ES2207165T3 - Horquilla delantera suspendida para bicicleta todo terreno y motocicleta. - Google Patents
Horquilla delantera suspendida para bicicleta todo terreno y motocicleta.Info
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Abstract
Horquilla delantera suspendida para vehículo de dos ruedas, en particular bicicleta todo terreno y motocicleta, del tipo que comprende por lo menos un brazo (3) en cuyo extremo inferior está montado el eje (3) de la rueda y cuyo extremo superior está asociado al pivote de dirección (13), sobre el pivote de dirección (13) y estando fijado por delante de éste un bastidor rígido que comprende por lo menos una brida vertical (12), que sirve para el montaje de dos ejes horizontales (9, 10) paralelos al eje (3) de la rueda y desplazados verticalmente uno respecto al otro, de articulación de los extremos de las dos bieletas superior e inferior (7, 8), cuyos otros extremos están articulados (4, 5) sobre cada brazo (2) de la horquilla en el tercio superior de la longitud de éste, estando los ejes de articulación (9, 10) de las bieletas (7, 8) sobre la brida (12) situados por delante de los ejes de articulación (4, 5) de estas mismas bieletas (7, 8) sobre los brazos (2), caracterizada porque un elemento elástico amortiguador (16) que trabaja en compresión presenta un extremo (17) fijado sobre el bastidor rígido y su otro extremo (18) fijado a una de las dos bieletas superior (7) o inferior (8).
Description
Horquilla delantera suspendida para bicicleta
todo terreno y motocicleta.
La presente invención se refiere a una horquilla
delantera suspendida para un vehículo de dos ruedas, y más
particularmente una motocicleta y una bicicleta todo terreno.
La horquilla delantera de un vehículo de este
tipo desempeña dos funciones primordiales:
- 1.
- Función direccional: debe asegurar el giro y la estabilidad del vehículo permanentemente (curva, línea recta, frenado, aceleración).
- 2.
- Función de suspensión: esta función es necesaria para salvaguardar el confort, pero también para mantener bajo cualquier circunstancia el neumático en contacto con el suelo.
La dificultad de concebir una horquilla de este
tipo se debe a que la segunda función (suspensión) implica una
variación geométrica no siempre compatible con la primera función
(direccional).
Este compromiso existe actualmente con la
horquilla denominada telescópica.
Esta horquilla está constituida por un pivote de
dirección, por dos ramas tubulares y telescópicas paralelas al
pivote de dirección. Las partes superiores de estas dos ramas están
fijadas a este pivote por medio de dos soportes en forma de T. Hay
una T a cada extremo del pivote. Unos combinados
resorte/amortiguador están contenidos en el interior de las dos
ramas para asegurar la función de suspensión. El eje de la rueda
está fijado a los extremos inferiores de las dos ramas.
Se encuentra este tipo de horquilla en el 99% de
las motocicletas fabricadas en el mundo y en más del 80% de las
bicicletas todo terreno con horquilla suspendida.
- 1.
- Estética: es un mecanismo muy simple aparentemente, estando la parte mecánica disimulada en el interior de los tubos.
- 2.
- Coste de fabricación reducido debido a la simplicidad del mecanismo.
- 3.
- Funcionamiento en armonía con la geometría de un vehículo de dos ruedas: la inclinación de la horquilla es tal que las fuerzas que le son aplicadas al frenar o al franquear la rueda un obstáculo, son coaxiales prácticamente con respecto a las ramas de esta horquilla, de ahí su poca flexión.
- 4.
- Una geometría constante con el desplazamiento de la suspensión, puesto que la desviación del eje de la rueda respecto al pivote de dirección es constante.
En una posición constante (sin cabeceo), el
avance del pivote de rueda es por lo tanto constante. Éste sólo
varía con la posición (cabeceo): la inclinación (hundimiento de la
suspensión delantera, la distensión de la suspensión trasera)
provoca su disminución. Inversamente, el encabritado provoca su
aumento. En el momento del frenado (por lo tanto en inclinación),
la desviación de las masas sobre la parte delantera que hace más
pesada la dirección, debería impedir al piloto girar y frenar al
mismo tiempo.
Como la disminución del avance del pivote
compensa el aumento de la carga sobre la parte delantera, el piloto
conserva la facultad de cambiar fácilmente de dirección.
Los émbolos deben deslizarse en las camisas de la
horquilla sin holgura. Por lo tanto se darán rozamientos tan
importantes cuanto más importantes sean los esfuerzos de flexión a
los que se ven sometidos los brazos.
