WO2022106882A1 - Equipo estabilizador - Google Patents

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WO2022106882A1
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Samuel AZAÑA PEREZ
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Azana Perez Samuel
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Definitions

  • the present application refers to a stabilizer equipment for vehicles, which allows to improve the stability in curves or accelerations of vehicles with two or more wheels. It results in a highly efficient self-leveling stabilizer system.
  • Tilts also occur when the ground is sloped or uneven.
  • Suspension systems are essential for the proper functioning of the vehicle since they have the advantages of greater tire grip with the ground by adapting to irregularities in the terrain, better vehicle comfort and better performance, among many others. That is why almost all vehicles install suspensions despite the fact that they have these drawbacks.
  • the product that is most used today to stabilize vehicles is the torsion bar or stabilizer bar.
  • This bar joins the two ends of the suspension system of an axle and makes them work simultaneously, in this way, when one side receives the load, the stabilizer bar distributes the load between both sides, equalizing them.
  • This system is problematic when the rocking is due to irregularities in the ground, which is why the transmittable load is usually limited, reducing effectiveness.
  • suspension systems use complex mechanisms to measure the height of the suspensions and correct them using energy from the vehicle's engine or from another source.
  • hydropneumatic suspension For example, hydropneumatic suspension. These systems are complex and have a relatively long reaction time.
  • the invention consists of a stabilizer kit for vehicles according to the first claim. Its different variants solve the outlined problems.
  • the equipment allows taking advantage of the transverse and longitudinal forces that are produced in the vehicles to correct their rolling in the corresponding direction.
  • Longitudinal roll (front-back) and lateral or transverse roll (perpendicular to longitudinal) are compensated by longitudinal forces due to acceleration or braking, or transverse forces against the ground.
  • the stabilizer kit is designed for vehicles with two or more wheels having a longitudinal axis, and comprising a chassis and a suspension.
  • This suspension has a lower frame (usually a trapezoid) and an upper frame (usually a triangle) that support a wheel support knuckle.
  • the equipment can be formed, in a preferred embodiment, by a mechanical system between the suspension and the chassis or between the suspension and the spindle, formed by a lower rocker arm that:
  • the mechanical system may also comprise an upper rocker arm parallel to the lower rocker arm and fixed to the chassis or to the stub axle and eccentrically to the upper structure.
  • the lower frame is attached to the upper beam by an auxiliary brace, also at an angle to the connection of the upper frame to the upper beam.
  • the equipment can also be formed, in a second embodiment compatible with the first, by a hydraulic system, also between the suspension and chassis or between suspension and stub axle, comprising double-acting hydraulic cylinders:
  • One or more horizontal bottles arranged between the lower structure and the chassis or spindle and
  • One or more vertical or partially vertical bottles between the chassis or spindle and the upper structure are provided.
  • the bottles being connected to each other by sleeves to transmit the forces with the change of orientation.
  • the stabilizer can be attached to the chassis parallel to the longitudinal direction of the vehicle, transverse or oblique.
  • the angle between that joint and the longitudinal axis of the vehicle may be less than 45°.
  • the joint is parallel to the lower rocker arm.
  • Figures 1 and 2 Views of a first example of embodiment.
  • Figure 3 View of the other similar embodiment, with two rocker arms, in the folded position.
  • Figure 4 Diagram of a second example of embodiment.
  • Figure 5 Diagram of a third example of embodiment.
  • Figures 1-2 show two variants of an embodiment, showing the connection area of a wheel of a vehicle with four or more wheels, with the fixing structure to the chassis.
  • This example has a mechanical system (a hydraulic system in figure 4), which are represented in extended and retracted positions, according to the figure.
  • the mechanical system is installed in the articulated joints of the chassis (3) with the suspension (4). It is also possible to install it on the joints of the stub axles (5) and the suspension (4), but in this case its effectiveness is less since the weight of the suspension is increased.
  • the suspension (4) comprises a lower structure (41), in this case a trapezoid, and an upper structure (42) approximately parallel.
  • the upper structure (42) shown is a triangle.
  • Both structures (41, 42) support the stub axle (5) of the wheel.
  • the connection of the suspension (4) to the chassis (3) is parallel to the connection of the suspension (4) to the stub axle (5) to form an articulated parallelogram, as is known in the art.
  • the mechanical system is made up of a lower rocker arm (11) and a tie rod (12) for each wheel.
  • the longitudinal axis (13) of the lower rocker arm (11) is attached to the chassis (3) at its ends, while the lower structure (41) is eccentrically attached to the lower rocker arm (11) allowing its rotation.
  • the upper structure (42) is attached to the brace (12), which in turn is attached eccentrically to the lower rocker arm (11), in this case at a midpoint, and with a few degrees of difference with respect to the attachment of the lower structure. (41) to the axis (13), as can be seen especially in figure 2.
  • the lower structure (41) transfers the linear horizontal force to the rocker arm (11), which transforms it into a circular one. Since the lower rocker arm (11) has the joints of the lower structure (41) and tie rod (12) at different degrees, it changes the direction of the force, from horizontal to vertical. This vertical force is transferred along the brace (12) to the upper structure (42), which corrects the roll.
  • the upper structure (42) is also joined to the chassis (3) by means of an upper rocker arm (14), in a totally similar way.
  • the lower structure (41) is joined to the upper rocker arm (14) by an auxiliary brace (15), also at an angle with the connection of the upper structure (42) to the upper rocker arm (14).
  • the hydraulic system is made up of double-acting hydraulic cylinders or cylinders (21, 22) linked together.
  • One or more horizontal bottles (21) are arranged between the lower structure (41) and the chassis (3) and one or more vertical bottles (22) between the chassis (3) and the upper structure (42), as can be seen in Figure 4.
  • the bottles (21,22) are joined by sleeves (23).
  • the angle of the connection between the suspension (4) and the chassis (3) or spindle (5) with the longitudinal axis of the vehicle will be varied. This union is fixed, in the case of the mechanical system, by the rocker arms (11,14). If the rocker arms (11,14) are parallel to the axis, then only transverse forces will be absorbed. If they are perpendicular (moto) the longitudinal ones will be absorbed. Any other angle will decompose the forces accordingly. For example, if they are set at 45°, the system uses 50% of the transverse force and 50% of the longitudinal force.

