WO2001008910A1 - Sistema de antibalanceo y de anticabeceo para un vehiculo automóvil, y dispositivo para su realizacion - Google Patents

Sistema de antibalanceo y de anticabeceo para un vehiculo automóvil, y dispositivo para su realizacion Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an anti-roll and anti-scuba system for a motor vehicle and devices for its realization, specifically a system for application to vehicles equipped with rolling arrangements, especially in number of four, which are each constituted of them by one or more wheels, which system, cooperating with the suspension of the vehicles or replacing it, allows the rolling arrangements to maintain contact with the ground and the uniform distribution of the load even in the case of an irregular ground, such rolling arrangements being related two to two diagonally, so that the stresses created by the vertical movements of the vehicle of one of the rolling arrangements are transmitted to the conjugate rolling arrangement for communicating to it some efforts that they determine an analogous movement in the same vertical direction, wheels that, cooperating with the suspension n or replacing it, allows the wheels to remain in contact with the ground, even in the case of an irregular floor, and does not induce the production of unwanted effects on a rugged ground.
  • the suspension of a motor vehicle consists mainly of springs and elastic elements that support the body of the vehicle, transmitting its weight and forces of inertia to the rolling arrangements, and provide a means of absorbing the shocks that are given origin by the passage of the same on the irregularities of the road.
  • the indicated springs and elastic elements They are complemented with shock absorbers to model the movement of the springs and avoid prolonged vibrations.
  • the suspension of a motor vehicle in addition to absorbing the vibrations or impacts of the road surface, must provide safety in progress, maintaining an optimal position in the straight path of the vehicle, and the safety of the vehicle in a curved path.
  • the stability of the vehicle is closely related to the vibration of the body of the vehicle as it is in motion, or when performing rocking, pitching or gyroscopic movements, in addition to rebounds. Vibrations of this type must be absorbed to increase the stability and comfort of the moving vehicle.
  • the conventional anti-roll system adopts a stabilizer bar, which has a small spring characteristic to obtain adequate ride comfort, but its anti-roll function is not satisfactorily fulfilled when the vehicle rotates, due to the centrifugal force generated in the turns
  • an anti-roll and, in addition, anti-roll system for a vehicle which does not interfere in geometric terms with an existing suspension system, with which it can cooperate or replace it, and which can present arbitrary rigidity without compromising the stability of a vehicle
  • the anti-roll and anti-warping system for a motor vehicle has been developed which, together with the devices for its realization, constitute the object of the present invention, the system consisting in that the rolling arrangements of a vehicle automobile are related to each other through interaction means that receive the impulses of one or more of the rolling arrangements and adapt them to transmit them to the corresponding remaining rolling arrangements, in order to maintain the uniform distribution of the load of the vehicle and reduce pitching and balancing of the vehicle.
  • the invention contemplates that the transmission of the forces determined by the vertical movements from one to another of the rolling arrangements of a pair thereof diagonally conjugated, is carried out through mechanical means capable of elastically resisting tensile, compression stresses. , of torsion and bending, by hydraulic means, by pneumatic means or by electric and electronic means that govern a servo actuator on each wheel, whether these means are considered, separately or in their possible combinations.
  • the invention comprises various embodiments of devices suitable for carrying out the present system.
  • an anti-roll and anti-warping device for a motor vehicle comprises a receiving element which, related to a first vehicle rolling arrangement, transmits the vertical movements thereof to a direct transforming element of said vertical movements in horizontal movements, which they are transmitted to an inverse transformer element of said horizontal movements in vertical movements that act on an actuator element of a second wheel, a docking arrangement located diagonally opposite the first one, to which it prints a vertical movement analogous to the initial one of the first wheel.
  • the direct transformer element is related to the inverse transformer element by means of transmission elements, which can be mechanical, hydraulic, pneumatic or electrical.
  • the receiver and actuator elements are constituted by an articulated connecting rod, by one end and through a universal joint, to the corresponding wheel, while, at its other end, it is articulated to an element direct transformer, in the case of the receiving element, and a reverse transformer element, in the case of the actuating element.
  • the direct transformer element consists, in one case, of an angled lever of the first genre and the inverse transformer element in an angled lever of second or third genre, whose fulcros pivot on bearings.
  • the transmission means between pairs of direct and inverse transformer elements, are constituted by a rigid bar articulated by its ends to one and the other of these transformer elements. It has also been foreseen that the transmission means are constituted by two flexible braces, in which case the two transformer elements are constituted by three-arm "T" levers, with the fulcrum in the vicinity of the crossing, in whose two arms aligned They articulate, crosswise, the ends of the braces, so that the third arm of one or the other of these transformer elements acts in the same vertical direction with respect to the receiving and actuating elements.
  • the elastic elements connected to the transmitting elements are connected to the body of the vehicle by means of an articulated rocker arm, so that such rocker arm receives the end of the elastic elements on the joints of the ends of its arms. equal, and its central axis is articulated to the body of the vehicle.
  • receiver and actuator elements are formed by the rod of two pistons of as many single-acting hydraulic cylinders, which constitute the direct and inverse transformer elements and are related to each other by means of hydraulic conduits. .
  • the hydraulic circuit is formed by the two single-acting hydraulic cylinders, constitutive of the direct and reverse transformer elements, and by a hydraulic conduit, comprising an actuator device, interspersed in the hydraulic conduction, to maintain the pressure in The circuit.
  • the direct and inverse transformer elements are organized in interaction means that constitute a hydraulic central device formed by a single hydraulic cylinder with a single effect that houses two pistons opposite divers, which have equal and concentric active sections, and are simultaneously subjected, by their faces in opposition, to the action of a spring and / or a pressurized fluid, each of the covers of said single hydraulic cylinder, having a coaxial cylindrical compartmentalisation corresponding to the active sections of said piston divers, each compartment having a connection to its respective receiving element or actuator
  • the interaction means that independently relate to each of the two pairs of rolling arrangements constitutes a
  • the central cylinder of the hydraulic central device has a section that is approximately twice the section of each of the two end cylinders.
  • the hydraulic elements can be pneumatic.
  • the elastic means of the central cavity are constituted by a double elastic element that acts independently on the pistons that make up said central cavity and, on the other hand, the central hydraulic device is divided in two halves, which are related to each other by means of an additional conduit equipped with fluid flow regulation means.
  • each double piston of the central hydraulic device is constituted by two or more conventional pistons, interrelated but acting in independent hydraulic cylinders of a single effect, so that the two or more cavities of the new cylinders they replace the two cavities that separated each piston of smaller diameter, connecting to the hydraulic conduits according to the diagonal arrangement and joining the two groups of pistons linked together through an elastic element that performs the function of the means of the cavity central.
  • the invention contemplates the following facts: a) Hydraulic flow regulation or damping devices are interleaved, in both directions, in the conduits connecting the central device with each of the hydraulic cylinders of the wheels, or in the communication between the hydraulic cylinders of conjugate wheels.
  • the central cavity, the double extreme cavities, the conduits that communicate these with the hydraulic cylinders of the wheels or the hydraulic cylinders themselves, are connected to one or several pneumatic expansion chambers through solenoid valves.
  • the four ducts that connect the double extreme cavities of the central hydraulic device with the single-acting hydraulic cylinders of the wheels are capable of communicating with each other by means of devices that allow the passage of a limited volume of hydraulic fluid depending on the Difference in pressure between such ducts and communication between ducts is preferably applied between the ducts of the wheels on the same side of the vehicle.
  • means are included to provide a hydraulic or gaseous fluid under pressure, or to drain, in the central cavity, with the effect of varying the average distance between the wheels and the frame of the vehicle, and similarly, it is provided to include a mechanical device that provides a thrust between the two larger diameter pistons located in the central cavity of the central hydraulic device.
  • Figure 1 represents, in schematic graphic form, the essentiality of the anti-roll and anti-head system of the invention for a motor vehicle.
  • Figure 2 represents, schematically, a device for the relationship between two wheels, diagonally antagonistic, by a single rigid bar, which acts as a spindle and as a tie rod.
  • Figure 3 represents, schematically, a device for the relationship between two diagonally antagonistic wheels, by means of a single torsion bar.
  • Figure 4 represents, schematically, a device for the relationship between two wheels, diagonally antagonistic, by means of an articulated torsion bar.
  • Figure 5 represents, schematically, a device for the relationship between two wheels, diagonally antagonistic, by means of two flexible braces.
  • Figure 6 represents, schematically, the relationship between two wheels, diagonally antagonistic, by means of a hydraulic device with single-acting cylinders.
  • Figure 7 represents, schematically, a device for the relationship between two wheels, diagonally antagonistic, by means of servo actuators and an electric / electronic circuit.
  • Figure 8 schematically represents in perspective, a transverse arrangement of the torsion bars of the four wheels of a vehicle related two to two diagonally by means of transmission bars that cross at one point.
  • Figure 9 represents, schematically in perspective, the rear part of the arrangement of Figure 8, in which the transmission bars are related to separate springs.