La técnica motociclista actual quiere que las
horquillas sean cada vez más verticales (10º menos en 20 años).
Éstas son por lo tanto sometidas a unos esfuerzos de flexión cada
vez más importantes. Los progresos realizados por los dispositivos
de frenado van en el mismo sentido negativo (más esfuerzo en
flexión).
Para las bicicletas todo terreno, las variaciones
de posición son tan importantes debido a la poca separación entre
ejes, que se llega al mismo problema, una horquilla muy vertical en
el frenado que provoca grandes tensiones en flexión. En este
contexto, las horquillas telescópicas funcionan cada vez peor.
Una suspensión delantera es, más aún que una
trasera, sometida a unas variaciones de carga muy importantes.
Sobre una motocicleta, se pasa fácilmente de cero kg en carga
mínima a 300 kg en carga máxima. Una suspensión lineal no puede
funcionar correctamente con unas cargas tan diferentes (demasiado
dura para las fuerzas mínimas y demasiado flexible para las fuerzas
máximas).
Numerosos estudios muestran esta debilidad. Sobre
una motocicleta, la rigidez a la torsión de una horquilla
telescópica no alcanza 6% de la del cuadro + motor, su rigidez a la
flexión longitudinal es menor del 60%, alcanzando su rigidez a la
flexión transversal apenas el 35%.
El avance del pivote de rueda viene determinado
por el ángulo de avance del pivote de rueda (ángulo que forma la
columna de dirección con la vertical), la desviación del eje de la
rueda y la circunferencia del neumático. Durante el funcionamiento
de una horquilla telescópica, el avance del pivote de rueda varía
en función de la única variable, el ángulo de avance del pivote de
rueda (por variación de la posición), pero la amplitud de la
variación del avance del pivote de rueda no es controlable.
Las otras horquillas:
- Las horquillas con balancín (sobre todo para
los Scooters) se eligen por su pequeño volumen en altura puesto que
están bien adaptadas a las ruedas pequeñas. Presentan poca
amplitud, salvo la horquilla conocida con la denominación EARLES que
ofrece un gran balancín para un desplazamiento más importante, pero
presenta mucha inercia en rotación alrededor del pivote de
dirección.
Estos balancines son generalmente con rueda de
accionamiento, pero también los hay con barra de arrastre. Se ha de
recordar que una horquilla con barra de arrastre significa que el
brazo está situado por delante del eje de la rueda con respecto al
sentido del desplazamiento, a la inversa para una rueda de
accionamiento.
- Las horquillas con paralelogramo.
La horquilla con paralelogramo es el antecesor de
la horquilla suspendida para la motocicleta. Ha sido destronada hoy
por la horquilla telescópica. Ambas han sido sin embargo inventadas
a principio del siglo XX. Las horquillas con paralelogramo han
desaparecido de las motocicletas, pero existen de varios tipos para
las bicicletas todo terreno. Son siempre con rueda de
accionamiento. Sufren un pequeño desplazamiento (80/90 milímetros
máximo) y no se han constatado sus ventajas teóricas sobre el
terreno.
Se describe por ejemplo una horquilla con
paralelogramo para bicicletas en el documento WO 97/46443.
El objetivo de la invención es proporcionar una
horquilla delantera suspendida que elimine los rozamientos, posea
una suspensión progresiva, presente una gran rigidez con la
posibilidad de regular la geometría y variar el ángulo de avance del
pivote de rueda, con el fin de adaptarlos al tipo de vehículo a
equipar.
Para ello, la horquilla comprende las
características de la reivindicación 1.
Según una forma de ejecución, el bastidor rígido
comprende dos platinas horizontales, superior e inferior, fijadas
respectivamente a los extremos superior e inferior del pivote de
dirección, sobre los bordes laterales de los cuales están fijadas
las bridas verticales.
En una forma tradicional de realización, esta
horquilla comprende dos brazos paralelos reunidos por una pieza de
rigidificación, desdoblándose cada bieleta en dos ramas
solidarizadas.
Según una característica de la invención, el eje
de articulación de la bieleta superior sobre el bastidor rígido
está situado entre las dos platinas horizontales, mientras que el
eje de articulación de la bieleta inferior sobre el bastidor rígido
está situado por debajo de la platina inferior.
