WO2004041562A1 - Sistema de suspension aerostatica para equipos y vehiculos rodantes - Google Patents

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WO2004041562A1
WO2004041562A1 PCT/ES2003/000569 ES0300569W WO2004041562A1 WO 2004041562 A1 WO2004041562 A1 WO 2004041562A1 ES 0300569 W ES0300569 W ES 0300569W WO 2004041562 A1 WO2004041562 A1 WO 2004041562A1
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vehicle
lever
equipment
cylinder
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Daniel Hugo Castez
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Guillamon Kuhn, Ana Helvecia
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    • B60G2300/37—Vehicles having steerable wheels mounted on a vertically moving column

Definitions

  • the present invention relates to a suspension system consisting essentially of a set of elements that allow atmospheric pressure to support the weight of the equipment or vehicle in a neutral floating state, acting on each wheel individually.
  • the suspension system is based on the use of springs, steel strips, or a combination thereof, whose oscillation is inhibited by the use of shock absorbers;
  • the structure of these vehicles is designed to be able to withstand the forces generated by compression of the strips and / or springs, exceeding the weight of the vehicle. This forces the construction of heavy structures capable of withstanding the enormous tensions produced by sudden changes in vehicle elevation depending on the irregularities of the road.
  • the damping system itself converts the energy associated with movements on the vertical axis of the wheels by finding unevenness, wells, potholes, etc., present on the road, in heat in the mounting bushings of the supports of the wheels and inside the shock absorbers where a liquid is pushed through a small hole.
  • the shock absorber thus acts as a true transducer of mechanical energy in calories, also irreversibly.
  • the system described here avoids all these energy losses by independentizing the mechanism of suspension of the body weight + motor + load of the translation mechanism (for example, electric motors mounted on the rear wheels).
  • the wheels of the vehicle by design, can move vertically following the profile of the road, without loss of energy (except that necessary to overcome the inertia of the telescopic wheel-arm-lever-cylinder assembly of the present invention, which is a small percentage of the total mass of the vehicle) while the vehicle is suspended in an equilibrium position by the atmosphere itself. This is the reason why ground accidents are prevented from becoming destructive forces for the vehicle, its load or its kinetic energy. This characteristic is the fundamental reason for all the energy savings associated with the implementation of such a system.
  • This system allows the construction of lighter vehicles, thus improving their load / weight ratio. 2. It allows the use of wheels with solid rubber cover without camera.
  • this force is also present (in the form of vehicle weight / 4) but this also adds to the fact that it is necessary to lift the entire weight of the vehicle and compress the spring of the vehicle. suspension, which means a huge amount of energy that translates into huge pressures that must be absorbed by the ground. These pressures are proportional to the square of the vehicle speed, which means that when the speed is doubled, the pressure quadruples.
  • the design of the system of the invention makes use of elements that today's industry can produce at low cost without inconvenience.
  • the essential elements of this suspension system are, for each wheel, a cylinder with a polished inner surface and a piston filled with elastomeric fittings, with a synthetic rubber secondary seal.
  • the rest of the elements used are commonly used in the industry.
  • the present invention relates to a suspension system that consists essentially of a set of elements that allow atmospheric pressure to support the weight of an equipment or vehicle in a neutral floating state, acting on each wheel individually.
  • the atmospheric pressure acts on a cylinder-piston assembly, so that the pressure opposes the separation of the inner faces with a force whose magnitude on each face is a function of the area of the plunger section.
  • the force that is generated on the static element is supported by the structure.
  • the force in the opposite direction that is generated on the mobile element, in this case the cylinder is transmitted by means of a lever system with adjustable support point to the end of a telescopic wheel support. The adjustment of the position of the support point allows adjusting the lift capacity of the system according to the load to be transported.
  • the load of the equipment or vehicle will be supported aerostatically.
  • the team or The vehicle can be moved vertically up or down just by overcoming its inertia, since its weight has been balanced by atmospheric pressure.
  • the bearing force is a function of the section of the cylinders (in square centimeters) and the prevailing atmospheric pressure (approximately 1 kg / cm 2 )
  • Figure 1 is an isometric view of the air suspension system in a four-wheel chassis.
  • Figure 2 is a plan view of the system assembly on one of the wheels, indicating cuts by trace AA, trace BB and trace CC.