  • Figure 10 represents, in perspective and on an enlarged scale, the arrangement of the springs of figure 9.
  • Figure 11 represents, schematically in perspective, an arrangement similar to that of Figure 9, in which the independent springs are located at a midpoint of the transmission bars.
  • Figure 12 represents, in perspective and on an enlarged scale, the arrangement of the independent springs of figure 11.
  • Figure 13 represents, in perspective, a detail, such as that of Figure 12, in which the two springs are not independent and are directly related to each other by a rocker.
  • Figure 14 represents, in perspective, the arrangement of the springs provided in Figure 10, in which the springs are indirectly related to each other by a rocker.
  • Figure 15 represents, schematically in perspective, a form of transverse arrangement of the torsion bars, in which the transmission bars are crossed by bends and are requested by a common spring acting by compression.
  • Figure 16 represents, schematically in perspective, a longitudinal arrangement of the torsion bars, which are related by transverse transmission bars.
  • Figure 17 represents, schematically in perspective, an arrangement of the torsion bars in a suspension for a four-wheeled vehicle, in which said torsion bars are related by two cross-linked transmission bars, which are requested by the same spring.
  • Figures 18, 19 and 20 represent, in perspective on a larger scale, details of Figure 17.
  • Figure 21 schematically represents an embodiment of a single-acting hydraulic cylinder device, applied to the four wheels of the vehicle.
  • Figure 22 depicts, schematically, an embodiment of an anti-roll and anti-head device for a four-wheeled motor vehicle, developed according to the improvements of the invention.
  • Figure 23 represents a diametral section of an embodiment of the central hydraulic device included in the previous figure.
  • Figure 24 represents, in perspective, a partial diametral section of the central hydraulic device of Figure 2.
  • Figure 25 represents, schematically, another embodiment of the central hydraulic device, functionally equivalent to that represented in Figures 22 and 3.
  • Figure 26 represents, schematically, a multiple chamber expansion arrangement that allows the adjustment of the hardness of the suspension.
  • Figure 27 represents, schematically, a flow limiting device to be inserted between two hydraulic circuits.
  • the anti-roll and anti-warping system according to the invention consists, as shown in Figure 1, of relating the wheels of the vehicle two by two, diagonally, so that the forces created by the movements in the vertical direction of a of them are transmitted to the conjugate wheel to communicate to it some efforts that determine an analogous movement in the same vertical direction.
  • Figure 1 the front left A, front right B, rear left C and rear right D wheels are shown.
  • the system of the invention relates wheel A with D and wheel B with O
  • each of the wheels A, B, C and D is linked, articulately, with a rigid element 1 which, in turn, are also articulated those of the wheels A and B to first genus fulcrum levers 3 and the remaining ones to levers of second or third genre 4 of fulcrum 5, each lever 2 being related to the lever 4 located in diagonal opposition by a transmission element 6.
  • a vertical effort FB created in the element 1 of the wheel B due to the irregularity of the pavement, it is transformed by means of the corresponding lever 2 into a non-vertical effort F that acts on the corresponding lever 4 and is transformed into a vertical effort FC analogous to the FB in direction and intensity.
  • the transmission of the forces determined by the vertical movements of one or the other of the wheels of a pair of them conjugated diagonally, is carried out through mechanical means, capable of elastically resisting tensile, compression, torsion and tension forces.
  • the device comprises a rigid receiving element 1 which, related to a first wheel B of the vehicle, transmits the vertical movements FB of the same to a direct transformer element, such as lever 2, of said vertical movements in horizontal, or non-vertical movements. , which are transmitted by the elements 6 to an inverse transformer element, such as the lever 4, of said horizontal movements in vertical movements acting on the rigid actuator element 1 of a second wheel C, located in diagonal opposition to the first, to which it prints a vertical movement analogous to the initial of the first wheel.
  • a direct transformer element such as lever 2
  • an inverse transformer element such as the lever 4 of said horizontal movements in vertical movements acting on the rigid actuator element 1 of a second wheel C, located in diagonal opposition to the first, to which it prints a vertical movement analogous to the initial of the first wheel.
  • the same rigid element 1 has been called the receiving element or actuator element, assigning it the first meaning when it is the element that receives impulse from the wheel due to the collision with the pavement and the second one when it is the element that drives the wheel, so on both wheels the receivers and the actuators are the same elements, varying only the order of action and with it the denomination.
  • the same theory applies to the case of direct and inverse transforming elements.
  • the rigid elements 1, in their functions of receiver or actuator are constituted by an articulated connecting rod, by one end and through a universal joint 7, to the corresponding wheel, while, by its Another end is articulated, also through a universal joint 7, to a direct transformer element, constituted by an angled lever 2 of the first kind, in the case of rigid element 1 in receiver functions, or to a reverse transformer element, constituted by an angled lever 4 of second or third genre.
  • the transmission means 6 are constituted by: a rigid bar articulated to one and the other of the transformer elements 2 and 4, as seen in figures 1 and 2; by a single piece torsion bar 8, fixed to the body by points 9, as shown in figure 3; by an articulated torsion bar with universal joints 10, as seen in Figure 4; and by two flexible braces 11, as shown in Figure 5, in which case the two transformer elements are constituted by T-levers 12, of three arms with the fulcrum 3 in the vicinity of the crossing, in which two aligned arms articulate , with universal joints 7, in cross-shaped ends of said braces 11, so that the third arm acts in the same vertical direction with respect to the rigid elements 1 in their function as receivers or actuators.
  • the rigid elements are constituted by rods 13 related to the pistons 14 of single-acting hydraulic cylinders 15 which are articulated by 15A articulated to the bodywork, they constitute the direct and inverse transformer elements, as shown in Figure 6, in which the hydraulic cylinders 15 are connected by conduits 16 comprising an actuator device 17 which, by means of hydraulic cylinders 18, springs 19 and / or pneumatic means 20 , keep the pressure in the circuit.
  • Figure 7 shows the case of having on each wheel a conjugate pair of a servo actuator 21 related to a control unit 22.
  • the direct and reverse transformer elements are constituted by bars 23 which, working in torsion, have an arm 24 at each end, of which one is connected to the support 25 of the wheel and the other is it is at a transmitter element 26.
  • These transmitter elements 26 intersect each other to diagonally relate each pair of conjugate wheels.
  • each of the transmitting elements 26 is connected to the body or frame of the vehicle by an elastic element, such as a compression spring 27, which It is arranged between a bowl 28 fixed to the vehicle and a bowl 29 fixed to the end of the transmitter element 26.
  • the arrangement of the compression springs 27 can be carried out as indicated in Figures 11 and 12, in which the transmitter elements 33 they are constituted by two sections 26A and 26B gathered in a carton 30 in which it assembles a compression spring 27 between two cups 28 and 29, of which the last one is applied in a crossbar 31 that, fixed to the vehicle, has two rods 32 for guiding the compression springs 27, which are provided with thrust stops 33 applicable on the cartons 30 which they cross comfortably.
  • FIG. 13 an arrangement is provided according to which the compression springs 27 connected to the transmitting elements 26, are related to the vehicle frame by means of a rocker 34, which is articulated to the vehicle frame by a passing axle through the central hub 35, while at its ends the rods 32 are articulated provided, as in the previous case, with thrust stops 33.
  • a rocker 34 is shown which, by means of arms 36, acts on the cups 28 and 29 requested by them, in an arrangement of the compression springs 27 equal to that shown in figure 9.
  • Figure 15 shows, as in the previous figures, the arrangement of the transformer elements 23, having a single compression spring 27 that connects to the two transmitter elements 26 which are crossed by bends and are located in two parallel planes.
  • Figure 16 shows an arrangement in which the axis of the direct or reverse transformer elements is arranged longitudinally with respect to the vehicle and the transmitter elements 26 intersect in the transverse direction, incorporating a single compression spring 27.
  • Figure 17 A mechanical arrangement similar to that of Figure 15 is shown in which the transmitting elements 26A and 26B run in coplanar form and in mutual juxtaposition, passing through the single compression spring 27 which is comprised between two cups 37, each of which It is related to each of the tabs 38 and 39 in solidarity with both of these transmitting elements 26A and 26B, as shown in detail in Figure 19.
  • the crossing of the transmitting elements 26A and 26B is carried out by their joints to the arms of the bars 23, thus the arm 24B is related to the arm 24C and the arm 24A does it with the arm 24D.
  • the anchor of the elastic elements that are connected to the body of the vehicle is mounted on an actuator element or mechanical, electromechanical or hydraulic actuator elements that act on such or such anchors so that their displacement with respect to the vehicle body the height of it on the ground varies;
  • the rocker shaft is connected to the body of the vehicle through a mechanical, electromechanical or hydraulic actuator element which, when moving the position of such an axis with respect to the vehicle body, varies its height above the ground; and that the central elastic element has a mechanical, electromechanical or hydraulic actuator that moves one or both anchors of such elastic element so that by varying its effective length, the height of the vehicle on the ground varies.