Con el fin de permitir un desplazamiento
importante sin perturbar las condiciones de utilización del
vehículo, las ramas de las dos bieletas tienen una separación
superior a las anchuras respectivas de la platina inferior, del
pivote de dirección y del elemento amortiguador, para poder pasar a
ambos lados de estos elementos.
Las ramas de las bieletas pueden estar situadas
en el interior o en el exterior de las bridas verticales.
Según una primera posibilidad, el elemento
elástico amortiguador actúa directamente sobre una de las bieletas,
sobre una pieza solidaria de la bieleta considerada, siendo el eje
de articulación del amortiguador desviado sobre esta pieza con
respecto al eje de la bieleta, de modo que en posición de
compresión máxima la línea que pasa por el eje de articulación del
amortiguador y por el eje de articulación de la bieleta considerada
sobre el bastidor rígido, sea sensiblemente perpendicular al eje
del amortiguador.
Debe observarse que esta disposición permite
crear una progresividad de la amortiguación.
Según otra forma de realización de esta
horquilla, el extremo inferior del elemento elástico amortiguador
es montado de forma articulada sobre una pata a su vez montada de
forma pivotante sobre el bastidor rígido y sobre la cual se ha
montado de forma pivotante un extremo de un vástago cuyo otro
extremo está montado de forma pivotante sobre la bieleta inferior,
estando los tres ejes de articulación sobre la pata dispuestos de
manera que formen un triángulo en el cual el eje de articulación del
extremo inferior del amortiguador sobre la pata está situado entre
los dos otros ejes y por debajo de éstos.
De todas formas, la invención se pondrá de
manifiesto a partir de la siguiente descripción, haciendo referencia
a los dibujos esquemáticos adjuntos que representan varias formas
de realización de esta horquilla:
la figura 1 es una vista lateral de una primera
horquilla, en reposo;
la figura 2 es una vista frontal;
la figura 3 es una vista lateral del elemento
amortiguador en posición comprimida;
las figuras 4 a 6 son tres vistas de una segunda
horquilla con gran desplazamiento, que corresponden
respectivamente a las vistas de las figuras 1 a 3 de la primera
forma de realización;
la figura 7 es una curva de elasticidad de la
horquilla de las figuras 4 a 6;
las figuras 8 y 9 son dos vistas respectivamente
lateral y frontal de una horquilla de bicicleta todo terreno
polivalente;
la figura 10 representa la curva de elasticidad
de esta horquilla polivalente;
las figuras 11 y 12 son dos vistas
respectivamente lateral y frontal de una horquilla para motocicleta
de carretera de gran cilindrada;
la figura 13 representa la curva de elasticidad
de esta horquilla para motocicleta;
La horquilla representada en la figura 1
comprende dos brazos paralelos 2 que comprenden en su extremo
inferior un dispositivo de fijación del eje de una rueda 3, y en su
extremo superior un eje 4 de bieleta.
Aproximadamente 15 a 20 centímetros por debajo de
este eje 4, siendo este valor un compromiso entre tensión y espacio
disponible, se encuentran un segundo eje 5 de bieleta y un pontón 6
que reúne los dos brazos.
Dos bieletas 7 y 8 de la misma longitud están
montadas de forma pivotante alrededor de ejes horizontales 9 y 10
colocados en las bridas verticales 12 reunidos en el pivote de
dirección 13 por delante de éste por medio de una platina inferior
14 fijada al extremo inferior de dicho pivote y de una platina
superior 15 fijada al extremo superior de dicho pivote.
Los ejes 9 y 10 están superpuestos y separados en
15 a 20 centímetros aproximadamente de manera que las bieletas 7 y 8
formen el ángulo adecuado. Los ejes 9 y 10 definen un plano
generalmente paralelo al pivote de dirección, pero este plano podrá
estar inclinado por ejemplo en función de la diferencia de longitud
de las bieletas. Otra particularidad de estos ejes 9 y 10 es la de
estar situados por delante de los dos brazos 2. Esta horquilla
comprende también un combinado resorte/amortiguador 16, cuyo
extremo superior es fijado de forma articulada en 17 sobre la
platina superior 15, y cuyo extremo inferior es fijado de forma
articulada en 18 sobre una pieza 19 solidaria de la bieleta
superior. Se puede observar que el punto 18 esta colocado de modo
que en posición de compresión máxima del elemento 16, la línea que
pasa por el punto 18 y el punto 9 es sensiblemente perpendicular al
eje del elemento amortiguador 16.
Los dos brazos 2 no tienen elementos
telescópicos, y son por lo tanto perfectamente rígidos.