  • Figure 3 is an elevation view of the system assembly for the same wheel, with AA, BB, and CC traces.
  • Figure 4 illustrates the section cut
  • Figure 5 shows the cut by the trace BB of Figure 2.
  • Figure 6 shows the cut by the trace CC of Figure 2.
  • Figure 7 shows the cut by trace AA of Figure 3.
  • Figure 8 illustrates the section through the trace BB of Figure 3.
  • Figure 9 shows the section through the trace CC of Figure 3.
  • Figure 10 is an enlarged view of Figure 4 showing construction details of the piston-cylinder system that cannot be seen in Figure 4.
  • the aerostatic suspension system of the invention which will be described below, is independent for each wheel, its principle and its mode of operation being identical, so that corresponding to a single wheel will be described.
  • Figure 1 such as a four-wheel chassis, each provided with an aerostatic suspension system 1 of the invention.
  • Figure 2 is a plan view of the system applied to a wheel. The arrangement of the cylinder-piston assembly 2, the lever 3 and the wheel support arm 4 can be seen which can be seen in the elevation view shown in Figure 3. In Figure 3 you can also see the telescopic assembly 5 of the wheel support Additionally, in figure 3 the set of the adjustable support point 6 is shown.
  • Figure 4 which is a section along the trace AA of Figure 2, as well as in Figure 10, which is an enlarged view of Figure 4, the fundamental elements of the system can be seen, namely: a cylinder 7, which travels freely on a piston 8 mounted inside it provided with two elastomer fittings 9 and 10, which has a synthetic rubber sleeve 11 attached at one end to the outer face of the plunger and at the other to the upper end of the cylinder.
  • a chamber 12 is thus created between the cylinder and the sleeve, in which a certain volume of lubricant is housed.
  • Said lubricant must have as a fundamental characteristic, in addition to having high lubricating power, that of possessing low vapor tension at room temperature.
  • the fitting 9 is an o'ring of circular section with a diameter of about 10 mm for a 200 mm diameter cylinder. It is mounted in a "duck tail" slot in which one of the adjustment faces is a sliding ring that is pushed by the threaded ring 13, which has a fixing screw that allows the ring 13 to be immobilized once adjusted o'ring compression. The surface finish of these faces should be 0.25-0.5 microns.
  • the function of the threaded ring 13 is to slightly compress the o'ring to generate a contact surface between it and the cylinder.
  • the o'ring contact band with the cylinder whose surface must have a surface finish of 0.25-0.5 microns, must have a width of 0.1-0.2 mm and must correspond to a crush that must not exceed 0.127 mm (according to manufacturers specification, for dynamic seals). Such configuration is sufficient to prevent the passage of lubricant and therefore air into the cylinder.
  • the second fitting 10 has a U-section and its function is that of an oil scraper in order to retain the oil, thus ensuring the lubrication of the cylinder wall in the vacuum area, maintaining the level of lubricant in the chamber 14 of Figure 4, in order to guarantee the sliding with minimum friction of the fitting 9 of the same figure.
  • Figure 10 shows the design of the lubricant chamber 14. As can be seen by observing the figures, as the cylinder moves over the plunger, the lubricant sleeve 11 fully ensures the system's tightness. Over time, small amounts of lubricant can cross the garrison barrier and it is necessary to dislodge them by counter-pressure by using the manual or electronically opening valve 15 of Figure 4. The lubricant returns to chamber 12.
  • the critical element for the correct operation of the system is the compression adjustment of o'ring 9. It rubs against the inner side of the cylinder with a pressure, for a crushing recommended by the manufacturer of less than 0.127 mm, of the order of 10 kg / cm 2 If the width of the contact band between o'ring 9 and cylinder 7 is 0.2 mm, for a 20 cm diameter cylinder, the corresponding circumference length is 628.3 mm and the contact area, This value multiplied by 0.2 mm is equal to 125.66 mm 2 or 1.26 cm 2 .
  • the piston 8 is attached to the support structure by means of a crosshead rod assembly 16 of Figure 4.
  • the mission of this crosshead is to prevent small alignment errors from being translated into forces that can break the lubricant epilamen that protects the cylinder and the piston and dry friction occurs with the consequent deterioration of the surfaces.