  • each of the receiver and actuator elements of the two pairs of wheels of the vehicle being constituted by the rod 40 of the pistons 41 of as many single-acting hydraulic cylinders 42
  • the direct transformer elements and inverses are organized in a single central hydraulic cylinder 43 of a single effect that houses opposite pistons divers 44, which have active sections 45, equal and concentric, and are simultaneously subjected, by their faces in opposition, to the action of a device internal actuator consisting of a spring 46 and / or a pressurized fluid 47
  • each of the covers 48 of said single hydraulic cylinder 43 having a coaxial cylindrical partition 49 and 50 corresponding to the active sections 45 of the aforementioned piston divers 44 , each compartment 49 and 50 having a connection 51 to its respective receiver and actuator element 40.
  • the central active section of the piston divers 44 can be dispensed with, the inner face of the wall acting on which the spring is applied as an active surface.
  • the actuator devices may consist of two hydraulic cylinders 15, as in Figure 6, of a single effect, of the same section and requested by a common force.
  • the two cylinders can be concentric and of equal section and, in the case of the four wheels, in addition to the one shown in Figure 21, three cylinders can be arranged, of which the section of one is equivalent to that of the other two, or arranged of four equal cylinders juxtaposed in a cross.
  • the central hydraulic cylinder 43 is constituted by the longitudinal association of three concentric hollow cylinders, of which the central cylinder 57 is of larger diameter and the end cylinders 53 are equal to each other, of bottom diameter and are closed at their free ends 54.
  • the section of the central cylinder 52 is approximately twice the section of each of the end cylinders 53.
  • the elastic means of the actuator device of the central major cavity 56 can be constituted by a double elastic element that acts independently on the pistons 55A that make up said central major cavity 56. Another possibility is to divide the central hydraulic device 43 into two halves that are they relate to an additional conduction of the fluid with means for regulating its flow.
  • the central hydraulic cylinder 43 can be organized, as shown in Fig. 25, so that each double piston 55 thereof is constituted by two or more pistons 63, interrelated but acting in single-acting, independent hydraulic cylinders 64, all with the purpose that the two or more cavities of these new cylinders will replace the two intermediate minor cavities 57 and 58 and extreme 59 and 60 that separate each piston 55B of smaller diameter, connecting to the hydraulic conduits according to the exposed diagonal arrangement and connecting the two groups of pistons 63 through their rods 65 by means of an elastic element 66 that performs the function of the actuator device provided for the central major cavity 56.
  • the four hydraulic ducts 61 connecting the smaller cavities 57, 58, 59 and 60 of the central hydraulic device 43 with the hydraulic cylinders 42 with simple effect of the wheels they are capable of communicating with each other by means of devices that allow the passage of a limited volume of hydraulic fluid depending on the difference in pressures between such hydraulic conduits 61.
  • This communication is preferably applied between the hydraulic conduits of the wheels on the same side of the vehicle and may consist of the device of figure 27, in which a diver piston 70 slides inside a cylinder 71 between two springs 72.
  • the same result is achieved by including a mechanical device that provides a thrust between the two larger diameter pistons 55A located in the central major cavity 56 of the central hydraulic device 43.
  • the central cavity 56 houses an elastic element or elements that have an actuator or mechanical, electromechanical or hydraulic actuators that allow varying the height of the vehicle above the ground.
  • each hydraulic line 61 one or more devices equipped with a cavity of variable volume are connected bypass such that the increase in pressure in the circuit compresses an elastic or pneumatic element that facilitates the introduction of the hydraulic liquid into such cavity.
  • one or more devices or valves for passive or active regulation of the hydraulic fluid are inserted.
  • the invention contemplates the fact that some or all of the wheels are replaced by groups of wheels, each of which has a single-acting hydraulic cylinder and all of them communicate with each other and, in turn, with the hydraulic conduit of the wheel group corresponding to the central hydraulic device. Such substitution may comprise a track arrangement.
  • the invention contemplates the fact that, in the case of rolling arrangements comprising several wheels each provided with a single-acting hydraulic cylinder, all these hydraulic cylinders communicate with each other and, in turn , with the corresponding wheel group duct, to the central hydraulic device.

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Abstract

Este sistema de antibalanceo y de anticabeceo para un vehículo automóvil, y el dispositivo para su realización, cooperando con la suspensión de los vehículos o substituyéndola, permiten que las disposiciones de rodadura mantengan el contacto con el suelo y el raparto uniforme de la carga aún en el caso de un suelo irregular, estando tales disposiciones de rodadura relacionadas dos a dos en sentido diagonal, a través de medios de interacción que reciben los impulsos de una o más de las disposiciones de rodadura y los adecúan para transmitirlos a las correspondientes restantes disposiciones de rodadura, en orden a mantener el reparto uniforme de la carga del vehículo y reducir el cabeceo y el balanceo del mismo. Los esfuerzos verticales detectados en las disposiciones de rodadura actúan, a través de medios de transmisión mecánicos hidráulicos o eléctricos, sobre los medios de interacción, que están constituidos por elementos mecánicos elásticos, elementos hidráulicos y/o neumá ticos y dispositivos electrónicos.

Description

SISTEMA DE ANTIBALANCEO Y DE ANTICABECEO PARA UN VEHÍCULO AUTOMÓVIL, Y DISPOSITIVO PARA SU REALIZACIÓN
D E S C R I P C I Ó N
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de antibalanceo y de anticabeceo para un vehículo automóvil y a unos dispositivos para su realización, concretamente a un sistema de aplicación a los vehículos dotados de disposiciones de rodadura, especialmente en número de cuatro, que están constituidas cada una de ellas por una o más ruedas, el cual sistema, cooperando con la suspensión de los vehículos o substituyéndola, permite que las disposiciones de rodadura mantengan el contacto con el suelo y el reparto uniforme de la carga aún en el caso de un suelo irregular, estando tales disposiciones de rodadura relacionadas dos a dos en sentido diagonal, de manera que los esfuerzos creados por los movimientos en sentido vertical del vehículo de una de las disposiciones de rodadura se transmiten a la disposición de rodadura conjugada para comunicar a la misma unos esfuerzos que determinan un movimiento análogo en igual sentido vertical, ruedas que, cooperando con la suspensión del mismo o substituyéndola, permite que las ruedas se mantengan en contacto con el suelo, aún en el caso de un piso irregular, y no induce a la producción de efectos no deseados sobre un suelo accidentado.
La suspensión de un vehículo automóvil está constituida, principalmente, por resortes y elementos elásticos que soportan la carrocería del vehículo, transmitiendo su peso y las fuerzas de inercia a las disposiciones de rodadura, y suministran un medio de absorción de los choques a que se da origen por el paso de las mismas sobre las irregularidades de la calzada. Los indicados resortes y elementos elásticos se complementan con amortiguadores para modelar el movimiento de los resortes y evitar prolongadas vibraciones de los mismos.
La suspensión de un vehículo automóvil, además de absorber las vibraciones o impactos de la superficie de la carretera, debe proporcionar la seguridad en marcha, manteniendo una posición óptima en la trayectoria recta del vehículo, y la seguridad del vehículo en una trayectoria curva.
La estabilidad del vehículo se relaciona estrechamente con la vibración del cuerpo del mismo a medida que éste está en marcha, o cuando realiza movimientos de balanceo, de cabeceo o giroscópicos, además de rebotes. Las vibraciones de este tipo deben ser absorbidas para incrementar la estabilidad y comodidad del vehículo en marcha.
Estado de la técnica
Se han utilizado unas barras estabilizadoras bien conocidas como medios para controlar el balanceo generado de forma natural cuando el vehículo está en marcha.
El sistema antibalanceo convencional adopta una barra estabilizadora, que presenta una pequeña característica muelle para obtener la adecuada comodidad durante la marcha, pero su función antibalanceo no se cumple de forma satisfactoria cuando el vehículo gira, esto debido a la fuerza centrífuga que se genera en los giros.
Por el contrario, si la barra estabilizadora presenta una gran característica muelle, se genera una interferencia geométrica con el sistema de suspensión y se produce un deterioro en la comodidad del vehículo en marcha. Se tiene conocimiento, entre otras, de la existencia de las patentes estadounidenses siguientes: 3.992.026, en la que unas barras de torsión izquierda y derecha que, generalmente se extienden en sentido longitudinal, interconectan partes izquierda y derecha de la barra de torsión delantera con los brazos posteriores de suspensión izquierda y derecha respectivamente; 5.505.479, en la que se dispone un par de brazos delanteros de regulación inferior, posicionados alineadamente en sentido transversal, entre las ruedas delanteras y posteriores encaradas del vehículo, y relacionados entre sí por un elemento elástico dispuesto en el sentido longitudinal del vehículo, todo ello con la finalidad de transformar el movimiento vertical de las ruedas en un movimiento giratorio visto desde la parte delantera del vehículo; y 5.882.017, en la que se prevé una biela pendular antibalanceo acoplada al vehículo y a un par de elementos de articulación que acoplan la biela a las ruedas delanteras, incluyendo un par de limitadores de la acción de la biela que son accionados selectivamente y se comunican mecánicamente con la parte central de dicha biela.