Ventajosamente, son tubulares, de manera que puedan regular la
distancia entre los ejes 4 y 5 por medio de abrazaderas deslizantes.
Pueden ser también de aleación ligera, mecanizados o colados,
mecanosoldados o incluso de carbono o similar de manera que
resistan las tensiones. Para los brazos no tubulares, la distancia
entre los ejes 4 y 5 puede ser regulable mediante excéntricas.
Las bieletas 7 y 8 son de aleación de aluminio
mecanizado para la bicicleta, o de construcción mecanosoldada par
la motocicleta.
Como cualquier horquilla con paralelogramo, la
horquilla según la invención es más rígida que una horquilla
telescópica y está desprovista de rozamientos. Como una horquilla
telescópica, tiene más desplazamiento que una horquilla con
paralelogramo con rueda de accionamiento. Contrariamente a estos
dos tipos de horquilla, tiene una progresividad de suspensión
contenida en su funcionamiento:
- suspensión distendida representada en la figura
1, las bieletas 7 y 8 tienen sus ejes de articulación 9 y 10 sobre
las bridas 12 situadas por encima y por delante de los ejes de
articulación 4 y 5 sobre los brazos. La fuerza aplicada al eje de la
rueda, por lo tanto a los brazos, en el momento en que la rueda
franquea un obstáculo o en el momento en que frena, es
perpendicular a las bieletas 7 y 8 y crea un par de compresión
máximo.
- suspensión en compresión representada en la
figura 3, las bieletas 7 y 8 realizan una rotación del orden de
90º, encontrándose entonces sus ejes de articulación 9 y 10 sobre
las bridas por debajo y siempre por delante de los ejes 4 y 5 sobre
los brazos. Las bieletas 7, 8 se encuentran por lo tanto paralelas
al eje de la fuerza aplicada como anteriormente al eje de la rueda
y a los brazos. El par de compresión es prácticamente nulo. La
suspensión se endurece más rápido que una suspensión lineal. Es
progresiva.
Comparativamente, las horquillas con
paralelogramo con rueda de accionamiento tienen un comportamiento
inverso: su suspensión es regresiva.
La horquilla según la invención deja a su creador
la elección de la amplitud del avance del pivote de rueda con la
variación de la posición: si las bieletas son paralelas (por lo
tanto iguales) esta amplitud depende de la diferencia entre la
inclinación de las bieletas respecto a una perpendicular al pivote
de dirección, suspensión distendida, y su inclinación en compresión
máxima, siendo estos valores tomados como valor absoluto. Cuanto
mayor sea esta diferencia, menor será la variación de los avances
del pivote de rueda. Es posible reducir aún la amplitud del avance
del pivote de rueda recurriendo a unas bieletas de diferentes
longitudes, y a unas distancias entre ejes sobre las bridas y sobre
los brazos escogidas juiciosamente. Esta solución resulta necesaria
para unas bicicletas y unas motocicletas cuyos desplazamientos
sobrepasan los 170 mm. Sin embargo, incluso en este último caso,
las bieletas deben describir siempre alrededor de su eje sobre las
platinas un ángulo del orden de 60º a 90º para el mejor compromiso
volumen/desplazamiento, conteniendo este ángulo obligatoriamente la
perpendicular al pivote de dirección que pasa por este eje.
Teniendo en cuenta la amplitud de su rotación,
las bieletas no pueden encontrarse nunca por delante de una
paralela al pivote de dirección que pasa por su eje sobre las
bridas.
La horquilla es adaptable a todas las bicicletas,
a todas las motocicletas: la altura, el avance del pivote de rueda,
las características de la suspensión (el combinado
resorte/amortiguador es independiente de la horquilla y puede ser
escogido en la gama de los fabricantes, a resorte o neumático) son
adaptables en cada caso.
Las figuras 4 a 6, en las cuales los mismos
elementos son designados con las mismas referencias que
anteriormente, representan una horquilla para bicicleta todo
terreno de descenso de gran desplazamiento (220 mm) con bieletas 7 y
8 de longitudes diferentes con la finalidad de tener una muy
pequeña variación de avance de pivote de rueda. Posee un
dispositivo de vástago de compresión que se intercala entre la
bieleta inferior 8 y el amortiguador 16 destinado a aumentar la
progresividad de la suspensión.
Para ello, una pata 20 está montada de forma
articulada alrededor de un eje 22 sobre la platina inferior 14.