  • the force transmission mechanism generated by the atmospheric pressure applied to the lower face of the cylinder, can be seen from the rod 17 to the lever 3.
  • the mechanism by design, ensures the invariability of the point of bearing / lever support with respect to the vertical axis.
  • the same, represented in Figure 7, is composed of a metal box 18 that houses the bearing bearing 19.
  • the frame 27 is mounted in which the bearing support 21 is housed.
  • the point of support of the lever 3 on the bearing 21 is coaxial with the axis of rotation of the support bearings of the bearing support element 21 in order to ensure its invariability regardless of the angle of application of the force.
  • This design allows the ratio of lever arms 3-A and 3-B not to be altered by varying the angle of support.
  • the increase in the effective length thereof does not translate into a change in the relationship between both arms, since both are increased in equal proportion.
  • Lever arms should be understood as the distances between the bearing support point 19 and that of the bearing 21 (3-A), and that between the bearing support point 21 and the axis of the joint 22 between the lever 3 and the wheel support arm 4 (3-B).
  • the screw 26 of Figure 5 allows to rotate it, to vary the position of the support point in order to adapt the lifting force to the weight of the equipment or vehicle plus its load.
  • the left end of the adjustment screw 26 is mounted with a bearing 28 suitable for absorbing radial and axial loads, since when the position of the lever is modified relative to the horizontal, a force is generated in this direction.
  • the bearing is illustrated in detail 28 of Figure 4.
  • the opposite end of the lever 3 is connected to the end of the arm that supports the wheel 4.
  • Figure 6 which is a cut by the trace CC of Figure 2, the connection mechanism of these two elements can be seen.
  • the telescopic wheel assembly has a vertical movement parallel to the axis of displacement of the cylinder 7. This is necessary to keep the ratio of lever arms constant as stated above.
  • the position of the support point 21 can be adjusted manually or electronically. Once its position has been adjusted in order to achieve the balance between the lifting force and the weight of the vehicle plus its load, it will be in a position to get moving.
  • the wheel support arms may be constructed with profiles of rectangular section, as illustrated in Figure 9, which is a cut by the CC trace of Figure 3.
  • the wheel support arm 4 slides on two bearing assemblies 29 and 30 mounted in a rectangular chamber 5.
  • the configuration and assembly of these bearings 29 is shown in section by the CC trace of figure 3.
  • the support has in its lower section the axle tip where the wheel is mounted 31.
  • the minimum lift capacity, Cs (min), shall be taken for a lever arm ratio of 1: 2 (that is, with the support point 1/3 of the total effective length of the lever measured from the linked end to the cylinder rod).
  • the difference between Cs (max) and Cs (min) is in this case 628 , 32 kg.
  • the chosen lever arm ratio values try to show how this system could be applied to conventional vehicles.
  • the body is not subject to the tensions associated with conventional suspension systems, it is possible to design lighter bodies that will significantly improve the load / weight ratio of the vehicle.
  • the ratio of lever arms can be reduced to, for example, 1: 2 for the maximum load (which would then be 628.32 kg and of 1: 4 for the minimum load (which would then be 314.16 kg.)

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Un sistema de suspension aerostatica (1) para equipos y vehiculos rodantes que aprovecha la presion atmosférica para generar, mediante et empieo de conjuntos de émbolos y cilindros, fuerzas que son transmitidas mediante palancas que poseen un punto de apoyo variable y que en su extremo distal estan unidas a brazos soportes de ruedas. Dichas fuerzas actuando individualmente sobre cada rueda sustentan aerostaticamente et peso del equipo o vehiculo, mas su carga.

Description

SISTEMA DE SUSPENSIÓN AEROSTÁTICA PARA EQUIPOS Y VEHÍCULOS RODANTES
La presente invención se refiere a un sistema de suspensión que consta fundamentalmente de un conjunto de elementos que permiten que la presión atmosférica sustente el peso del equipo o vehículo en un estado de flotación neutra, actuando sobre cada rueda individualmente.
Estado de la técnica v problemas a solucionar
El ahorro de energía en los medios de transporte de cargas y de pasajeros es el objetivo esencial de este nuevo diseño. En los medios convencionales de transporte, el sistema de suspensión se basa en el uso de resortes, flejes de acero, o una combinación de ellos, cuya oscilación es inhibida por el uso de amortiguadores; la estructura de estos vehículos está diseñada para que sea capaz de soportar las fuerzas que se generan por compresión de los flejes y/o resortes, superiores al peso del vehículo. Esto obliga a construir pesadas estructuras capaces de soportar las enormes tensiones producidas por los cambios súbitos de elevación del vehículo en función de las irregularidades del camino.