Por otro lado, también se tiene conocimiento de las patentes FR 1.535.641 , US 3.752.497 y US 5.447.332 en las que se prevé la utilización de cilindros hidráulicos de doble efecto en cada una de las ruedas del vehículo que están relacionadas entre sí dos a dos, disponiéndose en las dos últimas patentes un órgano central que relaciona las cuatro ruedas y comprende un doble o triple cilindro hidráulico en el que discurren otros tantos pistones que, relacionados entre sí se mueven al unísono en la misma dirección.
Sumario de la invención
Todos los sistemas de antibalanceo conocidos interfieren en mayor o menor grado con el sistema de suspensión existente y que deben presentar una rigidez crítica para no comprometer la estabilidad o adaptabilidad al suelo irregular de un vehículo.
Por consiguiente, sería de desear un sistema de antibalanceo y, además, de anticabeceo para un vehículo, que no interfiera en términos geométricos con un sistema de suspensión existente, con el que pueda cooperar o substituirlo, y que puede presentar rigidez arbitraria sin comprometer la estabilidad de un vehículo.
De acuerdo con tales premisas, se ha desarrollado el sistema de antibalanceo y de anticabeceo para un vehículo automóvil que, junto con los dispositivos para su realización, constituyen el objeto de la presente invención, consistiendo el sistema en que las disposiciones de rodadura de un vehículo automóvil están relacionadas entre sí a través de medios de interacción que reciben los impulsos de una o más de las disposiciones de rodadura y los adecúan para transmitirlos a las correspondientes restantes disposiciones de rodadura, en orden a mantener el reparto uniforme de la carga del vehículo y reducir el cabeceo y el balanceo del mismo.
La invención contempla que la transmisión de los esfuerzos determinados por los movimientos verticales de una a otra de las disposiciones de rodadura de un par de ellas conjugadas diagonalmente, se lleva a cabo a través de medios mecánicos capaces de resistir elásticamente esfuerzos de tracción, de compresión, de torsión y de flexión, por medios hidráulicos, por medios neumáticos o por medios eléctricos y electrónicos que gobiernan un servoactuador en cada rueda, sean considerados, estos medios, por separado o en sus posibles combinaciones.
De acuerdo con las posibilidades de realización del sistema relacionadas precedentemente, la invención comprende diversas realizaciones de dispositivos adecuados para llevar a cabo el presente sistema.
Según la invención un dispositivo antibalanceo y anticabeceo para un vehículo automóvil comprende un elemento receptor que, relacionado con una primera disposición de rodadura del vehículo, transmite los movimientos verticales de la misma a un elemento transformador directo de dichos movimientos verticales en movimientos horizontales, los cuales son transmitidos a un elemento transformador inverso de dichos movimientos horizontales en movimientos verticales que actúan sobre un elemento actuador de una segunda rueda, disposición de doradura situada en oposición diagonal con la primera, a la que imprime un movimiento vertical análogo al inicial de la primera rueda.
En todos los casos el elemento transformador directo está relacionado con el elemento transformador inverso mediante unos elementos de transmisión, que pueden ser mecánicos, hidráulicos, neumáticos o eléctricos. Una característica de la invención consiste en que los elementos receptor y actuador están constituidos por una biela articulada, por un extremo y a través de una junta universal, a la correspondiente rueda, mientras que, por su otro extremo, está articulada a un elemento transformador directo, en el caso de elemento receptor, y a un elemento transformador inverso, en el caso de elemento actuador. El elemento transformador directo consiste, en un caso, en una palanca angulada de primer género y el elemento transformador inverso en una palanca angulada de segundo o tercer genero, cuyos fulcros pivotan sobre cojinetes.
La invención contempla que los medios de transmisión, entre pares de elementos transformadores directos e inversos, están constituidos por una barra rígida articulada por sus extremos a uno y otro de estos elementos transformadores. También se ha previsto que los medios de transmisión están constituidos por dos tirantes flexibles, en cuyo caso los dos elementos transformadores están constituidos por palancas de tres brazos en "T", con el fulcro en las proximidades del cruce, en cuyos dos brazos alineados se articulan, en forma cruzada, los extremos de los tirantes, de manera que el tercer brazo de uno u otro de estos elementos transformadores actúa en el mismo sentido vertical respecto a los elementos receptores y actuadores.
También constituye una característica de la invención el que los elementos elásticos conectados a los elementos transmisores, se conectan al cuerpo del vehículo mediante un balancín articulado, de forma que tal balancín recibe el extremo de los elementos elásticos sobre las articulaciones de los extremos de sus brazos iguales, y su eje central se articula al cuerpo del vehículo.
Otra característica de la invención estriba en que los elementos receptor y actuador están formados por el vastago de sendos pistones de otros tantos cilindros hidráulicos de un solo efecto, los cuales constituyen los elementos transformadores directos e inversos y están relacionados entre sí por medio de conducciones hidráulicas.
En un caso, el circuito hidráulico está formado por los dos cilindros hidráulicos de un solo efecto, constitutivos de los elementos transformadores directo e inverso, y por una conducción hidráulica, comprendiendo un dispositivo actuador, intercalado en la conducción hidráulica, para mantener la presión en el circuito. Es también una característica de la invención el que estando constituidos cada uno de los elementos receptor y actuador de los dos pares de disposiciones de rodadura del vehículo por el vastago de los pistones de otros tantos cilindros hidráulicos, los elementos transformadores directos e inversos están organizados en unos medios de interacción que constituyen un dispositivo central hidráulico formado por un único cilindro hidráulico de un solo efecto que alberga sendos pistones buzos opuestos, que presentan secciones activas iguales y concéntricas, y están sometidos simultáneamente, por sus caras en oposición, a la acción de un resorte y/o un fluido a presión, presentando cada una de las tapas de dicho único cilindro hidráulico, una compartimentación cilindrica coaxial en correspondencia con las secciones activas de los citados pistones buzos, disponiendo cada compartimento de una conexión a su respectivo elemento receptor o actuador. En otra realización preferente del dispositivo de la invención los medios de interacción que se relacionan independientemente con cada uno de los dos pares de disposiciones de rodadura, constituye un dispositivo central hidráulico que está constituido por un conjunto longitudinal formado por tres cilindros huecos concéntricos, acoplados entre sí y cerrados por los extremos del conjunto, de los cuales el cilindro central es de mayor diámetro y los cilindros extremos son de diámetro menor e igual entre sí, encontrándose dentro del cual conjunto dos pistones dobles que, siendo de tipo buzo, presentan un pistón de mayor diámetro, situado dentro del cilindro central, y un pistón de diámetro inferior, situado en el correspondiente cilindro extremo, con lo que se determinan cinco cavidades, una central y dos dobles situadas cada una en cada extremo del conjunto y separadas por los pistones de menor diámetro, de las cuales las cavidades dobles de cada extremo del conjunto se conectan respectivamente a los conductos hidráulicos correspondientes a los cilindros hidráulicos de un solo efecto de dos disposiciones de rodadura diagonalmente opuestas, mientras que la cavidad central incorpora un dispositivo actuador constituido por medios elásticos y/o un fluido, éste susceptible de estar en comunicación con una cámara de expansión, que se oponen al acercamiento de tales pistones dobles entre sí.
Otra característica de la invención estriba en que el cilindro central del dispositivo central hidráulico presenta una sección que es, aproximadamente, el doble de la sección de cada uno de los dos cilindros extremos.
Evidentemente, con las adecuaciones al caso, los elementos de tipo hidráulico pueden ser de tipo neumático.
En la invención se contemplan los hechos de que, por una parte los medios elásticos de la cavidad central están constituidos por un doble elemento elástico que actúa independientemente sobre los pistones que conforman dicha cavidad central y, por otra parte, el dispositivo hidráulico central está dividido en dos mitades, que están relacionadas entre sí mediante una conducción adicional dotada de medios de regulación del caudal de fluido.
Otra característica de la invención consiste en que cada pistón doble del dispositivo hidráulico central está constituido por dos o más pistones convencionales, relacionados entre sí pero actuando en cilindros hidráulicos independientes de un solo efecto, de forma que las dos o más cavidades de los nuevos cilindros pasan a substituir las dos cavidades que separaban cada pistón de menor diámetro, conectándose a los conductos hidráulicos según la disposición en diagonal y uniéndose los dos grupos de pistones unidos entre sí a través de un elemento elástico que desempeña la función de los medios de la cavidad central. La invención contempla los siguientes hechos: a) Se intercalan dispositivos de regulación o amortiguación del flujo hidráulico, en las dos direcciones, en los conductos que conectan el dispositivo central con cada uno de los cilindros hidráulicos de las ruedas, o en la comunicación entre los cilindros hidráulicos de ruedas conjugadas. b) La cavidad central, las dobles cavidades extremas, los conductos que comunican éstas con los cilindros hidráulicos de las ruedas o los propios cilindros hidráulicos, están conectados a una o varias cámaras neumáticas de expansión a través de electroválvulas. c) Los cuatro conductos que comunican las dobles cavidades extremas del dispositivo hidráulico central con los cilindros hidráulicos de un solo efecto de las ruedas, son susceptibles de comunicarse entre sí mediante dispositivos que permiten el paso de un volumen limitado de fluido hidráulico en función de la diferencia de presiones entre tales conductos y la comunicación entre conductos se aplica preferentemente entre los conductos de las ruedas de un mismo lado del vehículo.