Sobre esta pata está también articulado en 23 el extremo inferior
del elemento amortiguador 16, y en 24 el extremo superior de un
vástago 25 cuyo otro extremo está articulado en 26 sobre la bieleta
inferior 8. Como se muestra en el dibujo, los tres ejes de
articulación 22, 23 y 24 forman un triángulo, estando el eje 23 de
montaje del extremo inferior del amortiguador situado entre los
otros dos ejes y por debajo de éste.
Las bieletas, mecanizadas en aluminio, pueden
articularse sobre unos rodamientos de agujas o sobre unos anillos
autolubrificantes. Esta última solución ha sido la preferida por
razones de volumen y de capacidad de carga.
Comparada con una horquilla telescópica de
descenso de 145 mm de desplazamiento (no existen hoy de 220 mm)
montada sobre una bicicleta de 1050 mm de distancia entre ejes y
que posee una suspensión trasera de 220 mm de desplazamiento
aproximadamente, las variaciones extremas de avance del pivote de
rueda son:
- -
- en inclinación máxima:
horquilla telescópica usual: 20 milímetros
nueva horquilla: 60 milímetros
- -
- en encabritado mínimo:
horquilla telescópica: 150 milímetros
nueva horquilla: 90 milímetros.
\vskip1.000000\baselineskip
Es decir para la horquilla telescópica 130 mm de
amplitud y únicamente 30 milímetros para la horquilla según la
invención, pese a un desplazamiento muy superior para esta última
(220 milímetros en lugar de 145).
El eje 5 puede ser desplazado sobre los brazos 2
por un sistema de excéntricas que modifican a voluntad esta
variación de avance del pivote de rueda (regulación vertical) pero
también el valor medio de este avance del pivote de rueda
(regulación horizontal).
La ventaja de esta horquilla es por tanto
conservar una buena estabilidad del vehículo en el momento del
frenado (inclinación máxima) pese a un desplazamiento de suspensión
muy importante, puesto que los 20 milímetros de avance del pivote de
rueda obtenidos con la horquilla telescópica hacen incontrolable la
bicicleta.
A la inversa, un avance del pivote de rueda de
150 milímetros en el encabritado, obtenido con la misma horquilla
telescópica impide al conductor cambiar de dirección cuando rueda
rápidamente. La invención evita estos dos casos extremos.
La figura 7 da las curvas de elasticidad de la
horquilla de descenso con un calibrado del resorte de 75 N/mm
teniendo en cuenta el ángulo á que forma la fuerza aplicada al eje
de rueda con la dirección del pivote de horquilla. Estas curvas
muestran que la extrema progresividad de la horquilla de descenso
permite conciliar lo que es imposible con una suspensión
lineal:
- al inicio de carrera, una fuerza de compresión
de 5 kg provoca un hundimiento de 50 mm, es decir una gran
flexibilidad de suspensión.
- al final de carrera, la misma fuerza de 5 kg
sólo provoca una compresión de 2 mm. Debe observarse que un aumento
de á disminuye todavía más esta compresión. Ahora bien, á aumenta
con la intensidad del frenado. Ello significa por lo tanto que la
horquilla posee en su funcionamiento un efecto antihundimiento.
Las figuras 8 y 9, en las cuales los mismos
elementos han sido designados con las mismas referencias que
anteriormente, representan una horquilla para una bicicleta todo
terreno polivalente. El desplazamiento es de 135 mm. Siendo las
variaciones de la posición con 135 mm menos importantes que en el
caso anterior (descenso) con 220 mm, éstas engendran menos
variación del avance del pivote de rueda. Por esta razón, las
bieletas 7 y 8 son paralelas e iguales en longitud. No hay ningún
vástago de empuje 25 entre la bieleta y el amortiguador, puesto que
la progresividad "natural" de esta horquilla es suficiente
para un desplazamiento de 135 mm. El amortiguador 16 es accionado
por la bieleta superior 7.
Se utiliza ventajosamente en este caso un
combinado oleoneumático y no un combinado resorte amortiguador.
Retomando la misma base comparativa que para la
horquilla de la bicicleta de descenso (misma bicicleta, misma
horquilla de referencia), las variaciones extremas del avance del
pivote de rueda son las siguientes:
- -
- en inclinación máxima:
horquilla telescópica: 20 milímetros
nueva horquilla: 50 milímetros
- -
- en encabritado máximo:
horquilla telescópica: 150 milímetros
nueva horquilla: 140 milímetros
\vskip1.000000\baselineskip
Es decir 130 milímetros de amplitud para el
avance del pivote de rueda de la horquilla telescópica, y 90
milímetros para la nueva.