Landscapes

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

Abstract

La presente invención trata sobre un equipo estabilizador para vehículos de al menos una rueda de tal manera que la suspensión comprende un sistema conversor de esfuerzos horizontales en verticales.

Description

DESCRIPCIÓN
Equipo estabilizador
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente solicitud se refiere a un equipo estabilizador para vehículos, que permite mejorar la estabilidad en las curvas o aceleraciones de los vehículos de dos o más ruedas. Resulta en un sistema estabilizador autonivelante de alta eficiencia.
Es aplicable en la industria de la automoción.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Los vehículos que sufren aceleraciones, longitudinales (frenado o aceleración) o transversales (curvas) suelen sufrir una inclinación debida a la inercia del chasis y del resto de los elementos. Cuando además poseen un sistema de suspensión, se produce un balanceo que se frena parcialmente con amortiguadores.
También se producen inclinaciones cuando el terreno está inclinado o es irregular.
Los sistemas de suspensión son esenciales para el buen funcionamiento del vehículo ya que presentan las ventajas de mayor agarre del neumático con el suelo al adaptarse a las irregularidades del terreno, mejor comodidad del vehículo y mejores prestaciones entre otras muchas. Por eso casi todos los vehiculas instalan suspensiones a pesar de que presenta estos inconvenientes.
El producto que más se utiliza actualmente para estabilizar los vehículos es la barra de torsión o barra estabilizadora. Esta barra une los dos extremos del sistema de suspensión de un eje y los hace funcionar simultáneamente, de esta manera, cuando a un lado recibe la carga, la barra estabilizadora reparte la carga entre ambos lados, igualándolos. Este sistema es problemático cuando el balanceo es por irregularidades del terreno, por lo que se suele limitar la carga transmisible, reduciendo la efectividad.
Otros sistemas de suspensión utilizan mecanismos complejos para medir la altura de las suspensiones y corregirlas utilizando energía procedente del motor del vehículo o de otra fuente. Por ejemplo, la suspensión hidroneumática. Estos sistemas son complejos y tienen un tiempo de reacción relativamente elevado.
El solicitante no conoce ningún sistema que permita resolver estos problemas.
BREVE EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención consiste en un equipo estabilizador para vehículos según la reivindicación primera. Sus diferentes variantes resuelven los problemas reseñados.
El equipo permite aprovechar las fuerzas transversales y longitudinales que se producen en los vehículos para corregir su balanceo en el sentido correspondiente.
El balanceo longitudinal (delante-detrás) y el balanceo lateral o transversal (perpendicular al longitudinal) se compensa con las fuerzas longitudinales por aceleración o frenado, o transversales contra el suelo.
En la memoria se definirán elementos como "verticales", pero se ha de considerar que un elemento oblicuo, con más de 45° respecto de la horizontal, es también aplicable.
Es un sistema que puede llegar a sobrecompensar el balanceo, permitiendo que el vehículo se incline en sentido opuesto, principalmente en las curvas, de forma similar a una motocicleta. Además, cada equipo es independiente de los demás, por lo que se produce la independencia total del movimiento de una rueda de las demás. Así mejora el funcionamiento de la suspensión tanto en prestaciones como en comodidad. También es independiente del funcionamiento de los amortiguadores...
Permite una mayor tracción de los neumáticos, puesto que la fuerza horizontal se convierte en vertical, o con componente mayoritario vertical.
En concreto, el equipo estabilizador está diseñado para vehículos de dos o más ruedas que tiene un eje longitudinal, y que comprende un chasis y una suspensión. Esta suspensión posee una estructura inferior (generalmente un trapecio) y una estructura superior (generalmente un triángulo) que sostienen una mangueta de soporte de la rueda.
El equipo puede estar formado, en una realización preferida, por un sistema mecánico entre la suspensión y el chasis o entre la suspensión y la mangueta, formado por un balancín inferior que:
Está fijado al chasis o a la mangueta por su eje longitudinal.
Está fijado, en su parte exterior, que rodea el eje longitudinal, y de forma excéntrica a la estructura inferior.
Está fijado, también de forma excéntrica, a un tirante parcialmente vertical de conexión a la estructura superior. La unión del balancín inferior al tirante está girada respecto de la unión a la estructura inferior un cierto número de grados.
El sistema mecánico puede comprender, además, un balancín superior de paralelo al balancín inferior y fijado al chasis o a la mangueta y de forma excéntrica a la estructura superior. La estructura inferior está unida al balancín superior por un tirante auxiliar, igualmente en ángulo con la conexión de la estructura superior al balancín superior.
El equipo también puede estar formado, en una segunda realización compatible con la primera, por un sistema hidráulico, igualmente entre la suspensión y el chasis o entre la suspensión y la mangueta, que comprende botellas hidráulicas de doble efecto:
Una o más botellas horizontales dispuestas entre la estructura inferior y el chasis o mangueta y
