ES2228381T3 - Sistema de suspension de vehiculo. - Google Patents
Sistema de suspension de vehiculo.Info
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Abstract
El sistema de suspensión para vehículos que consta de: Un primer y un segundo cilindros hidráulicos (2, 4), dispuestos en la carrocería de un vehículo, en cada cilindro hidráulico (2, 4), un pistón desmontable (100, 200) que se introduce, estando cada cilindro hidráulico (2, 4) conectado a un lado de la rueda y un lado del vehículo, y estando conectado cada pistón (100, 200 al otro lado de la rueda y lado de la carrocería del vehículo; Un primer cilindro regulador de la presión (16) que tiene una primera cámara de aceite (15) conectada a través de un primer conducto hidráulico al primer cilindro hidráulico (2) y un primer tabique móvil (20 a) para cambiar el volumen de la primera cámara de aceite, y Un segundo cilindro regulador de la presión (18) que tiene una segunda cámara de aceite (17) conectada a través de un segundo conducto hidráulico al segundo cilindro hidráulico (4) y un segundo tabique móvil (20b) para cambiar el volumen de la segunda cámara de aceite (17), estando interconectados el primer y el segundo tabiques (20 a, 20b) del primer y el segundo cilindros reguladores de la presión (16, 18) para conseguir un movimiento interbloqueado.
Description
Sistema de suspensión de vehículo.
La presente invención está relacionada con un
sistema de suspensión para vehículos, especialmente automóviles. En
US-A-4295660 puede verse un tipo
genérico de suspensión para vehículos.
En la aplicación de una patente japonesa expuesta
(JP-A08-132846), puede verse un
ejemplo de este tipo de sistema de suspensión de vehículos,
constituido como aparece en la Fig. 5.
La Fig. 5 es una vista en corte en la que aparece
la constitución de un sistema de suspensión para vehículos
convencional. El sistema de suspensión convencional 1 que vemos en
la Fig. 5 es para utilizar en vehículos de cuatro ruedas y consta
de: cilindros hidráulicos (amortiguadores por aceite) 2, 3, 4 y 5
respectivamente para las ruedas delanteras de la izquierda,
delanteras de la derecha, traseras de la izquierda y traseras de la
derecha, y reguladores de presión lateral izquierdos y derechos 6 y
7.
La constitución de los cuatro cilindros
hidráulicos de 2 a 5 es idéntica, estando el interior del cuerpo
del cilindro 8 lleno de aceite operativo y dividido con una pieza
de pistón 9 en las cámaras de aceite inferior y superior 10 y 11.
La pieza del pistón 9 tiene un conducto de comunicación 12 que da
lugar a la comunicación del líquido entre las cámaras de aceite
superior e inferior 10 y 11. En el conducto de comunicación 13 se
interpone un regulador de gases.
Estos cilindros hidráulicos 2 y 5 se interponen
entre un lado de la carrocería del vehículo (que no aparece) y un
lado de las ruedas (que no aparece) conectando los cuerpos de los
cilindros 8 al lateral de la carrocería del vehículo y haciendo
girar los extremos inferiores de los vástagos del pistón 14 hacia
componentes como las conexiones que suben y bajan junto con las
ruedas en relación a la carrocería del vehículo.
La constitución de los reguladores de presión
derecho e izquierdo 6 y 7 es idéntica. Todos los reguladores de
presión 6 y 7 están constituidos de manera que forman dos
cilindros, un primer y un segundo cilindros reguladores de la
presión 16 y 18, en un solo cuerpo. El primer cilindro 16 tiene
conectada una primera cámara de aceite 15 a la cámara de aceite
superior 10 de un cilindro hidráulico 2 ó 3 para la rueda delantera
izquierda o derecha. El segundo cilindro regulador de la presión 18
tiene una segunda cámara de aceite 17 conectada a la cámara de
aceite superior 10 de un cilindro hidráulico 4 ó 5 para la rueda
trasera izquierda o derecha. Las cámaras de aceite 15, 17 y una
cámara de gas de alta presión 19 se definen con un pistón libre 20.
Un regulador de gases 21 se interpone entre la primera y la segunda
cámaras de aceite 15 y 17. El pistón libre 20 está formado de
manera que la primera cámara de aceite 15 tiene la misma zona de
sección transversal efectiva que la segunda cámara de aceite
17.