Debido a la suspensión progresiva, la nueva
horquilla se encuentra muy difícilmente en una situación de
encabritado máximo, teniendo mucha carrera negativa (compresión
resultante del peso de la bicicleta + piloto). No se ha previsto
ninguna regulación para la posición de los ejes 4 y 5, debiendo
permanecer las bieletas paralelas.
La figura 10 da las curvas de elasticidad de esta
horquilla para bicicleta todo terreno polivalente con un calibrado
de resorte de 75 N/mm teniendo en cuenta el ángulo \alpha que
forma la fuerza aplicada en el eje de la rueda con la dirección del
pivote de la horquilla. La curva \alpha= -20º corresponde a unas
fuerzas verticales: el peso de bicicleta + piloto sobre el eje de
la rueda delantera, así como las fuerzas de bombeo durante el
pedaleo. Esta curva es rectilínea (funcionamiento lineal). Un
bombeo inducido por el pedaleo hace variar la carga sobre la parte
delantera en aproximadamente 20 kg ( entre 30 y 50 kg por ejemplo)
lo que representa una carrera de 25 milímetros, que se ve
disminuida por las fuerzas de amortiguación. La amplitud permanece
dentro de una norma aceptable. La curva \alpha= +15º corresponde a
las fuerzas inducidas por las frenadas y el franqueo de obstáculos
de gran amplitud. La curva \alpha= 0º corresponde al franqueo de
obstáculos de pequeña amplitud. La divergencia de estas dos
curvas hacia arriba muestra un efecto antihundimiento de la nueva
horquilla, que limita las variaciones de posición (cabeceo). La
curva \alpha= + 15º muestra una gran progresividad: 5 kg provocan
un hundimiento de 15 milímetros al inicio de carrera, 5 kg provocan
un hundimiento de 5 milímetros al final de carrera. Ello impide
prácticamente el talonaje sobre los grandes obstáculos o en las
frenadas apoyadas. Esta nueva horquilla tiene por tanto una ventaja
de geometría y progresividad con respecto a una horquilla
telescópica.
Las figuras 11 y 12, en las cuales los mismos
elementos han sido designados con las mismas referencias que
anteriormente, representan una horquilla para motocicleta de ruta
de gran cilindrada (750 cm^{3} en este caso). Su desplazamiento es
de 135 mm, las bieletas 7 y 8 son paralelas y de igual longitud
puesto que, debido a las bajas amplitudes de suspensión, las
variaciones de posición son reducidas. Siendo los combinados resorte
amortiguador 16 de motocicleta mucho más largos que los de las
bicicletas, es la bieleta inferior 8 la que comprime el de esta
horquilla. Los brazos 2 son de una aleación ligera mecanizados con
pontón de rigidificación a nivel de los ejes de la bieletas
inferiores, que reúnen los dos brazos. Las articulaciones están
constituidas por unos rodamientos de agujas combinados.
Los problemas planteados por la horquilla
telescópica en el comportamiento de una motocicleta de ruta no son
los mismos que los que se refieren a una bicicleta todo
terreno.
Es difícil conciliar sobre una motocicleta la
manejabilidad en la entrada de una curva y la estabilidad a alta
velocidad, puesto que hay un avance excesivo del pivote de rueda
para la puesta sobre el ángulo, es decir no hay bastante línea
recta. Variando poco la posición de la motocicleta, la amplitud del
avance del pivote de rueda es insuficiente al contrario que una
bicicleta todo terreno.
El encabritado a la salida de la curva bajo el
efecto de la reaceleración, aumenta excesivamente el avance del
pivote, la rueda obligando al piloto a ampliar su trayectoria.
Comparada con una horquilla telescópica de 120
milímetros de desplazamiento, montada sobre una motocicleta
deportiva de una distancia entre ejes de 1400 milímetros y con 130
milímetros de desplazamiento para su suspensión trasera la nueva
horquilla tiene las siguientes variaciones del avance del pivote de
rueda:
- -
- en inclinación máxima:
horquilla telescópica: 85 milímetros
nueva horquilla: 85 milímetros
- -
- en estático:
horquilla telescópica: 104 milímetros
nueva horquilla: 110 milímetros
- -
- en encabritado máximo:
horquilla telescópica: 133 milímetros
nueva horquilla: 103 milímetros
\vskip1.000000\baselineskip
A igual manejabilidad a la entrada de la curva
(inclinación máxima), la nueva horquilla proporciona por lo tanto
una mayor estabilidad en línea recta (110 mm en vez de 104 mm de
avance del pivote de rueda), y sobre todo una mayor facilidad para
salir de las curvas puesto que el avance del pivote de rueda
disminuye (103 milímetros en lugar de 133 milímetros para la
horquilla telescópica).