Se ha previsto, también, en la invención el hecho de que se incluyen medios para proporcionar un fluido hidráulico o gaseoso a presión, o realizar un drenaje, en la cavidad central, con el efecto de variar la distancia media entre las ruedas y el bastidor del vehículo, y, análogamente, se ha previsto el incluir un dispositivo mecánico que proporciona un empuje entre los dos pistones de mayor diámetro situados en la cavidad central del dispositivo hidráulico central. Breve descripción de las figuras
Figura 1 , representa, en forma gráfica esquemática, la esencialidad del sistema antibalanceo y anticabeceo de la invención para un vehículo automóvil.
Figura 2, representa, esquemáticamente, un dispositivo para la relación entre dos ruedas, diagonalmente antagónicas, mediante una única barra rígida, que actúa como tornapuntas y como tirante. Figura 3, representa, esquemáticamente, un dispositivo para la relación entre dos ruedas diagonalmente antagónicas, mediante una sola barra de torsión.
Figura 4, representa, esquemáticamente, un dispositivo para la relación entre dos ruedas, diagonalmente antagónicas, mediante una barra de torsión articulada.
Figura 5, representa, esquemáticamente, un dispositivo para la relación entre dos ruedas, diagonalmente antagónicas, mediante sendos tirantes flexibles. Figura 6, representa, esquemáticamente, la relación entre dos ruedas, diagonalmente antagónicas, mediante un dispositivo hidráulico de cilindros de un solo efecto.
Figura 7, representa, esquemáticamente, un dispositivo para la relación entre dos ruedas, diagonalmente antagónicas, mediante servoactuadores y un circuito eléctrico/electrónico.
Figura 8, representa esquemáticamente en perspectiva, una disposición transversal de las barras de torsión de las cuatro ruedas de un vehículo relacionadas dos a dos diagonalmente mediante sendas barras de transmisión que se cruzan en un punto.
Figura 9, representa, esquemáticamente en perspectiva, la parte trasera de la disposición de la figura 8, en la que las barras de transmisión están relacionadas con sendos resortes independientes.
Figura 10, representa, en perspectiva y a escala ampliada, la disposición de los resortes de la figura 9.
Figura 11 , representa, esquemáticamente en perspectiva, una disposición similar a la de la figura 9, en la que los resortes independientes están situados en un punto medio de las barras de transmisión.
Figura 12, representa, en perspectiva y a escala ampliada, la disposición de los resortes independientes de la figura 11.
Figura 13, representa, en perspectiva, un detalle, como el de la figura 12, en el que los dos resortes no son independientes y se encuentran relacionados directamente entre sí por un balancín.
Figura 14, representa, en perspectiva, la disposición de los resortes prevista en la figura 10, en la que los resortes están relacionados indirectamente entre sí por un balancín.
Figura 15, representa, esquemáticamente en perspectiva, una forma de disposición transversal de las barras de torsión, en la que las barras de transmisión se cruzan por doblados y están solicitadas por un resorte común que actúa por compresión.
Figura 16, representa, esquemáticamente en perspectiva, una disposición longitudinal de las barras de torsión, que se relacionan mediante unas barras de transmisión transversales. Figura 17, representa, esquemáticamente en perspectiva, una disposición de las barras de torsión en una suspensión para un vehículo de cuatro ruedas, en la que dichas barras de torsión se encuentran relacionadas por sendas barras de transmisión, cruzadas, que están solicitadas por un mismo resorte.
Figuras 18, 19 y 20, representan, en perspectiva a escala mayor, detalles de la figura 17.
Figura 21 representa, esquemáticamente, una realización de un dispositivo hidráulico de cilindros de simple efecto, aplicado a las cuatro ruedas del vehículo.
Figura 22, representa, esquemáticamente, una realización de un dispositivo de antibalanceo y de anticabeceo para un vehículo automóvil de cuatro ruedas, desarrollado según los perfeccionamientos de la invención.
Figura 23, representa una sección diametral de una realización del dispositivo hidráulico central incluido en la figura anterior.
Figura 24, representa, en perspectiva, una sección diametral parcial del dispositivo hidráulico central de la figura 2.
Figura 25, representa, esquemáticamente, otra realización del dispositivo hidráulico central, equivalente funcionalmente al representado en las figuras 22 y 3.
Figura 26, representa, esquemáticamente, una disposición de cámara múltiple de expansión que permite el ajustado de la dureza de la suspensión.
Figura 27, representa, esquemáticamente, un dispositivo limitador de caudal a intercalar entre dos circuitos hidráulicos.
Descripción detallada de la invención
El sistema de antibalanceo y de anticabeceo según la invención consiste, tal como se representa en la figura 1, en relacionar dos a dos, en sentido diagonal, las ruedas del vehículo, de manera que los esfuerzos creados por los movimientos en sentido vertical de una de ellas se transmiten a la rueda conjugada para comunicar a la misma unos esfuerzos que determinan un movimiento análogo en igual sentido vertical. Así, en dicha figura 1 , se muestran las ruedas delantera izquierda A, delantera derecha B, trasera izquierda C y trasera derecha D. El sistema de la invención relaciona la rueda A con la D y la rueda B con la O
El eje de cada una de las ruedas A, B, C y D está relacionado, articuladamente, con un elemento rígido 1 que, a su vez, también están articulados los de las ruedas A y B a unas palancas de primer género de fulcro 3 y los restantes a unas palancas de segundo o tercer género 4 de fulcro 5, estando relacionadas cada palanca 2 con la palanca 4 situada en oposición diagonal por un elemento de transmisión 6. En la figura 2, se muestra que un esfuerzo vertical FB, creado en el elemento 1 de la rueda B por la irregularidad del pavimento, se transforma mediante la correspondiente palanca 2 en un esfuerzo no vertical F que actúa sobre la palanca 4 correspondiente y se transforma en un esfuerzo vertical FC análogo al FB en dirección e intensidad. La transmisión de los esfuerzos determinados por los movimientos verticales de una u otra de las ruedas de un par de ellas conjugadas diagonalmente, se lleva a cabo a través de medios mecánicos, capaces de resistir elásticamente esfuerzos de tracción, de compresión, de torsión y de flexión, de medios hidráulicos y/o neumáticos, de medios eléctricos y/o electrónicos que actúan sobre servoactuadores para cada rueda.
En general, el precedente sistema puede llevarse a cabo mediante un dispositivo como el que se describe, seguidamente haciendo referencia, de nuevo, a la figura 2.
El dispositivo comprende un elemento rígido receptor 1 que, relacionado con una primera rueda B del vehículo, transmite los movimientos verticales FB de la misma a un elemento transformador directo, tai como la palanca 2, de dichos movimientos verticales en movimientos horizontales, o no verticales, los cuales son transmitidos por los elementos 6 a un elemento transformador inverso, tal como la palanca 4, de dichos movimientos horizontales en movimientos verticales que actúan sobre el elemento rígido actuador 1 de una segunda rueda C, situada en oposición diagonal con la primera, a la que imprime un movimiento vertical análogo al inicial de la primera rueda. Se ha denominado elemento receptor o elemento actuador al mismo elemento rígido 1 , asignándola la primera acepción cuando es el elemento que recibe impulso de la rueda por el choque contra el pavimento y la segunda cuando es el elemento que impulsa a la rueda, por lo que en ambas ruedas los receptores y los actuadores son los mismos elementos, variando solo el orden de actuación y con él la denominación. Análogamente, es de aplicar la misma teoría al caso de los elementos transformadores directos e inversos.
En una forma de realización del dispositivo, los elementos rígidos 1 , en sus funciones de receptor o de actuador, están constituidos por una biela articulada, por un extremo y a través de una junta universal 7, a la correspondiente rueda, mientras que, por su otro extremo, está articulada, también a través de una junta universal 7, a un elemento transformador directo, constituido por una palanca angulada 2 de primer género, en el caso de elemento rígido 1 en funciones de receptor, o a un elemento transformador inverso, constituido por una palanca angulada 4 de segundo o tercer género.
