienden como incuestionables y fuera de toda duda, las excelentes características técnicas y de seguridad y confort que ofrecen este tipo de suspen- sión. Por ejemplo, y para avalar esto, bastaria con consi¬ derar que una ejecución de cinco tramos de barras de tor¬ sión, trabajando en serie, y cuyo peso básico ( es decir el de barras activas a torsión) es del orden de 35 kilos puede conseguir: a) factor dinámico igual 6, sin la ac¬ tuación de ningún limitador de tramos de carrera. b) frecuencia de oscilación de un her zio para carga estática de 2000 Kp. ; siendo la carrera total de 400 milímetros, 120 milímetros para recorrido estático y 280 milímetros para recorrido di- námico.
Considérese que en las ejecuciones cori vencionales de suspensión por barra de torsión, que tienen los inconvenientes citados al comienzo de esta memoria, el peso de la única barra por rueda para un diámetro de unos 50 milímetros y una longitud, por ejemplo de 1.850 milíme¬ tros, es ya de 28,5 kilos.
Obviamente, el empleo de aceros de l_i mite elástico superior a los 120 Kp/milimetros 2 (valor con¬ siderado para los cálculos que se han efectuado para llegar a los citados 35 kilos ) conducirá a ejecuciones más livia ñas, así como la búsqueda a través de ordenador de la poli¬ gonal óptima (figuras 7 y 8).
Conviene resaltar que la incorporación de elementos elásticos de trabajo a compresión (como los que se reflejan en la figura 19), en limitadores de giro a torsión de cada barra, se traduce en que las curas M- (figura 8) y P-x (figura 7) dejen de ser discontinuas en sus vértices de unión de los tramos de las lineas poligona¬ les descritas. La incorporación de suspensiones reali¬ zadas de acuerdo con la invención acarreara que las excasas velocidades máximas que actualmente pueden desarrollar los vehículos todo terreno, se incrementen de forma notable. También es interesante su empleo en vehículos de rodaje preferente de carretera y caminos muy accidentados, ya que permitirá disponer de valores más elevados, y nece¬ sarios, de factor dinámico y redundará en aumentar su segu¬ ridad y confort (ambulancias, vehiculos de policia de ex¬ tinción de incendios, etc). También y por mejor confort, preferentemnte, se aplicarán sobre vehiculos turismo, ve¬ hiculos industriales (camiones, autobuses, autocares, etc) y, posiblemente, sobre vehiculos que se desplazan en vias férreas.
Aunque en las figuras 10,14,15 y 27, los diferentes tramos que componen la suspensión son paralelas entre sí, podrían disponerse formando un cierto ángulo.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Suspensión para vehículos,del tipo de barra de torsión, la cual va unida por un extremo al bra¬ zo de rueda y montada con facultad de giro libre sobre una guia fija, mientras que por el opuesto va anclada a la parte suspendida del vehículo, caracterizada porque la barra cita¬ da está subdividida en una serie de tramos sucesivos de sec¬ ción decreciente, desde el extremo unido al brazo de rueda hasta el extremo opuesto anclado a la parte suspendida del vehículo, cada uno de cuyos tramos tiene una capacidad de giro propia y una libertad de giro limitada, que transmite integramente al tramo siguiente, correspondiendo en cada tramo dicha libertad de giro a la libertad de giro total de los tramos anteriores, de mayor sección, más la capacidad de giro propia del tramo considerado.
2.- Suspensión según la reivindicación 1, caracterizada porque la totalidad de los tramos citados es¬ tán formados en una sola barra.
3.- Suspensión según la reivindicación 1, caracterizada porque la totalidad de los tramos citados es- tan formados en al menos dos barras independientes, estando los tramos extremos sucesivos de cada dos barras consecuti¬ vas relacionados entre sí por sus extremos adyacentes me¬ diante medios de reenvío que transmitan totalmente el par y ángulo de giro entre dichas barras.
4.- Suspensión según la reivindicación
3, caracterizada porque al menos parte de las barras que definen la totalidad de los tramos citados son paralelas.
5.- Suspensión según la reivindicación 3, caracterizada porque al menos parte de las barras que defi- nen la totalidad de los tramos citados forman entre sí un cierto ángulo.