La figura 13 muestra las curvas de elasticidad de
la nueva horquilla para motocicleta para \alpha= 0º y \alpha=
25º con un calibrado de resorte de 110 N/mm. La primera corresponde
a las fuerzas inducidas por el franqueo de pequeños desniveles, los
encontrados más asiduamente en la carretera. La curva \alpha= 25º
corresponde a las fuerzas inducidas por una frenada violenta,
fuerzas inclinadas en 45º con respecto a la vertical disminuidas en
20º de inclinación del pivote de dirección. El punto aislado sobre
el gráfico corresponde al hundimiento de la suspensión debido
únicamente al peso del conjunto motocicleta + piloto (motocicleta
de 200 kg, todos los depósitos llenos y piloto de 70 kg). La
posición de este punto muestra una carrera negativa muy importante,
que permite a la suspensión funcionar incluso cuando la parte
delantera de la motocicleta es deslastrada fuertemente por las
aceleraciones de ésta. En particular, se observa que incluso un
apoyo de 10 kg crea ya un hundimiento de 10 mm. Una horquilla
telescópica funciona siempre con un pretensado. Este pretensado al
que se añaden las fuerzas de rozamiento hacen que sea necesario un
apoyo 4 a 5 veces superior para ejercer un inicio de compresión.
Esta ausencia de funcionamiento de la horquilla telescópica sobre
las irregularidades de la calzada en el caso de deslastrado
importante es el origen de un fenómeno muy peligroso en la
motocicleta: el golpe de manillar. Este fenómeno se ve suprimido
con esta nueva horquilla. La curva \alpha= 0 está más enderezada
que la curva \alpha= 25º. Ello significa que la horquilla es más
flexible en las oscilaciones que resultan de los pequeños
desniveles que en las reacciones provocadas por una frenada
violenta. Ello implica que los pequeños desniveles son siempre mejor
absorbidos, pero que las fuerzas muy elevadas inducidas por la
frenada no pueden hacerla talonar.
Una horquilla telescópica tiene un desplazamiento
limitado entre otras razones por las geometrías tratadas en el
párrafo anterior. Ello explica que haya siempre un pretensado y que
sin embargo esté siempre al límite de talonar en las frenadas. Ello
no impide que tenga un coeficiente de elasticidad mucho más bajo,
(suspensión más dura) no pudiendo su suspensión lineal conciliar los
extremos.
Esta nueva horquilla muy progresiva, que
reacciona con mayor flexibilidad en los pequeños desniveles que en
las frenadas violentas, capaz de reaccionar con variaciones de
carga de menos de 10 kg, ha probado tener un comportamiento muy
superior a una horquilla telescópica.
La diversidad de las aplicaciones presentadas
aquí muestra que cualquier vehículo suspendido sobre dos ruedas
obtiene ventajas al utilizar esta invención. Únicamente no ha sido
tratado el caso de la motocicleta todo terreno, pero se asimila al
caso de la bicicleta de descenso por las oscilaciones exigidas (250
a 300 milímetros). Es por lo tanto posible sustituir cualquier
horquilla telescópica por la horquilla según la invención sin
modificar su concepción general. Solo una única restricción: los
carenados, faros y tablero de mando de las motocicletas han de ser
adaptados para recibirla, pero estas modificaciones no provocan un
trastorno estético. Los carenados más puntiagudos (para una búsqueda
de una aerodinámica de fuerza de sustentación negativa) disimulan
fácilmente la prominencia delantera de esta nueva horquilla. Las
nuevas ópticas de superficie compleja ganan también mucho espacio
en el interior de los carenados que facilitan el montaje de esta
nueva horquilla. Si la adaptación de la presente invención es
posible en todos estos vehículos, es también muy interesante
estudiarlos para recibir específicamente esta nueva horquilla. En
particular, es ventajoso utilizar ángulos de avance del pivote de
rueda más reducidos, estando únicamente los ángulos actuales
justificados por preocupación de asegurar un buen funcionamiento de
las horquillas telescópicas. Esta reducción del ángulo de avance del
pivote de rueda permite variaciones menores del ángulo de avance de
pivote de rueda y por lo tanto utilizar en todos los casos la
versión de la invención con bieletas paralelas.