El sistema de suspensión convencional 1
constituido como se ha descrito anteriormente produce fuerzas de
amortiguación sólo con los reguladores de gases 13 de las piezas
del pistón 9, cuando los cilindros hidráulicos 2, 3 de las ruedas
delanteras y los cilindros hidráulicos 4, 5 de las ruedas traseras
funcionan en la misma dirección aproximadamente con la misma
operación. Cuando los cilindros hidráulicos 2, 3 de las ruedas
delanteras funcionan en una dirección distinta a la de los
cilindros hidráulicos 4, 5 de las ruedas traseras, también se
producen fuerzas de amortiguación con los reguladores de gases 21,
21 de los reguladores de presión 6 y 7. Como resultado, las fuerzas
de amortiguación experimentan una reducción relativa cuando el
vehículo hace un giro, en tanto dichas fuerzas de amortiguación
aumentan relativamente cuando el vehículo efectúa un arranque de
emergencia o una aceleración rápida.
También en la tecnología anterior, hay algunos
casos, como vemos en las líneas imaginarias de la Fig. 5, en los
que el cilindro hidráulico 2 de la rueda delantera izquierda y el
cilindro hidráulico 5 de la rueda trasera derecha están conectados
al regulador de presión 7 del lado derecho, y el cilindro hidráulico
3 de la rueda delantera derecha y el cilindro hidráulico 4 de la
rueda trasera izquierda están conectados al regulador de presión 6
del lado izquierdo. Al utilizarse esta configuración, las fuerzas
de amortiguación experimentan un incremento relativo cuando el
vehículo rueda o se inclina, y asimismo experimentan una relativa
reducción cuando el vehículo rebota.
Pero el sistema de suspensión del vehículo
convencional 1 constituido tal y como hemos descrito anteriormente
debe estar configurado de manera que todas las dimensiones de los
cilindros hidráulicos de 2 a 5, los reguladores 6, 7, y las
relaciones de palanca del sistema de suspensión (las relaciones de
los desplazamientos verticales de las ruedas a las cantidades de
los recorridos de los cilindros hidráulicos) sean las mismas entre
las ruedas delanteras y traseras. Esto imposibilita la adaptación
de los sistemas de suspensión en las ruedas delanteras y traseras,
por ejemplo, a la distribución de peso del vehículo, y genera el
problema de una menor libertad en el diseño de los sistemas de
suspensión delantero y trasero.
Dicho problema puede reducirse en cierta medida
cambiando mutuamente las constituciones de los sistemas de
suspensión delantero y trasero. Pero, para llevar a cabo el cambio
de constituciones, hay que hacer que las fuerzas de amortiguación
producidas a través de los reguladores de gases no cambien entre
los dos casos; uno en el que los cilindros hidráulicos de las ruedas
delanteras están comprimidos, en tanto que los de las ruedas
traseras están extendidos, y el otro en el que los cilindros
hidráulicos de las ruedas delanteras están extendidos y los de las
ruedas traseras, comprimidos.
Es objetivo de la presente invención es presentar
un sistema de suspensión de vehículos con mejores propiedades de
suspensión.
De conformidad con la presente invención, dicho
objetivo se alcanza con un sistema de suspensión para vehículos,
conforme a la reivindicación 1.
Preferentemente, en el sistema de suspensión para
vehículos se han establecido los valores de a1, a2, S1, S2,
\lambda1 y \lambda2 para satisfacer las condiciones a1 \neq
a2 y S1/\lambda1 \neq S2/\lambda2.
Preferentemente, en el sistema de suspensión para
vehículos se han establecido los valores de a1, a2, S1, S2,
\lambda1 y \lambda2 para satisfacer las condiciones a1= a2 y
S1/\lambda1 \neq S2/\lambda2, de modo que el primer y segundo
cilindros reguladores de la presión (16, 18) están constituidos para
satisfacer una ecuación: (S1/\lambda1)/A1 =
(S2/\lambda2)/A2).
Preferentemente, en el sistema de suspensión de
vehículos, se han establecido los valores de a1, a2, S1, S2,
\lambda1 y \lambda2 para satisfacer las condiciones a1 \neq
a2 y S1/\lambda1 = S2/\lambda2, de modo que el primer y segundo
cilindros hidráulicos
(2, 4) y el primer y segundo cilindros reguladores de la presión (15, 18) están constituidos para satisfacer una ecuación: (a1/A1) = (a2/A2).