Los medios de transmisión 6 están constituidos por: una barra rígida articulada a uno y otro de los elementos transformadores 2 y 4, como se observa en las figuras 1 y 2; por una barra de torsión monopieza 8, fijada a la carrocería por puntos 9, tal como se muestra en la figura 3; por una barra de torsión articulada con juntas universales 10, como se observa en la figura 4; y por dos tirantes flexibles 11 , como se muestra eb la figura 5, en cuyo caso los dos elementos transformadores están constituidos por palancas en T 12, de tres brazos con el fulcro 3 en las proximidades del cruce, en cuyos dos brazos alineados se articulan, con juntas universales 7, en forma cruzada los extremos de dichos tirantes 11 , de manera que el tercer brazo actúa en el mismo sentido vertical respecto a los elementos rígidos 1 en su función de receptores o de actuadores. Según otra realización del dispositivo de la invención, como se ve en la figura 6, los elementos rígidos están constituidos por unos vastagos 13 relacionados con los pistones 14 de unos cilindros hidráulicos de un solo efecto 15 que están fijados articuladamente por 15A a la carrocería, constituyen los elementos transformadores directo e inverso, tal como se muestra en la figura 6, en la que los cilindros hidráulicos 15 están relacionados por conducciones 16 que comprenden un dispositivo actuador 17 que, mediante cilindros hidráulicos 18, resortes 19 y/o medios neumáticos 20, mantienen la presión en el circuito.
En la figura 7 se ha representado el caso de disponer en cada rueda de un par conjugado de un servoactuador 21 relacionado con una unidad de control 22.
Como se observa en la figura 8, los elementos transformadores directo e inverso, están constituidos por barras 23 que, trabajando a torsión, tienen un brazo 24 en cada extremo, de los cuales uno está conectado al soporte 25 de la rueda y el otro lo está a un elemento transmisor 26. Estos elementos transmisores 26 se cruzan entre sí para relacionar diagonalmente cada par de ruedas conjugadas. En otro caso, como el que se muestra en la figura 9 y se detalla en la figura 10, cada uno de los elementos transmisores 26 está conectado al cuerpo o bastidor del vehículo mediante un elemento elástico, tal como un resorte de compresión 27, que está dispuesto entre una cazoleta 28 fija al vehículo y una cazoleta 29 fija al extremo del elemento transmisor 26. La disposición de los resortes de compresión 27 puede llevarse a cabo como se indica en las figuras 11 y 12, en las que los elementos transmisores 33 están constituidos por sendos tramos 26A y 26B reunidos en una cartela 30 en la que monta un resorte de compresión 27 entre dos cazoletas 28 y 29, de las que la última está aplicada en un travesano 31 que, fijado al vehículo, dispone de sendos vastagos 32 para guía de los resortes de compresión 27, que están dotados de topes de empuje 33 aplicables sobre las cartelas 30 a las que atraviesan holgadamente.
En la figura 13, se ha previsto una disposición según la cual los resortes de compresión 27 conectados a los elementos transmisores 26, se relacionan con el bastidor del vehículo mediante un balancín 34, el cual está articulado al bastidor del vehículo mediante un eje que pasa por el buje central 35, mientras que en sus extremos se articulan los vastagos 32 dotados, como en el caso anterior, de topes de empuje 33. En la figura 14 se muestra otra disposición del balancín 34 que, mediante unos brazos 36, actúa sobre las cazoletas 28 y 29 solicitadas por los mismos, en una disposición de los resortes de compresión 27 igual a la representada en la figura 9. En la figura 15 se muestra, como en las figuras anteriores, la disposición de los elementos transformadores 23, disponiendo de un solo resorte de compresión 27 que conecta a los dos elementos transmisores 26 que se cruzan mediante dobleces y están situados en dos planos paralelos. En la figura 16 se muestra una disposición en la que el eje de los elementos transformadores directos o inversos está dispuesto longitudinalmente respecto al vehículo y los elementos transmisores 26 se cruzan en la dirección transversal, incorporando un solo resorte de compresión 27. En la figura 17 se representa una disposición mecánica similar a la de la figura 15 en la que los elementos transmisores 26A y 26B discurren en forma coplanaria y en yuxtaposición mutua, atravesando el único resorte de compresión 27 que está comprendido entre dos cazoletas 37, cada una de las cuales está relacionada con sendas pestañas 38 y 39 solidarias a uno y otro de dichos elementos transmisores 26A y 26B, como se muestra en detalle en la figura 19.
Como se observa en las figuras 18 y 20 el cruce de los elementos transmisores 26A y 26B se realiza por sus articulaciones a los brazos de las barras 23, así el brazo 24B se relaciona con el brazo 24C y el brazo 24A lo hace con el brazo 24D.
En la invención se contempla que el anclaje de los elementos elásticos que se conectan al cuerpo del vehículo está montado sobre un elemento actuador o elementos actuadores mecánicos, electromecánicos o hidráulicos que actúan sobre tal o tales anclajes de modo que su desplazamiento respecto al cuerpo del vehículo varía la altura de éste sobre el suelo; el eje del balancín se conecta al cuerpo del vehículo a través de un elemento actuador mecánico, electromecánico o hidráulico que al desplazar la posición de tal eje respecto al cuerpo del vehículo varía la altura de éste sobre el suelo; y que el elemento elástico central dispone de un actuador mecánico, electromecánico o hidráulico que mueve uno o los dos anclajes de tal elemento elástico de forma que al variar su longitud efectiva varia la altura del vehículo sobre el suelo. Según una variante, representada en la figura 21 , estando constituidos cada uno de los elementos receptor y actuador de los dos pares de ruedas del vehículo por el vastago 40 de los pistones 41 de otros tantos cilindros hidráulicos 42 de simple efecto, los elementos transformadores directos e inversos están organizados en un único cilindro hidráulico central 43 de un solo efecto que alberga sendos pistones buzos 44 opuestos, que presentan secciones activas 45, iguales y concéntricas, y están sometidos simultáneamente, por sus caras en oposición, a la acción de un dispositivo actuador interno constituido por un resorte 46 y/o un fluido a presión 47, presentando cada una de las tapas 48 de dicho único cilindro hidráulico 43, una compartimentación cilindrica 49 y 50 coaxial en correspondencia con las secciones activas 45 de los citados pistones buzos 44, disponiendo cada compartimento 49 y 50 de una conexión 51 a su respectivo elemento receptor y actuador 40.
En la realización precedente puede prescindirse de la sección activa central de los pistones buzos 44, actuando la cara interior de la pared en la que se aplica el resorte como superficie activa.
Los dispositivos actuadores pueden estar constituidos por dos cilindros hidráulicos 15, como en la figura 6, de un solo efecto, de igual sección y solicitados por una fuerza común. Los dos cilindros pueden ser concéntricos y de igual sección y, para el caso de las cuatro ruedas, además del representado en la figura 21 , cabe disponer tres cilindros, de los cuales la sección de uno equivale a la de los otros dos, o disponer de cuatro cilindros iguales yuxtapuestos en cruz.
Según la variante representada en las figuras 22 y 23, el cilindro hidráulico central 43 está constituido por la asociación longitudinal de tres cilindros concéntricos huecos, de los cuales el cilindro central 57 es de mayor diámetro y los cilindros extremos 53 son iguales entre sí, de diámetro inferior y están cerrados por sus extremos libres 54. En el interior de dicho cuerpo hueco se hallan dos pistones dobles 55 que, siendo de tipo buzo, presentan un pistón 55A de mayor diámetro, situado dentro del cilindro central 52, y un pistón 55B de menor diámetro, situado dentro del correspondiente cilindro extremo 53, con lo que se determinan una cavidad mayor central 56, en correspondencia con el cilindro central 52, dos cavidades menores intermedias 57 y 58 y dos cavidades menores extremas 59 y 60, en correspondencia con los cilindros extremos 53, las cuales se conectan, mediante conducciones simples 61, de manera que las cavidades menores intermedias 57 y 58 se comunican, respectivamente, con el cilindro hidráulico 42 de simple efecto de las ruedas B y A, mientras que las cavidades menores extremas 59 y 59 se comunican, respectivamente, con el cilindro hidráulico 42 de simple efecto de las ruedas C y D, mientras que la cavidad central 56 incorpora un dispositivo actuador constituido por medios elásticos, tales como un fluido a presión 62, un resorte metálico o un cuerpo elastomérico, estos últimos no representados. Una realización mecánica preferente del dispositivo hidráulico central 43 se muestra en las figuras 23 y 24.
Preferentemente, la sección del cilindro central 52 es, aproximadamente, el doble de la sección de cada uno de los cilindros extremos 53.
Los medios elásticos del dispositivo actuador de la cavidad mayor central 56 pueden estar constituidos por un doble elemento elástico que actúa independientemente sobre los pistones 55A que conforman dicha cavidad mayor central 56. Otra posibilidad consiste en dividir el dispositivo hidráulico central 43 en dos mitades que se relacionan con una conducción adicional del fluido con medios para la regulación del caudal del mismo.
