11 knúmero de publicación: kint. Cl. 7 : B60G 9/00

PATENTES Y MARCAS

ESPA ˜NA

N´umero de publicaci´on:

2 187 041

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51_{Int. Cl.}7_:

_{B60G 9/00}

B60G 7/00

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12

_{TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA}

_T3

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86 _{N´umero de solicitud europea: 98933469.3} k

86 _{Fecha de presentaci´on: 07.05.1998} k

87 _{N´umero de publicaci´on de la solicitud: 0 993 382} k

87 _{Fecha de publicaci´on de la solicitud: 19.04.2000}

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54 _{T´ıtulo: Sistemas de suspensi´on del eje para ejes r´ıgidos en autom´oviles.}

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73_{Titular/es: ZF Lemf¨order Metallwaren AG}

49448 Lemf¨orde, DE

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45 _{Fecha de la publicaci´on de la menci´on BOPI:}

16.05.2003

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72 _{Inventor/es: Cossmann, Uwe;}

Bublies, Holger y Buhl, Reinhard

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45 _{Fecha de la publicaci´on del folleto de patente:}

16.05.2003

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74 _{Agente: Roeb D´ıaz-Alvarez, Mar´ıa}

Aviso:

En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicaci´on en el Bolet´ın europeo de patentes, de la menci´on de concesi´on de la patente europea, cualquier persona podr´a oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposici´on deber´a formularse por escrito y estar motivada; s´olo se considerar´a como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposici´on (art. 99.1 del Convenio sobre concesi´on de Patentes Europeas).

ES

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187

041

DESCRIPCION

Sistemas de suspensi´on del eje para ejes r´ıgi-dos en autom´oviles.

La invenci´on se refiere a un sistema de sus-pensi´on del eje para ejes r´ıgidos en autom´oviles, especialmente en veh´ıculos industriales, seg´un el pre´ambulo de la reivindicaci´on 1.

Un sistema de suspensi´on del eje de este tipo se conoce, por ejemplo, a partir del documento WO 97/00176 A1. Para guiar el eje el sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ıgidos dado a conocer en este documento, presenta al menos una biela longitudinal a cada lado del veh´ıculo, aproxima-damente a la misma altura, que se extiende en la direcci´on longitudinal del veh´ıculo y que conecta de forma m´ovil verticalmente la estructura del ve-h´ıculo con el eje del veve-h´ıculo, y una biela m´ultiple a una altura diferente y unida mediante una co-nexi´on articulada, por una parte, con el eje del veh´ıculo y, por otra parte, con la estructura del veh´ıculo como dispositivo de estabilizaci´on que contrarresta movimientos laterales tambaleantes y basculantes mediante tensi´on de torsi´on. La biela m´ultiple es flexible, tanto las articulaciones de la gu´ıa del eje como las de la biela de cuatro extremos que integra la estabilizaci´on, y est´a co-nectada en dos junturas separadas entre s´ı en la direcci´on transversal del veh´ıculo, por una parte, con el eje del veh´ıculo y, por otra parte, con la estructura del veh´ıculo.

La biela de cuatro extremos se une al eje del veh´ıculo por encima de ´este. Seg´un el documento WO 97/00176 A1 puede realizarse como una cruz flexible, como armaz´on sustentante o como cons-trucci´on de chasis con l´ınea caracter´ıstica defi-nida. La sujeci´on de la biela de cuatro extremos a la estructura del veh´ıculo o al eje del veh´ıculo tiene lugar por medio de juntas esf´ericas.

La invenci´on basa la problem´atica situaci´on t´ecnica en optimizar un sistema de suspensi´on del eje, seg´un el estado de la t´ecnica, respecto al peso y a la estabilidad y, al mismo tiempo, aumentar en conjunto la seguridad contra aver´ıas del sis-tema de suspensi´on del eje.

Esta situaci´on problem´atica se soluciona con las importantes medidas de la reivindicaci´on 1.

Seg´un la presente invenci´on, la biela de cua-tro extremos unida de forma flexible por encima del eje del veh´ıculo, por una parte, con el eje del veh´ıculo y, por otra parte, con la estructura del veh´ıculo, se realiza como una cruz flexible y est´a conectada, por una parte, con el eje del veh´ıculo y, por otra parte, con la estructura del veh´ıculo por medio de dos junturas que se presentan distancia-das entre s´ı en la direcci´on transversal del veh´ı-culo. Los brazos de la biela de cuatro extremos, realizada en conjunto como una ´unica pieza for-jada, se realizan como soporte de flexi´on con, por ejemplo, un corte transversal redondeado, apro-ximadamente rectangular o similar. Seg´un la in-venci´on, uno de estos bazos muestra un punto te´orico de ruptura que preferiblemente est´a pre-visto en uno de los brazos del eje lateral. Este punto te´orico de ruptura puede producirse direc-tamente en el brazo correspondiente durante la fabricaci´on de manera que para ello no sea nece-sario ning´un gasto de fabricaci´on adicional.