Una o más botellas verticales o parcialmente verticales entre el chasis o mangueta y la estructura superior.
Estando las botellas conectadas entre sí por manguitos para transmitir las fuerzas con el cambio de orientación.
El estabilizador puede estar unido al chasis de forma paralela a la dirección longitudinal del vehículo, transversal u oblicua. Por ejemplo, el ángulo entre esa unión y el eje longitudinal del vehículo puede ser inferior a 45°. En el caso de sistema mecánico, la unión es paralela al balancín inferior.
Otras variantes se aprecian en el resto de la memoria.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para una mejor comprensión de la invención, se incluyen las siguientes figuras.
Figuras 1 y 2: Vistas de un primer ejemplo de realización.
Figura 3: Vista de la otra realización similar, con dos balancines, en posición plegada.
Figura 4: Esquema de un segundo ejemplo de realización.
Figura 5: Esquema de un tercer ejemplo de realización.
MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
A continuación se pasa a describir de manera breve un modo de realización de la invención, como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta. En las figuras 1-2 se muestran dos variantes de un ejemplo de realización, mostrando la zona de conexión de una rueda de un vehículo de cuatro o más ruedas, con la estructura de fijación al chasis. Este ejemplo posee un sistema mecánico (un sistema hidráulico en la figura 4), que se representan en posiciones extendidas y recogidas, según la figura.
El sistema mecánico está instalado en las uniones articuladas del chasis (3) con la suspensión (4). También es posible instalarlo en las uniones de las manguetas (5) y la suspensión (4), pero en ese caso su eficacia es menor ya que se incrementa el peso de la suspensión.
La suspensión (4) comprende una estructura inferior (41), en este caso un trapecio, y una estructura superior (42) aproximadamente paralela. La estructura superior (42) representada es un triángulo. Ambas estructuras (41,42) soportan la mangueta (5) de la rueda. La unión de la suspensión (4) al chasis (3) es paralela a la unión de la suspensión (4) a la mangueta (5) para formar un paralelogramo articulado, como es conocido en la técnica.
El sistema mecánico está formado por un balancín inferior (11) y un tirante (12) por cada rueda. El eje (13) longitudinal del balancín inferior (11) está unido al chasis (3) por sus extremos, mientras que la estructura inferior (41) está unida excéntricamente al balancín inferior (11) permitiendo su rotación. La estructura superior (42) está unida al tirante (12), que a su vez se une excéntricamente al balancín inferior (11), en este caso en un punto medio, y con unos grados de diferencia respecto a la unión de la estructura inferior (41) al eje (13), como se aprecia especialmente en la figura 2.
De esta forma la estructura inferior (41) transfiere la fuerza horizontal lineal al balancín (11), que la transforma en circular. Como el balancín inferior (11) tiene las uniones de la estructura inferior (41) y del tirante (12) a diferentes grados, cambia la dirección de la fuerza, de horizontal a vertical. Esta fuerza vertical se transfiere a lo largo del tirante (12) a la estructura superior (42), que corrige el balanceo. En la figura 3, la estructura superior (42) también se une al chasis (3) mediante un balancín superior (14), de forma totalmente similar. Así, la estructura inferior (41) se une al balancín superior (14) por un tirante auxiliar (15), igualmente en ángulo con la conexión de la estructura superior (42) al balancín superior (14).
El sistema hidráulico está compuesto de cilindros o botellas (21,22) hidráulicas de doble efecto unidas entre sí. Una o más botellas horizontales (21) se disponen entre la estructura inferior (41) y el chasis (3) y una o más botellas verticales (22) entre el chasis (3) y la estructura superior (42), como se aprecia en la figura 4. Como se puede apreciar, las botellas (21,22) están unida por manguitos (23).
De esta forma cuando la botella horizontal (21) recibe la fuerza lineal horizontal la transfiere a la botella vertical (22) de la estructura superior (42) a través de un manguito (23) como fuerza vertical, corrigiendo así el balanceo. Cuanto más fuerte sea la fuerza horizontal, más se orientará a vertical, de forma que este equipo permite anular e incluso invertir el balanceo, dado que las fuerzas horizontales (transversales) son mayores que el balanceo.
Para absorber las fuerzas longitudinales o transversales se variará el ángulo de la unión ente la suspensión (4) y el chasis (3) o mangueta (5) con el eje longitudinal del vehículo. Esta unión viene fijada, en caso del sistema mecánico, por los balancines (11,14). Si los balancines (11,14) son paralelos al eje, entonces sólo se absorberán las fuerzas transversales. Si son perpendiculares (moto) se absorberán los longitudinales. Con cualquier otro ángulo se descompondrán las fuerzas en consecuencia. Por ejemplo, si se ponen a 45°, el sistema aprovecha 50% de la fuerza transversal y 50% de la fuerza longitudinal. En un vehículo de cuatro ruedas, como el balanceo lateral de un vehículo es mayor que el balanceo longitudinal, es preferible que el ángulo sea más próximo a la dirección longitudinal (menor de 45°). También es posible disponer varios balancines inferiores (11), cada uno con su propio ángulo. Esto implica una variación en las estructuras (41,42) para poder deformarse según la dirección del esfuerzo (figura 5).