El cilindro hidráulico central 43 puede organizarse, como se muestra en la figura 25, de forma que cada pistón doble 55 del mismo está constituido por dos o más pistones 63, relacionados entre sí pero actuando en cilindros hidráulicos 64 de un solo efecto, independientes, todo ello con la finalidad de que las dos o más cavidades de estos nuevos cilindros pasan a substituir las dos cavidades menores intermedias 57 y 58 y extremas 59 y 60 que separan cada pistón 55B de menor diámetro, conectándose a los conductos hidráulicos según la expuesta disposición en diagonal y relacionándose los dos grupos de pistones 63 a través de sus vastagos 65 mediante un elemento elástico 66 que desempeña la función del dispositivo actuador previsto para la cavidad mayor central 56. Como se observa en la figura 22, se ha previsto intercalar dispositivos 67 de regulación o de amortiguación del flujo hidráulico, en las dos direcciones, en los conductos que conectan el dispositivo hidráulico central 43 con cada uno de los cilindros hidráulicos 42 de simple efecto que están dispuestos en las ruedas. Además, la cavidad mayor central 56, las cavidades menores intermedias 57 y 58 y extremas 59 y 60, los conductos hidráulicos 61 que comunican éstas con los cilindros hidráulicos 42 de las ruedas o los propios cilindros hidráulicos 42, están conectados a una o varias cámaras neumáticas de expansión 68 gobernables a través electroválvulas 69, tales como las representadas en la figura 26. Por otra parte, los cuatro conductos hidráulicos 61 que comunican las cavidades menores 57, 58, 59 y 60 del dispositivo hidráulico central 43 con los cilindros hidráulicos 42 de simple efecto de las ruedas, son susceptibles de comunicarse entre sí mediante dispositivos que permiten el paso de un volumen limitado de fluido hidráulico en función de la diferencia de presiones entre tales conductos hidráulicos 61. Esta comunicación se aplica preferentemente entre los conductos hidráulicos de las ruedas de un mismo lado del vehículo y puede consistir en el dispositivo de la figura 27, en la que un pistón buzo 70 desliza por el interior de un cilindro 71 entre dos resortes 72. También se ha previsto la inclusión de medios para proporcionar un fluido hidráulico o gaseoso a presión, o realizar un drenaje, en la cavidad mayor central 56, con la finalidad de variar la distancia media entre el bastidor y las ruedas del vehículo. Igual resultado se consigue incluyendo un dispositivo mecánico que proporciona un empuje entre los dos pistones de mayor diámetro 55A situados en la cavidad mayor central 56 del dispositivo hidráulico central 43.
Análogamente, se incluye en la invención que la cavidad central 56 acoge un elemento o elementos elásticos que disponen de actuador o actuadores mecánicos, electromecánicos o hidráulicos que permiten variar la altura del vehículo sobre el suelo.
Además, se ha previsto que en cada conducción hidráulica 61 se conecta en derivación uno o más dispositivos dotados de una cavidad de volumen variable tal que el aumento de presión en el circuito comprime un elemento elástico o neumático que facilita la introducción del líquido hidráulico en tal cavidad. Análogamente, en cada conducción hidráulica se intercala uno o más dispositivos o válvulas de regulación pasiva o activa del fluido hidráulico. La invención contempla el hecho de que alguna o todas las ruedas se substituyen por grupos de ruedas, cada una de las cuales dispone de un cilindro hidráulico de un solo efecto y todos ellos se comunican entre sí y, a su vez, con el conducto hidráulico del grupo de ruedas correspondiente al dispositivo hidráulico central. Tal substitución puede comprender una disposición de oruga.
Asimismo, en la invención se contempla el hecho de que, en el caso de disposiciones de rodadura que comprenden varias ruedas dotadas cada una de ellas de un cilindro hidráulico de un solo efecto, todos estos cilindros hidráulicos se comunican entre sí y, a su vez, con el conducto del grupo de ruedas correspondiente, al dispositivo central hidráulico.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1.- Sistema de antibalanceo y de anticabeceo para un vehículo automóvil, y dispositivo para su realización, concretamente un sistema de aplicación a los vehículos dotados de disposiciones de rodadura, especialmente en número de cuatro, que están constituidas cada una de ellas por una o más ruedas, el cual sistema cooperando con la suspensión de los vehículos o substituyéndola, permite que las disposiciones de rodadura mantengan el contacto con el suelo y el reparto uniforme de la carga aún en el caso de un suelo irregular, estando tales disposiciones de rodadura relacionadas dos a dos en sentido diagonal, de manera que los esfuerzos creados por los movimientos en sentido vertical del vehículo de una de las disposiciones de rodadura se transmiten a la disposición de rodadura conjugada para comunicar a la misma unos esfuerzos que determinan un movimiento análogo en igual sentido vertical, caracterizado porque las disposiciones de rodadura de un vehículo automóvil están relacionadas entre sí a través de medios de interacción (6, 8, 11 , 17, 22, 26, 27 y 43) que reciben los impulsos de una o más de las disposiciones de rodadura y los adecúan para transmitirlos a las correspondientes restantes disposiciones de rodadura (A, B, C y D), en orden a mantener el reparto uniforme de la carga del vehículo y reducir el cabeceo y el balanceo del mismo.
2.- Sistema, según la reivindicación anterior, caracterizado porque los esfuerzos verticales detectados en las disposiciones de rodadura actúan, a través de medios de transmisión mecánicos, sobre los medios de interacción, que están constituidos por elementos mecánicos elásticos.
3.- Sistema, según la reivindicación 2, caracterizado porque en el caso en que los medios de transmisión mecánicos (6, 8, 11 y 26) son elásticos, constituyen, al propio tiempo los medios de interacción.
4.- Sistema, según la reivindicación 1 , caracterizado porque los esfuerzos verticales detectados en las disposiciones de rodadura actúan, a través de medios de transmisión constituidos por conducciones de fluidos hidráulicos y/o neumáticos, sobre los medios de interacción (17 y 43 que consisten en una disposición de cilindro hidráulico de un solo efecto, que puede estar relacionada con un dispositivo actuador (19-20, 46-47 y 62) que mantiene la presión del circuito.
5.- Sistema, según la reivindicación 1 , caracterizado porque los esfuerzos verticales detectados en las disposiciones de rodadura actúan sobre unos medios de interacción (22) de tipo electrónico, consistiendo los medios de transmisión en conducciones eléctricas que gobiernan servoactuadores (21 ) relacionados independientemente con cada una de las disposiciones de rodadura.
6.- Dispositivo antibalanceo y anticabeceo para un vehículo automóvil, caracterizado porque comprende un elemento receptor (1) que, relacionado con una primera disposición de rodadura del vehículo, transmite los movimientos verticales de la misma a un elemento transformador directo (21 ) de dichos movimientos verticales en movimientos horizontales, los cuales son transmitidos a un elemento transformador inverso (4) de dichos movimientos horizontales en movimientos verticales que actúan sobre un elemento actuador (1) de una segunda disposición de rodadura, situada en oposición diagonal con la primera, a la que imprime un movimiento vertical análogo al inicial de la primera disposición de rodadura.
7.- Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento transformador directo (2) está relacionado con el elemento transformador inverso a través de unos medios de transmisión (6, 8, 11 , 16, 26, 51 y 61 ).
8.- Dispositivo, según la reivindicación anterior, caracterizado porque los elementos transformadores directo e inverso (15) y los medios de transmisión (16 y 18) constituyen los medios de interacción del sistema del dispositivo.
9.- Dispositivo, según las reivindicaciones 6, 7 y 8, caracterizado porque los elementos receptores y actuadores (1), los elementos transformadores directos (2) e inversos (4) y los medios de transmisión ( 6, 8, 1 1 y 26) están constituidos por medios mecánicos, que son elásticamente resistentes a los esfuerzos de tracción, de compresión, de flexión y de torsión a los que se encuentran sometidos particularmente en cada caso.
10.- Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque los elementos receptores y actuadores (15 y 42), los elementos transformadores directos e inversos (17 y 43) y los medios de transmisión (16, 51 y 61 )están constituidos por medios hidráulicos.
11.- Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque los elementos receptores y actuadores, los elementos transformadores directos e inversos y los medios de transmisión están constituidos por medios neumáticos.
12.- Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque los elementos receptores y actuadores están constituidos por servoactuadores
(21 ) gobernados por medios eléctricos y electrónicos (22), los cuales ejercen las funciones de elementos transformadores directos e inversos y de los medios de transmisión.
13.- Dispositivo, según la reivindicación 9, caracterizado porque los elementos receptor y actuador están constituidos por una biela (1 ) articulada, por un extremo y a través de una junta universal, a la correspondiente rueda, mientras que, por su otro extremo, está articulada a un elemento transformador directo (2), en el caso de elemento receptor, y a un elemento transformador inverso (4), en el caso de elemento actuador.
14.- Dispositivo, según la reivindicación 12 caracterizado porque el elemento transformador directo consiste, en un caso, en una palanca angulada de primer género (2) y el elemento transformador inverso en una palanca angulada de segundo o tercer genero (4), cuyos fulcros (3 y 5) pivotan sobre cojinetes.
15.- Dispositivo, según la reivindicación 9, caracterizado porque los medios de transmisión, entre pares de elementos transformadores directos e inversos, están constituidos por una barra rígida (6) articulada por sus extremos a uno y otro de estos elementos transformadores.