6.- Suspensión según la reivindicación 3, caracterizada porque al menos parte de las barras que definen la totalidad de los tramos citados están alineadas.
7.- Suspensión según la reivindicación 3, caracterizada porque al menos parte de los tramos cita¬ dos etán formados en dos barras coaxiales, una interna y otra externa de configuración tubular y sección escalonada para definir una serie de tramos.
8.- Suspensión según las reivindicacio¬ nes anteriores, caracterizada porgue cada uno de los tramos citados lleva asociado medios limitadores de giro, cuyos me¬ dios consisten en una pieza anular que va montada sobre cada tramo, sin posibilidad de giro relativo entre ambos, y en topes fijos, independientes de dichos tramos, cuyos topes definen apoyos para la pieza anular al girar en uno u otro sentido arrastrada por la barra, limitando su libertad de giro y la del tramo asociado.
9.- Suspensión según la reivindicación
8, caracterizada porque la pieza anular citada puede despla. zarse a lo largo del tramo sobre el que va montada, mante¬ niendo la posibilidad de apoyo sobre los topes fijos.
10.- Suspensión según la reivindicación 7, caracterizada porgue los topes fijos citados son de po¬ sición regulable para variar la libertad de giro del tramo donde van montados.
11.- Suspensión según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos uno de los tramos citados está dotado de medios que permiten variar a voluntad la lon¬ gitud del mismo sujeta a torsión, cuyos medios comprenden una carcasa tubular montada alrededor de una porción de dicho tramo, la cual va relacionada con el referido tramo mediante dos piezas anulares intermedias impedidas de giro respecto a la carcasa y tramo citados, siendo al menos una de las piezas anulares de posición axial variable.
12.- Suspensión según la reivindicación 1, caracterizada porque el tramo extremo anclado a la par¬ te suspendida del vehículo va circundado por una carcasa tubular fija, la cual va relacionada con dicho tramo median- te una pieza anular intermedia que está impedida de giro respecto a dicha carcasa y tramo y que puede desplazarse axialmente respecto a ambos.
13.- Suspensión según la reivindicación 4, caracterizada porque comprende dos barras paralelas in¬ dependientes relacionadas por medios de reenvió de trans¬ misión de par y ángulo de giro, una que va unida por un extremo al brazo de rueda y por el opuesto anclada a la par_ te suspensida del vehículo, y otra subdividida en una se- rie de tramos escalonados, que va montada por el extremo libre del tramo de mayor sección, con facultad de giro li¬ bre, sobre una guia, mientras que por el extremo libre del tramo de menor sección va anclada a la parte suspendida del vehiculo, estando los medios de reenvió de transmisión de par y ángulo de giro entre las barras montados,en la prime ra barra cerca del extremo unido al brazo de rueda, y en la barra escalonada, en el tramo de mayor sección de la mis_ ma.
14.- Suspensión según la reivindicación 1, caracterizada porque el brazo de rueda define, alrede¬ dor del punto de conexión de la barra de torsión, un cas- quillo coaxial sobre el que se montan dos rodamientos axia les a los que va acoplado exteriormente un cubo que se fija a la parte suspendida del vehículo.
15.- Suspensión según las reivindicado nes 12 y 13, caracterizada porque los medios de reenvió de transmisición de par y ángulo de giro consisten en una ma¬ nivela que va montada sobre el casquillo citado, a conti¬ nuación de los dos rodamientos y sin posibilidad de giro respecto a dicho casquillo, a cuya manivela se articulan, en puntos simétricos respecto del eje de giro y mediante rótulas radíales, dos bielas que se conectan por su extremo libre a una segunda manivela montada sobre la otra barra de torsión.
16.- Suspensión según las reivindicacio_ nes anteriores, caracterizada porque el extremo del tramo o tramos relacionados con el anclaje a la parte suspendida del vehículo, están dotados de medios para someter a dichos tramos a un ángulo de pretorsión, adecuado a la carga del vehículo. Esta memoria consta de 25 hojas escri¬ tas a máquina por una sola cara y 10 hojas de dibujos.
HOJA SUSTITUIDA
PCT/ES1991/000078 1990-12-12 1991-11-14 Suspension para vehiculos WO1992010375A1 (es)

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