Claims

8
REIVINDICACIONES
1- Equipo estabilizador para vehículos de al menos una rueda caracterizado por que la suspensión comprende un sistema conversor de esfuerzos horizontales en verticales.
2- Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema conversor comprende un sistema mecánico entre la suspensión (4) y el chasis (3) o la mangueta (5), formado por un balancín inferior (11) fijado al chasis (3) o a la mangueta (5) por su eje (13) longitudinal, fijado de forma excéntrica a la estructura inferior (41), y fijado de forma excéntrica a un tirante (12) parcialmente vertical de conexión a la estructura superior (42), estando la unión al tirante (12) girada respecto de la unión a la estructura inferior (41).
3- Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema conversor comprende un sistema hidráulico que comprende botellas (21,22) hidráulicas de doble efecto : una o más botellas horizontales (21) dispuestas entre la estructura inferior (41) y el chasis (3) o mangueta (5) y una o más botellas verticales (22) o parcialmente verticales entre el chasis (3) o mangueta (5) y la estructura superior (42), estando las botellas (21,22) conectadas por manguitos (23).
4- Equipo, según la reivindicación 2, caracterizado por que el sistema mecánico comprende, además, un balancín superior (14) paralelo al balancín inferior (11) y fijado al chasis (3) o a la mangueta (5) y de forma excéntrica a la estructura superior (42), de forma que el balancín inferior (11) está unido al balancín superior (14) por un tirante auxiliar (15), igualmente en ángulo con la conexión de la estructura superior (42) al balancín superior 9
5- Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado por que la unión entre el chasis (3) y la suspensión (4) es transversal al vehículo.
6- Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado por que la unión entre el chasis (3) y la suspensión (4) es longitudinal al vehículo.
7- Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado por que la unión entre el chasis (3) y la suspensión (4) es oblicua al vehículo.
8- Equipo, según la reivindicación 7, caracterizado por que el ángulo entre la unión entre el chasis (3) y la suspensión (4) y el eje (13) longitudinal del vehículo es inferior a 45°.
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