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

El brazo presenta adem´as un corte transver-sal en la superficie del punto te´orico de ruptura que es mayor que el corte transversal resultante para la carga concebida de la biela de cuatro ex-tremos en consideraci´on de un factor de seguridad estipulado.

Una ventaja esencial de la presente soluci´on consiste en que, al cargar el eje muy por encima de los requisitos m´aximos esperados y que de ello resultase posiblemente una destrucci´on de la biela de cuatro extremos, esto tendr´ıa lugar primero en la superficie del punto de ruptura te´orico y, por tanto, ser´ıa controlable.

Sin embargo, seg´un la invenci´on, siempre se garantiza una gu´ıa del eje por s´ı mismo en un caso extremo de este tipo puesto que en el eje del veh´ıculo uno de los dos brazos de la biela de cuatro extremos siempre queda sujeto, de manera que el veh´ıculo pueda conducirse, por ejemplo, al taller de servicio m´as pr´oximo sin apoyo externo. Una ventaja especial de la estructura seg´un la invenci´on, consiste en la posibilidad de utilizar las conexiones de junta o la sustituci´on de va-rios elementos de gu´ıa del eje (biela longitudinal) anteriormente presentadas, seg´un el estado de la t´ecnica, a trav´es de una ´unica biela de cuatro ex-tremos seg´un la invenci´on.

En un sistema de suspensi´on del eje seg´un la invenci´on, es posible determinar la propensi´on del veh´ıculo al tambaleo de forma muy sencilla y pre-cisa, de manera que, al optimizar al mismo tiempo el peso de la biela de cuatro extremos, la opti-mizaci´on se puede interpretar de forma ´optima. Frente a las realizaciones conocidas, con una biela de cuatro extremos seg´un la invenci´on se permite recibir fuerzas y momentos de rotaci´on significa-tivamente mayores.

Por tanto, el sistema de suspensi´on de eje se-g´un la invenci´on permite reducir gastos en com-paraci´on con otras formaciones conocidas, puesto que presenta menos piezas individuales dando como resultado un menor trabajo de montaje.

Otras variantes de la invenci´on son objeto de las reivindicaciones dependientes.

De este modo, se propone realizar la juntura, por ejemplo, como juntura esf´erica con elast´ ome-ros dispuestos entre la carcasa de juntura y la pieza esf´erica. Estas junturas moleculares pue-den adaptarse correspondientemente mediante la selecci´on de un elast´omero con dureza Shore co-rrespondiente a las cargas estimadas. Adem´as, pueden preverse excepciones, al menos superfi-cialmente, dentro de los elast´omeros y/o carcasa o en la parte interna de la junta que influyan de forma calculada en las caracter´ısticas de la junta. De esta forma, las junturas moleculares pueden presentar, por ejemplo, una amortiguaci´on pe-que˜na en una direcci´on y una amortiguaci´on ma-yor en la minor´ıa de los casos en los que se pro-duce una direcci´on desplazada. Junto a las jun-tas esf´ericas anteriormente descritas tambi´en pue-den concebirse l´ogicamente otros tipos de juntas como, por ejemplo, juntas de gorr´on u otras para el presente caso de aplicaci´on.

Seg´un la invenci´on, se ha pensado tambi´en es-pecialmente en el hecho de formar la junta y la biela de cuatro extremos que la acoge como un sistema de unidades modular con las cargas

co-rrespondientes a piezas individuales intercambia-bles. Seg´un las exigencias de los clientes, pueden coordinarse con ello las juntas y las bielas de cua-tro puntos entre s´ı. Para ello, se ha dotado a las juntas con un di´ametro exterior estandarizado y a los alojamientos de junta de los brazos de la biela de cuatro extremos con di´ametros interiores estandarizados.

Por tanto, las juntas moleculares y la base met´alica de la biela de cuatro extremos se opo-nen a las fuerzas contrarias acumulativas que se introducen por el eje.

Otras formas de realizaci´on preferidas de un sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ıgidos en veh´ıculos seg´un la invenci´on, prev´en un momento de estabilizaci´on de la biela de cuatro extremos entre 10 y 60 kNm, pero preferiblemente de entre 40 y 50 kNm, una separaci´on de las juntas de la estructura lateral del veh´ıculo de la biela de cua-tro extremos entre 300 mm y 700 mm, pero pre-feriblemente de aproximadamente 500 mm, una separaci´on de las juntas de la estructura lateral del veh´ıculo de la biela de cuatro extremos entre 300 mm y 700 mm, pero preferiblemente de apro-ximadamente 350 mm o una distancia entre las juntas de la estructura lateral del veh´ıculo y las juntas del eje lateral del veh´ıculo de la biela de cuatro extremos entre 300 y 1000mm, pero prefe-riblemente de aproximadamente 550mm.