16.- Dispositivo, según la reivindicación 9, caracterizado porque ios medios de transmisión están constituidos por dos tirantes flexibles (1 1 ), en cuyo caso los dos elementos transformadores están constituidos por palancas (12) de tres brazos en "T", con el fulcro (3) en las proximidades del cruce, en cuyos dos brazos alineados se articulan, en forma cruzada, los extremos de los tirantes (11), de manera que el tercer brazo de uno u otro de estos elementos transformadores actúa en el mismo sentido vertical respecto a los elementos receptores y actuadores (1).
17.- Dispositivo, según la reivindicación 9, caracterizado porque los elementos transformadores directos 2) e inversos 4) y los medios de transmisión están constituidos por barras de torsión (8) sujetas al bastidor de la carrocería.
18.- Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque los elementos transformadores directo (2) e inverso (4) consisten en una barra (10) trabajando a torsión que tiene un brazo en cada extremo, uno conectado al soporte de la rueda y el otro conectado a los elementos transmisores.
19.- Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque cada uno de los elementos transmisores está conectado al cuerpo del vehículo mediante un elemento elástico (27) que, junto a la propia elasticidad de los elementos transformadores (2 y 4) y transmisores (2, 4, 12 y 24), proporciona la componente elástica principal de la suspensión.
20.- Dispositivo, según la reivindicación 19, caracterizado porque los elementos elásticos conectados a los elementos transmisores (24), se conectan al cuerpo del vehículo mediante un balancín articulado (34), de forma que tal balancín recibe el extremo de los elementos elásticos (27) sobre las articulaciones de los extremos de sus brazos iguales, y su eje central (35) se articula al cuerpo del vehículo.
21.- Dispositivo, según la reivindicación 18, caracterizado porque los elementos transformadores directos (24) están situados en las disposiciones de rodadura de un lado del vehículo y los elementos transformadores inversos (24) en las disposiciones de rodadura del otro lado del vehículo, disponiéndose un elemento elástico (27) que conecta los dos elementos transmisores (26) de forma que junto a la propia elasticidad de los elementos transformadores y transmisores proporciona la componente elástica principal de la suspensión.
22.- Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque el eje del elemento transformador directo o inverso (23) está dispuesto longitudinalmente respecto al vehículo y los elementos transmisores (26) se cruzan en la dirección transversal.
23.- Dispositivo, según la reivindicación 17, caracterizado porque las barras de torsión (6 y 8) siendo macizas o tubulares, están constituidas por una sola pieza.
24.- Dispositivo, según la reivindicación 16, caracterizado porque las barras de torsión (6 y 8), pudiendo ser macizas o tubulares, están constituidas por tramos unidos entre sí por juntas universales (10).
25.- Dispositivo, según la reivindicación 9, caracterizado porque los elementos receptor y actuador están formados por el vastago (13 y 40) de sendos pistones (14 y 41 ) de otros tantos cilindros hidráulicos (15 y 42) de un solo efecto, los cuales constituyen los elementos transformadores directos e inversos y están relacionados entre sí por medio de conducciones hidráulicas (16, 51 y 61 ).
26.- Dispositivo, según la reivindicación 25, caracterizado porque el circuito hidráulico está formado por los dos cilindros hidráulicos (18) de un solo efecto, constitutivos de los elementos transformadores directo e inverso, y por una conducción hidráulica (16), comprendiendo un dispositivo actuador (17), intercalado en la conducción hidráulica, para mantener la presión en el circuito.
27.- Dispositivo, según las reivindicaciones 9, 25 y 26 caracterizado porque, estando constituidos cada uno de los elementos receptor y actuador de los dos pares de disposiciones de rodadura del vehículo por el vastago (13 y 40) de los pistones (14 y 41 ) de otros tantos cilindros hidráulicos (15 y 42) de un solo efecto, los elementos transformadores directos e inversos están organizados en unos medios de interacción que constituyen un dispositivo central elástico formado por un único cilindro hidráulico (43) de un solo efecto que alberga sendos pistones buzos opuestos, que presentan secciones activas (45) iguales y concéntricas, y están sometidos simultáneamente, por sus caras en oposición, a la acción de un dispositivo actuador constituido por un resorte (46) y/o un fluido a presión (47), presentando cada una de las tapas (48) de dicho único cilindro hidráulico (43), una compartimentación cilindrica coaxial (49 y 50) en correspondencia con las secciones activas de los citados pistones buzos, disponiendo cada compartimento de una conexión (51) a su respectivo elemento receptor o actuador (41).
28.- Dispositivo, según las reivindicaciones 9, 25 y 26, caracterizado porque los medios de interacción que se relacionan independientemente con cada uno de los dos pares de disposiciones de rodadura, constituye un dispositivo central hidráulico (43) que está constituido por un conjunto longitudinal formado por tres cilindros huecos concéntricos (52 y 53), acoplados entre sí y cerrados por los extremos (54) del conjunto, de los cuales el cilindro central (52) es de mayor diámetro y los cilindros extremos (53) son de diámetro menor e igual entre sí, encontrándose dentro del cual conjunto dos pistones dobles (55) que, siendo de tipo buzo, presentan un pistón de mayor diámetro (55A), situado dentro del cilindro central, y un pistón de diámetro inferior (55B), situado en el correspondiente cilindro extremo (53), con lo que se determinan cinco cavidades (56, 57, 58, 59 y 60), una central y dos dobles situadas cada una en cada extremo del conjunto y separadas por los pistones de menor diámetro, de las cuales las cavidades dobles de cada extremo del conjunto se conectan respectivamente a los conductos hidráulicos (61) correspondientes a los cilindros hidráulicos (42) de un solo efecto de dos disposiciones de rodadura diagonalmente opuestas, mientras que la cavidad central incorpora un dispositivo actuador constituido por medios elásticos (46) y/o un fluido (62), éste susceptible de estar en comunicación con una cámara de expansión (56), que se oponen al acercamiento de tales pistones dobles entre sí.
29.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque el cilindro central (52) del dispositivo central hidráulico (43) presenta una sección que es, aproximadamente, el doble de la sección de cada uno de los dos cilindros extremos (53).
30.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque los medios elásticos (46) del dispositivo actuador de la cavidad central (56) están constituidos por un doble elemento elástico que actúa independientemente sobre los pistones (55A) que conforman dicha cavidad central (56).
31.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque el dispositivo hidráulico central (43) está dividido en dos mitades, que están relacionadas entre sí mediante una conducción adicional dotada de medios de regulación del caudal de fluido.
32.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque cada pistón doble (55) del dispositivo central hidráulico (43) está substituido por dos o más pistones convencionales (63), relacionados entre sí pero actuando en cilindros hidráulicos (64) independientes de un solo efecto, de forma que las dos o más cavidades de los nuevos cilindros pasan a substituir las dos cavidades (57-59 y 58-60) que separaban cada pistón (55B) de menor diámetro, conectándose a los conductos hidráulicos (61 ) según la disposición en diagonal y uniéndose los dos grupos de pistones unidos entre sí a través de un elemento elástico (66) que desempeña la función de los medios de la cavidad central (56).
33.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque se intercalan dispositivos de regulación o amortiguación del flujo hidráulico (67), en las dos direcciones, en los conductos que conectan el dispositivo central con cada uno de los cilindros hidráulicos de las ruedas, o en la comunicación entre los cilindros hidráulicos de ruedas conjugadas.
34.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque la cavidad central (56), las dobles cavidades extremas (67-59 Y 58-60), los conductos (61) que comunican éstas con los cilindros hidráulicos (42) de las ruedas o los propios cilindros hidráulicos, están conectados a una o varias cámaras neumáticas (68) de expansión a través de electroválvulas (69).
35.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque los cuatro conductos (61 )que comunican las dobles cavidades extremas del dispositivo hidráulico central con los cilindros hidráulicos (42) de un solo efecto de las ruedas, son susceptibles de comunicarse entre sí mediante dispositivos (70, 71 Y 72)que permiten el paso de un volumen limitado de fluido hidráulico en función de la diferencia de presiones entre tales conductos.
36.- Dispositivo, según la reivindicación 36, caracterizado porque la comunicación entre conductos se aplica preferentemente entre los conductos de las ruedas de un mismo lado del vehículo.
37.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque se incluyen medios para introducir en la cavidad central un fluido hidráulico o gaseoso a presión, o realizar un drenaje en la misma, con el efecto de variar la distancia que media entre las ruedas y el bastidor del vehículo.
38.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque se incluye un dispositivo mecánico que proporciona un empuje entre los dos pistones de mayor diámetro situados en la cavidad central del dispositivo hidráulico central.
39.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque en cada conducción hidráulica (61 ) se conecta en derivación a uno o más dispositivos dotados de una cavidad de volumen variable tal que el aumento de presión en el circuito comprime un elemento elástico o neumático que facilita la introducción del líquido hidráulico en tal cavidad.
40.- Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque en cada conducción hidráulica se intercala uno o más dispositivos (67) o válvulas de regulación pasiva o activa del fluido hidráulico.
41.- Dispositivo, según la reivindicación 1 , caracterizado porque alguna o todas las disposiciones de rodadura se substituyen por un dispositivo que permite desplazamientos en el plano de circulación, tal como orugas o vehículos tractores.
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