. A continuación se enumeran los puntos principales en los que se producen pérdidas de energía como consecuencia directa e indirecta de la necesidad de amortiguar los movimientos que los neumáticos transmiten al vehículo durante la marcha: a) En primer lugar, la relación carga/peso del vehículo en los medios de transporte convencionales es muy baja. Debemos recordar que un automóvil mediano, por ejemplo, pesa alrededor de 1.000 kg y a menudo es utilizado por una sola persona con un peso medio de 80 kg. La razón principal de este peso excesivo del vehículo es que es preciso otorgarle resistencia a las enormes tensiones que son transmitidas por las ruedas en el uso normal del vehículo. En los vehículos con suspensión amortiguada, el consumo de combustible es una función directa del peso total del mismo. b) En los vehículos convencionales, los neumáticos, aún cuando están correctamente inflados producen un consumo energético por rodadura que es del orden de entre veinte y cuarenta por ciento de la energía entregada por el motor. Esta energía se transforma en calor en un proceso irreversible. c) El sistema de amortiguación propiamente dicho, convierte la energía asociada a los movimientos sobre el eje vertical de las ruedas al encontrar desniveles, pozos, baches, etc., presentes en el camino, en calor en los bujes de montaje de los soportes de las ruedas y en el interior de los amortiguadores donde un líquido es empujado a través de un orificio pequeño. El amortiguador actúa así como un verdadero transductor de energía mecánica en calórica en forma también irreversible.
El sistema aquí descrito evita todas estas pérdidas de energía al independizar el mecanismo de suspensión del peso de la carrocería+motor+ carga del mecanismo de traslación (por ejemplo, motores eléctricos montados en las ruedas traseras). Las ruedas del vehículo, por su diseño, pueden desplazarse verticalmente siguiendo el perfil del camino, sin pérdidas de energía (salvo el necesario para vencer la inercia del conjunto rueda-brazo telescópico-palanca-cilindro de la presente invención, que es un pequeño porcentaje de la masa total del vehículo) mientras el vehículo está suspendido en una posición de equilibro por la propia atmósfera. Esta es la razón por la cual se impide que los accidentes del terreno se conviertan en fuerzas de naturaleza destructiva para el vehículo, su carga o su energía cinética. Esta característica es la razón fundamental de todo el ahorro energético asociado a la implementación de tal sistema.
A continuación se enumeran algunas de las ventajas del sistema de la presente invención:
1. Este sistema permite la construcción de vehículos más livianos, mejorando así la relación carga/peso de los mismos. 2. El mismo permite el uso de ruedas con cubierta de goma sólida sin cámara.
3. Finalmente, pero no por ser menos importante, la implementación de este sistema significará una reducción de los daños a caminos, calles y rutas como consecuencia del hecho de que la fuerza que ejerce cada una de las ruedas sobre el terreno posee un valor constante independiente de la velocidad del vehículo y es la misma que la correspondiente al estado de reposo (esta fuerza para el caso de un vehículo de cuatro ruedas, es esencialmente igual a un cuarto del peso del vehículo).
En los vehículos con sistemas convencionales de suspensión, esta fuerza también está presente (bajo la forma de peso del vehículo/4) pero a esto se le suma además el hecho de que es necesario elevar todo el peso del vehículo y comprimir el resorte de la suspensión, lo cual significa una enorme cantidad de energía que se traduce en enormes presiones que deben ser absorbidas por el terreno. Estas presiones son proporcionales al cuadrado de la velocidad del vehículo, lo cual significa que al duplicarse la velocidad se cuadruplica la presión.
El diseño del sistema de la invención hace uso de elementos que la industria actual puede producir a bajo costo sin inconvenientes. Los elementos esenciales de este sistema de suspensión son, para cada rueda, un cilindro con superficie interna pulida y un émbolo munido de guarniciones de elastómero, con un sello secundario de goma sintética. El resto de los elementos utilizados son de uso corriente en la industria.