En conjunto, con un sistema de suspensi´on del eje seg´un la invenci´on, se crea un sistema com-pacto que cumple los requisitos en veh´ıculos in-dustriales m´as pesados y en los m´as pesados, cu-yas principales ventajas consisten en una biela fle-xible de cuatro extremos que cumple con los m´as altos requisitos de seguridad. Adem´as, con un sistema de suspensi´on del eje seg´un la invenci´on, se ha logrado poder producir por primera vez y de forma encauzada un comportamiento pasivo de la junta ´unica del eje respecto a la situaci´on del punto de cruce del brazo, mediante la dispo-sici´on geom´etricamente calculable del centro de rotaci´on de una biela de cuatro extremos. De esto resultan ventajas como, por ejemplo, un compor-tamiento de junta mejorado, un comporcompor-tamiento mejorado de carga alterna, un menor desgaste de neum´aticos y una reducci´on de la carga de otros componentes de la estructura b´asica me-diante la eliminaci´on una est´atica del sistema re-petidamente comprobada. Al colocar la biela de cuatro extremos por encima del eje del veh´ıculo resulta, adem´as, una un mayor espacio libre en el suelo que, por ejemplo, en los veh´ıculos que se usan en las obras es de gran importancia.

Naturalmente, las medidas de la invenci´on an-teriormente citadas, y las que a continuaci´on se explican, pueden utilizarse no s´olo en la combi-naci´on ya dada sino tambi´en en otras combinacio-nes, o de forma individual, sin que se abandone con ello el marco de la invenci´on.

En los dibujos se muestran, en parte es-quem´aticamente, los ejemplos de realizaci´on de la invenci´on. Se muestra:

Figura 1: una disposici´on espacial de un sis-tema de suspensi´on del eje seg´un la invenci´on.

Figura 2: una biela de cuatro extremos en re-presentaci´on tridimensional.

En los ejemplos de realizaci´on, el eje 1 del

ve-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

h´ıculo est´a conectado, a ambos lados del veh´ıculo, separado considerablemente desde la mitad lon-gitudinal del veh´ıculo, a trav´es de juntas 2 y 3 longitudinales y, en la mitad del veh´ıculo, con la estructura del veh´ıculo mediante una biela 4 de cuatro extremos dispuesta por encima del eje del veh´ıculo. El eje del veh´ıculo lleva a cabo movi-mientos de tambaleo en la realizaci´on se˜nalada, es decir, movimientos alrededor de un eje dispuesto aproximadamente en la direcci´on longitudinal del veh´ıculo, de aproximadamente±6◦.

La estructura del veh´ıculo se muestra super-ficialmente en la figura 1 de forma esquem´atica. En la figura 1, se muestra la sujeci´on de la biela de cuatro extremos al chasis 11 del veh´ıculo. Las conexiones de junta de las bielas 2 y 3 longitu-dinales se hallan por debajo del eje 1 del veh´ıcu-lo, mientras que la biela 4 de cuatro extremos se dispone por encima del eje 1 del veh´ıculo a una altura distinta, al contrario que las bielas 2 y 3 longitudinales. Todas las conexiones de junta son m´oviles card´anicamente y se componen de juntas moleculares.

La biela 4 de cuatro extremos se compone de dos brazos 9 y 10 estables en una disposici´on cru-zada y se realiza como una ´unica pieza forjada con un corte transversal aproximadamente rectangu-lar. Su flexi´on est´a sujeta a una l´ınea caracter´ıs-tica definida. La dimensi´on del corte transversal del brazo da como resultado, en un momento “W” de resistencia previamente dado, una forma m´as simple seg´un la siguiente f´ormula: W = b h2 _{/ 6.}

En ´esta, “b” es el ancho y “h” la altura del corte transversal del brazo.

Los brazos 9 y 10 se pueden sujetar sobre las juntas 5 y 6 a la carrocer´ıa del veh´ıculo y, con las juntas 7 y 8 dispuestas en el otro extremo de los brazos 9 y 10, pueden fijarse al eje 1 del veh´ıculo o a cualquier cuerpo 1.1. de apoyo unido con el eje 1 del veh´ıculo. Esta formaci´on de la biela 4 de cuatro extremos contrarresta los movimientos tambaleantes del eje 1 del veh´ıculo. La flexi´on de la biela de cuatro extremos, producida mediante tensiones de flexi´on, origina fuerzas restauradoras para volver a producir la posici´on cero. En la fi-gura 2, se muestra una biela de cuatro extremos seg´un la invenci´on con forma de X en una pers-pectiva tridimensional. En los extremos del brazo de la cruz en forma de X, se disponen las juntas 5 y 6 para la fijaci´on a la carrocer´ıa y las juntas 7 y 8 para la fijaci´on al eje 1 del veh´ıculo. En la realizaci´on seg´un la figura 2, se muestra de forma reconocible un punto 12 te´orico de ruptura en el brazo 9.