Evidentemente, la invención no se limita
únicamente a las formas de realización de esta horquilla descritas
anteriormente a título de ejemplos. Así, en particular, la
horquilla podría comprender sólo un brazo, el bastidor rígido podría
ser diferente y comprender, por ejemplo, sólo una platina inferior
y una brida vertical, sin salir por ello del marco de la invención
tal como se ha definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
1. Horquilla delantera suspendida para vehículo
de dos ruedas, en particular bicicleta todo terreno y motocicleta,
del tipo que comprende por lo menos un brazo (3) en cuyo extremo
inferior está montado el eje (3) de la rueda y cuyo extremo superior
está asociado al pivote de dirección (13), sobre el pivote de
dirección (13) y estando fijado por delante de éste un bastidor
rígido que comprende por lo menos una brida vertical (12), que
sirve para el montaje de dos ejes horizontales (9, 10) paralelos al
eje (3) de la rueda y desplazados verticalmente uno respecto al
otro, de articulación de los extremos de las dos bieletas superior
e inferior (7,8), cuyos otros extremos están articulados (4, 5)
sobre cada brazo (2) de la horquilla en el tercio superior de la
longitud de éste, estando los ejes de articulación (9, 10) de las
bieletas (7,8) sobre la brida (12) situados por delante de los ejes
de articulación (4, 5) de estas mismas bieletas (7, 8) sobre los
brazos (2), caracterizada porque un elemento elástico
amortiguador (16) que trabaja en compresión presenta un extremo (17)
fijado sobre el bastidor rígido y su otro extremo (18) fijado a una
de las dos bieletas superior (7) o inferior (8).
2. Horquilla según la reivindicación 1,
caracterizada porque el bastidor rígido comprende dos
platinas horizontales, superior (15) e inferior (14), fijadas
respectivamente a los extremos superior e inferior del pivote de
dirección (13), sobre cuyos bordes laterales están fijadas las
bridas verticales (12).
3. Horquilla según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende dos
brazos paralelos (2) reunidos por una pieza de rigidificación,
desdoblándose cada bieleta (7, 8) en dos ramas solidarias.
4. Horquilla según la reivindicación 2,
caracterizada porque el eje de articulación (9) de la
bieleta superior (7) sobre el bastidor rígido está situado entre las
dos platinas (14, 15), mientras que el eje de articulación (10) de
la bieleta inferior (8) sobre el bastidor rígido está situado por
debajo de la platina inferior (14).
5. Horquilla según la reivindicación 3,
caracterizada porque las ramas de las dos bieletas (7, 8)
tienen una separación superior a las anchuras respectivas de la
platina inferior (14), del pivote de dirección (13) y del elemento
amortiguador (16), para poder pasar a ambos lados de estos
elementos.
6. Horquilla según las reivindicaciones 2 y 3,
caracterizada porque las ramas de las bieletas (7,8) están
situadas en el interior de las bridas verticales (12).
7. Horquilla según las reivindicaciones 2 y 3,
caracterizada porque las ramas de las bieletas están
situadas en el exterior de las bridas verticales.
8. Horquilla según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el elemento
elástico amortiguador (16) actúa sobre una de las dos bieletas (7,
8) por medio de una pieza (19) solidaria de la bieleta considerada,
estando el eje de la articulación (18) del amortiguador (16)
desviado sobre esta pieza con respecto al eje de la bieleta, de
modo que en posición de compresión máxima del resorte la línea que
pasa por el eje de articulación (18) del amortiguador y por el eje
de articulación (9) de la bieleta considerada sobre el bastidor
rígido, sea sensiblemente perpendicular al eje del amortiguador
(16).
9. Horquilla según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el extremo
inferior del elemento elástico amortiguador (16) está montado de
forma articulada sobre una pata (20) a su vez montada de forma
pivotante sobre el bastidor rígido y sobre la cual está montado de
forma pivotante un extremo de un vástago (25) cuyo otro extremo
está montado de forma pivotante sobre la bieleta inferior (14),
estando los tres ejes de articulación (22, 23, 24) sobre la pata
(20) dispuestos de manera que formen un triángulo en el cual el eje
de articulación (23) del extremo inferior del amortiguador (16)
sobre la pata (20) está situado entre los otros dos ejes (23, 24) y
por debajo de éstos.
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