Resumen de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de suspensión que consta fundamentalmente de un conjunto de elementos que permiten que la presión atmosférica sustente el peso de un equipo o vehículo en un estado de flotación neutra, actuando sobre cada rueda individualmente. La presión atmosférica actúa sobre un conjunto cilindro-émbolo, de forma tal que la presión se opone a la separación de las caras internas con una fuerza cuya magnitud sobre cada cara es función del área de la sección del émbolo. La fuerza que se genera sobre el elemento estático es soportada por la estructura. La fuerza en sentido opuesto que se genera sobre el elemento móvil, en este caso el cilindro, se transmite mediante un sistema de palanca con punto de apoyo regulable hasta el extremo de un soporte telescópico de rueda. La regulación de la posición del punto de apoyo permite ajusfar la capacidad de sustentación del sistema en función de la carga a transportar. Una vez regulada la posición del punto de apoyo, la carga del equipo o vehículo estará sustentada aerostáticamente. En esta situación, el equipo o vehículo puede ser desplazado verticalmente hacia arriba o hacia abajo tan solo venciendo la inercia del mismo, ya que su peso ha sido equilibrado por la presión atmosférica. Del mismo modo, es posible mantener el equipo o vehículo a una altura constante sobre el nivel de referencia mientras las ruedas suben y bajan adaptándose al perfil del mismo. La fuerza de sustentación es función de la sección de los cilindros (en centímetros cuadrados) y de la presión atmosférica reinante (aproximadamente 1 kg/cm2)
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista isométrica del sistema de suspensión aerostática en un chasis para cuatro ruedas.
La figura 2 es una vista en planta del montaje del sistema en una de las ruedas, indicando cortes por la traza AA, por la traza BB y por la traza CC. La figura 3 es una vista en elevación del montaje del sistema para la misma rueda, con trazas AA, BB, y CC. La figura 4 ilustra el corte por la traza
AA de la figura 2.
La figura 5 muestra el corte por la traza BB de la figura 2.
La figura 6 muestra el corte por la traza CC de la figura 2. La figura 7 muestra el corte por la traza AA de la figura 3.
La figura 8 ilustra el corte por la traza BB de la figura 3.
La figura 9 muestra el corte por la traza CC de la figura 3.
La figura 10 es una vista amplificada de la figura 4 que muestra detalles de construcción del sistema cilindro-émbolo que no pueden apreciarse en la figura 4.
Descripción detallada de la invención
El sistema de suspensión aerostática de la invención, que se describirá a continuación, es independiente para cada rueda, siendo idénticos su principio y su modo de operación, por lo que se describirá el correspondiente a una sola rueda.
En la figura 1 se muestra una realización particular, tal como un chasis para cuatro ruedas, cada una de ellas provista de un sistema de suspensión aerostática 1 de la invención. La figura 2 es una vista en planta del sistema aplicado a una rueda. Se puede observar la disposición del conjunto cilindro-émbolo 2, la palanca 3 y el brazo soporte de rueda 4 que se puede apreciar en la vista en elevación mostrada en la figura 3. En la figura 3 también se puede ver el montaje telescópico 5 del soporte de rueda. Adicionalmente, en la figura 3 se muestra el conjunto del punto de apoyo regulable 6.