El perfil del corte transversal de los brazos es aproximadamente rectangular como tambi´en se bosqueja en la figura del dibujo. Se emplean dis-tintos materiales.

Lista de referencias de los dibujos

1. Eje del veh´ıculo 1.1 Cuerpo de sujeci´on 2. Biela longitudinal 3. Biela longitudinal 4. Biela de cuatro extremos 5. Junta

6. Junta 7. Junta

8. Junta 9. Brazo 10. Brazo 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

11. Chasis del veh´ıculo 12. Punto te´orico de ruptura.

REIVINDICACIONES

1. Sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ı-gidos en veh´ıculos, especialmente en veh´ıculos in-dustriales, que presenta, para guiar el eje, al me-nos una biela (2, 3) longitudinal a cada lado del veh´ıculo aproximadamente a la misma altura, que se extiende en la direcci´on longitudinal del veh´ı-culo y que proporciona una conexi´on m´ovil ver-ticalmente entre el eje (1) del veh´ıculo y la es-tructura del veh´ıculo, y una biela (4) de cuatro extremos conectada de forma articulada por en-cima del eje (1) del veh´ıculo, por una parte con el eje (1) del veh´ıculo y, por otra parte, con la estructura del veh´ıculo, que est´a conectada como una cruz flexible sobre dos juntas (5, 6) (7, 8) separadas entre s´ı en la direcci´on transversal del veh´ıculo, por una parte, con el eje (1) del lo y, por otra parte, con la estructura del veh´ıcu-lo, caracterizado porque, los brazos (9, 10) de la biela (4) de cuatro puntos, formada como una ´

unica pieza forjada, son soportes de flexi´on con un corte transversal aproximadamente rectangu-lar y estos brazos (9 ´o 10) muestran un punto (12) te´orico de ruptura.

2. Sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ı-gidos seg´un la reivindicaci´on 1, caracterizado

porque, las juntas (5, 6), (7, 8) son juntas esf´ eri-cas o juntas de gorr´on con elast´omeros dispuestos entre la carcasa de la junta y la pieza esf´erica.

3. Sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ı-gidos en veh´ıculos seg´un la reivindicaci´on 2,

ca-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

racterizadoporque, las juntas (5, 6), (7, 8) y la biela (4) de cuatro puntos que las aloja, forman un sistema modulable con las cargas correspon-dientes a las piezas individuales intercambiables. 4. Sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ıgi-dos en veh´ıculos seg´un una de las reivindicaciones anteriorescaracterizadoporque, el momento de estabilizaci´on de la biela (4) de cuatro extremos est´a entre 10 y 60 kNm, preferiblemente no obs-tante entre 40 y 50 kNm.

5. Sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ıgi-dos en veh´ıculos seg´un una de las reivindicaciones anteriores, caracterizadoporque, la separaci´on de las juntas (5, 6) laterales de la estructura del veh´ıculo de la biela (4) de cuatro extremos es en-tre 300 y 700 mm, preferiblemente sin embargo aproximadamente 500 mm.

6. Sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ı-gidos en veh´ıculos seg´un la reivindicaci´on 5, ca-racterizadoporque, la distancia de las juntas (7, 8) laterales del eje del veh´ıculo de la biela (4) de cuatro extremos es de entre 300 y 700 mm, pre-feriblemente sin embargo aproximadamente 350 mm.

7. Sistema de suspensi´on del eje para ejes r´ı-gidos en veh´ıculos seg´un la reivindicaci´on 5, ca-racterizadoporque, la distancia entre las juntas laterales de la estructura del veh´ıculo y las juntas laterales del eje del veh´ıculo de la biela de cuatro extremos es de entre 300 y 1000 mm, preferible-mente no obstante de aproximadapreferible-mente 550 mm.

NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Euro-peas (CPE) y a la Disposici´on Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicaci´on del Convenio de Patente Europea, las patentes euro-peas que designen a Espa˜na y solicitadas antes del 7-10-1992, no producir´an ning´un efecto en Espa˜na en la medida en que confieran protecci´on a produc-tos qu´ımicos y farmac´euticos como tales.

Esta informaci´on no prejuzga que la patente est´e o no inclu´ıda en la mencionada reserva.