En la figura 4, que es un corte por la traza AA de la figura 2, así como en la figura 10, que es una vista ampliada de la figura 4, pueden observarse los elementos fundamentales del sistema, a saber: un cilindro 7, que se desplaza libremente sobre un émbolo 8 montado en el interior del mismo provisto de dos guarniciones de elastómero 9 y 10, que posee una manga de goma sintética 11 unida en un extremo a la cara externa del émbolo y en el otro al extremo superior del cilindro. Entre el cilindro y la manga se crea así una cámara 12, en la que se aloja un cierto volumen de lubricante. Dicho lubricante debe tener como característica fundamental, además de poseer alto poder lubricante, la de poseer baja tensión de vapor a temperatura ambiente. En la formulación del mismo deben estar incorporados lubricantes sólidos a base de bisulfuro de molibdeno y de grafito. La luz entre émbolo y cilindro debe ser la mínima mecánicamente alcanzable, dado que ambos trabajan a la misma temperatura (temperatura ambiente). Ambos elementos deben ser del mismo material ya que deben poseer el mismo coeficiente de dilatación. La guarnición 9 es un o'ring de sección circular con un diámetro de alrededor de 10 mm para un cilindro de 200 mm de diámetro. El mismo está montado en una ranura tipo "cola de pato" en la que una de las caras de ajuste es un anillo deslizante que es empujado por el aro roscado 13, el cual posee un tornillo de fijación que permite inmovilizar el aro 13 una vez ajustada la compresión del o'ring. El acabado de superficie de estas caras debe ser de 0,25-0,5 micrones. La función del aro roscado 13 es comprimir ligeramente al o'ring para generar una superficie de contacto entre éste y el cilindro. La banda de contacto del o'ring con el cilindro, cuya superficie debe poseer un acabado de superficie de 0,25-0,5 micrones, debe tener un ancho de 0,1-0,2 mm y debe corresponder a un aplastamiento que no debe ser superior a 0,127 mm (según especificación de los fabricantes, para sellos dinámicos). Tal configuración es suficiente para impedir el paso de lubricante y por ende de aire hacia el interior del cilindro. La segunda guarnición 10 posee una sección en U y su función es la de rascador de aceite con el fin de retener el aceite, asegurando así la lubricación de la pared del cilindro en el área de vacío, manteniendo el nivel de lubricante en la cámara 14 de la figura 4, a fin de garantizar el deslizamiento con roce mínimo de la guarnición 9 de la misma figura. En la figura 10 puede verse el diseño de la cámara de lubricante 14. Como puede apreciarse observando las figuras, al desplazarse el cilindro sobre el émbolo, la manga 11 de lubricante asegura totalmente la estanqueidad del sistema. Con el correr del tiempo, pequeñas cantidades de lubricante pueden atravesar la barrera de la guarnición y es necesario desalojarlas por contrapresión mediante el empleo adecuados abriendo manual o electrónicamente la válvula 15 de la figura 4. El lubricante retorna a la cámara 12. Esta operación se realiza con el vehículo detenido, con una frecuencia que es función de las características del diseño en particular y de su tiempo de uso. El elemento crítico para el funcionamiento correcto del sistema es el ajuste de la compresión del o'ring 9. El mismo roza contra la cara interna del cilindro con una presión, para un aplastamiento recomendado por el fabricante inferior a 0,127 mm, del orden de 10 kg/cm2. Si el ancho de la banda de contacto entre o'ring 9 y cilindro 7 es de 0,2 mm, para un cilindro de 20 cm de diámetro, la longitud de la circunferencia correspondiente es de 628,3 mm y el área de contacto, este valor multiplicado por 0,2 mm, es igual a 125,66 mm2 ó 1 ,26 cm2. Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento máximo para esta configuración, que se da cuando el émbolo pasa del estado inmóvil al de movimiento, es de aproximadamente 0,05, la fuerza que debe hacer el émbolo para vencerla es de aproximadamente de: 10 kg/cm2x 1 ,26 cm2 x 0,05 = 0,628 kg Esta fuerza es muy pequeña en relación con la fuerza que genera el conjunto cilindro/émbolo que para 20 cm de diámetro es de 314,15 kg (2/1000). Con el vehículo en movimiento la fricción ingresa en sus etapas mixta e hidrodinámica, con valores aún mucho más pequeños.
Si bien se ha descripto un o'ring particular para describir la presente realización, existe una amplia gama de configuraciones posibles de acuerdo al tipo de aplicación, tales como sellos con perfil en U, sellos a base de PTFE. Particularmente, se consideran también incluidos dentro del ámbito de la presente invención las aplicaciones del presente sistema de suspensión aerostática a equipos que requieran alcanzar una desvinculación mecánica de toda vibración proveniente del suelo o de cualquier otro origen, tal como portaobjetos de microscopios electrónicos, instrumentos de medición, etc. En tales casos, el elemento de sello a considerar admite alternativas como el uso de ferrofluidos puros o mixtos.
El émbolo 8 está unido a la estructura soporte mediante un conjunto vastago cruceta 16 de la figura 4. La misión de esta cruceta es evitar que pequeños errores de alineación se traduzcan en fuerzas que puedan romper el epilámen de lubricante que protege al cilindro y al émbolo y se produzca fricción seca con el consiguiente deterioro de las superficies. En la figura 4, puede observarse el mecanismo de transmisión de la fuerza, generada por la presión atmosférica aplicada sobre la cara inferior del cilindro, desde el vastago 17 a la palanca 3. El mecanismo, por su diseño, asegura la invariabilidad del punto de apoyo rodamiento/palanca respecto del eje vertical. El mismo, representado en la figura 7 está compuesto por una caja metálica 18 que aloja al rodamiento de apoyo 19. Al modificarse el ángulo de trabajo de la palanca 3, la caja 18 junto con el rodamiento 19 pivotan manteniendo constante el punto de aplicación de la fuerza sobre el eje vertical, ya que el eje de rotación de la caja, definido por los bujes de montaje 20 es colineal con la superficie de apoyo del rodamiento 19.
El punto de apoyo regulable 6, ilustrado en la figura 5 que es un corte por la traza BB de la figura 2, se muestra también en la figura 8, que es un corte por la traza BB de la figura 3. El mismo se compone de una caja 23 provista de rodamientos 24 que le permiten deslizarse a lo largo de la pista 25. La caja también aloja al tornillo regulador de posición 26.
En su extremo inferior va montado el bastidor 27 en el que se encuentra alojado el rodamiento de apoyo 21 El punto de apoyo de la palanca 3 sobre el rodamiento 21 es coaxial con el eje de giro de los cojinetes de apoyo del elemento soporte del rodamiento 21 a fin de asegurar la invariabilidad del mismo independientemente del ángulo de aplicación de la fuerza. Este diseño permite que la relación de brazos de palanca 3-A y 3-B no se altere al variar el ángulo de apoyo. De este modo, al variar la inclinación de la palanca 3, el incremento de la longitud efectiva de la misma no se traduce en un cambio en la relación entre ambos brazos, ya que ambos se incrementan en igual proporción. Deberá entenderse como brazos de palanca las distancias entre el punto de apoyo del rodamiento 19 y el del rodamiento 21 (3-A), y la que existe entre el punto de apoyo del rodamiento 21 y el eje de la unión 22 entre la palanca 3 y el brazo soporte de rueda 4 (3-B). EI tornillo 26 de la figura 5 permite al girarlo, variar la posición del punto de apoyo a fin de adaptar la fuerza de sustentación al peso del equipo o vehículo más su carga. El extremo izquierdo del tornillo de regulación 26 está montado con un rodamiento 28 adecuado para absorber cargas radiales y axiales, ya que al modificarse la posición de la palanca respecto de la horizontal, se genera una fuerza en tal sentido. El rodamiento está ilustrado en el detalle 28 de la figura 4.
El extremo opuesto de la palanca 3 está conectado al extremo del brazo que soporta la rueda 4. En la figura 6, que es un corte por la traza CC de la figura 2, puede verse el mecanismo de conexión de estos dos elementos. El montaje telescópico de rueda posee un movimiento vertical paralelo al eje de desplazamiento del cilindro 7. Esto es necesario para mantener constante la relación de brazos de palanca como se dijera anteriormente. La posición del punto de apoyo 21 puede regularse en forma manual o electrónica. Una vez ajustada su posición a fin de alcanzar el equilibrio entre la fuerza de sustentación y el peso del vehículo más su carga, el mismo estará en condiciones de ponerse en movimiento.
Los brazos soportes de rueda pueden estar construidos con perfiles de sección rectangular, tal como se ilustra en la figura 9, que es un corte por la traza CC de la figura 3. El brazo soporte de rueda 4 se desliza sobre dos conjuntos de rodamientos 29 y 30 montados en una cámara rectangular 5. En la figura 9 se muestra en corte por la traza CC de la figura 3 la configuración y montaje de estos rodamientos 29. El soporte posee en su sección inferior la punta de eje donde va montada la rueda 31.
Funcionamiento del sistema
El sistema descrito funciona del siguiente modo: El área de sección de cada émbolo, expresada en centímetros cuadrados, multiplicada por la presión atmosférica, expresada en kg/cm2, representa la capacidad de sustentación máxima para cada rueda, para una relación de brazos de palanca 1:1. Si el radio del cilindro es de 10 cm, se tendrá, para una relación de brazos de palanca de 1:1, una capacidad de sustentación máxima, Cs(máx), de: Cs(máx) = 3,1416 x 10 cm x 10 cm x 1 kg/cm2 x 4 (ruedas) = 1256,64 kg
La capacidad mínima de sustentación, Cs(mín), se tendrá para una relación de brazos de palanca de 1:2 (o sea, con el punto de apoyo a 1/3 de la longitud total efectiva de la palanca medido desde el extremo vinculado al vastago del cilindro).
Cs(mín) = (3,1416 x 10 cm x 10 cm x 1kg / cm2)/2 x4 (ruedas) = 628,32 kg La diferencia entre Cs(máx) y Cs(mín) es en este caso de 628,32 kg. Esto significa que el vehículo puede transportar cargas de entre 0 y 628,32 kg, simplemente ajusfando la posición del punto de apoyo. Los valores elegidos de relación de brazos de palanca intentan mostrar cómo este sistema podría aplicarse a los vehículos convencionales. Ahora bien, como la carrocería no está sometida a las tensiones asociados a los sistemas convencionales de suspensión, es posible el diseño de carrocerías más livianas que permitirán mejorar notablemente la relación carga/peso del vehículo. Manteniendo los diámetros de émbolo en sus valores dados en el ejemplo anterior, al trabajar con cargas y pesos menores se podrá reducir la relación de brazos de palanca a, por ejemplo 1 :2 para la carga máxima (que sería entonces de 628,32 kg y de 1:4 para la carga mínima (que sería entonces de 314,16 kg). Estas variaciones intentan mostrar la capacidad de adaptación del sistema a las distintas situaciones que pueden presentarse en el diseño de estos vehículos.
Estos ejemplos han mostrado cómo se efectúa en el sistema la adaptación a cargas variables. Se ha visto que la adaptación se efectúa variando el punto de apoyo de la palanca. Una vez que el vehículo está correctamente adaptado a su carga, el mismo está en condiciones de desplazarse.
Si bien la invención ha sido descripta e ilustrada para una realización particular, tal como un vehículo rodante, deberá entenderse que el sistema de suspensión aerostática puede ser aplicado a equipos que requieren lograr una desvinculación mecánica de toda vibración proveniente del suelo o cualquier otro origen tales como portaobjetos de microscopios electrónicos e instrumentos de medición.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de suspensión aerostática para equipos y vehículos rodantes que comprende un conjunto de cilindro-émbolo, estando el émbolo (8) vinculado a la estructura suspendida del equipo o vehículo mediante una unión pivotante en ejes coplanares horizontales, donde el cilindro (7), que posee un grado de libertad de movimiento sobre el eje vertical, se vincula a una palanca (3) provista de un punto de apoyo regulable (6), estando el extremo distal de dicha palanca articulado con el extremo de un brazo soporte de rueda de vehículo o de apoyo de equipo.
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1 , donde el émbolo y el cilindro están realizados en un mismo material.
3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho émbolo se encuentra provisto de guarniciones de sello.
4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 3, donde al menos una guarnición es un o'ring de elastómero.
5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 3, donde al menos una guarnición es un sello a base de ferrofluidos puro o en combinación con o'rings elastoméricos.
6. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho émbolo (8) se encuentra vinculado a la estructura suspendida del equipo o vehículo mediante una unión pivotante en dos ejes coplanares horizontales transversales.
7. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 6, donde dicho émbolo (8) se encuentra vinculado a la estructura suspendida del equipo o vehículo mediante un conjunto vastago cruceta (16).
8. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1 , donde dicho punto de apoyo regulable (6) se compone de una caja (23) provista de rodamientos (24) que le permiten deslizarse a lo largo de la pista (25), donde la caja (23) también aloja al tomillo regulador de posición (26), estando montado en su extremo inferior el bastidor (27) en el que se encuentra alojado el rodamiento de apoyo (21), siendo el punto de apoyo de la palanca (3) sobre el rodamiento (21) coaxial con el eje de giro de los cojinetes de apoyo del elemento soporte del rodamiento (21) a fin de asegurar la invariabilidad del mismo independientemente del ángulo de aplicación de la fuerza, permitiendo que la relación de brazos de palanca (3-A y 3-B) no se altere al variar el ángulo de apoyo y que al variar la inclinación de la palanca (3), el incremento de la longitud efectiva de la misma no se traduzca en un cambio en la relación entre ambos brazos, ya que ambos se incrementan en igual proporción.
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