(2, 4) y el primer y segundo cilindros reguladores de la presión (15, 18) están constituidos para satisfacer una ecuación: (a1/A1) = (a2/A2).
Las representaciones preferidas de la presente
invención se expresan en las reivindicaciones individuales.
Afortunadamente, el sistema de suspensión para
vehículos hace factible la constitución de sistemas de suspensión
de las ruedas delanteras y traseras respectivamente con distintas
especificaciones, al tiempo que conserva las funciones de
incremento y reducción relativos de las fuerzas de amortiguación en
función del comportamiento del vehículo.
Por consiguiente, el sistema de suspensión para
vehículos está constituido por sistemas de suspensión, un primer y
un segundo cilindros hidráulicos, y un primer y un segundo
cilindros reguladores de la presión que satisfacen una condición
(S1/\lambda1) x (a1/A1) = (S2/\lambda2) x (a2/A2), suponiendo
que:
S1 y S2 indican los recorridos del pistón del
primer y el segundo cilindros hidráulicos, a1 y a2 indican zonas de
los pistones de sección transversal efectivas del primer y el
segundo cilindros hidráulicos,
\lambda1 y \lambda2 indican los
desplazamientos verticales en los puntos de contacto de las ruedas
con el suelo producidos por los recorridos de los pistones S1 y S2
del primer y el segundo cilindros hidráulicos, y
A1 y A2 indican zonas de sección transversal
efectivas del primer y el segundo cilindros reguladores de la
presión.
Con los valores a1 y a2 de las zonas de sección
transversal de los vástagos de los pistones del primer y el segundo
cilindros hidráulicos estando establecidos en valores mutuamente
distintos, estando establecidas las relaciones de palanca
S1/\lambda1 y S2/\lambda2 de los sistemas de suspensión en
valores mutuamente distintos, y estando establecidos a1, a2, S1,
S2, \lambda1 y \lambda2 en al menos una de las condiciones a1
\neq a2 y S1/\lambda1 = S2/\lambda2.
A este respecto, se evita que el aceite operativo
fluya por los reguladores de gases cuando el movimiento de las
ruedas es en la misma dirección en aproximadamente el mismo
recorrido, incluso en los casos en que las zonas de sección
transversal efectivas a1 y a2 de los pistones del primer y el
segundo cilindros hidráulicos son mutuamente distintas, y las
relaciones de los recorridos de los pistones del primer y el
segundo cilindros hidráulicos al desplazamiento son \lambda1 y
\lambda2 de las ruedas, o las relaciones de palanca 1/\lambda1
y S2/\lambda2 son mutuamente distintas.
El sistema de suspensión de vehículos está
constituido preferentemente por sistemas de suspensión, un primer y
un segundo cilindros hidráulicos, y un primer y un segundo
cilindros reguladores de la presión y reguladores de gases que
satisfacen una ecuación
(S1/\lambda1) \ x \
(a1/A1) \ x \ \Delta \ \Phi = (S2/\lambda2) \ x \ (a2/A2) \ x \
\Delta \
\Phi',
suponiendo
que:
S1 y S2 indican los recorridos de los pistones
del primer y el segundo cilindros hidráulicos, a1 y a2 indican
zonas de sección transversal efectivas de los pistones del primer y
el segundo cilindros hidráulicos,
\lambda1 y \lambda2 indican desplazamientos
verticales en los puntos de contacto de las ruedas con el suelo
producidos por los recorridos de los pistones S1 y S2 del primer y
el segundo cilindros hidráulicos, y
A1 y A2 indican zonas de sección transversal
efectivas del primer y el segundo cilindros reguladores de la
presión,
P1 y P2 indican presiones en las cámaras de
aceite del primer y el segundo cilindros reguladores de la
presión,
\Delta\Phi indica la presión diferencial
cuando el aceite operativo fluye desde la primera hasta la segunda
cámara de aceite, y
\Delta\Phi' indica la presión diferencial
cuando el aceite operativo fluye desde la segunda hasta la primera
cámara de aceite,
a condición de
que,
de los respectivos valores
apareados de a1 y a2, S1/\lambda1 y S2/\lambda2, o las
características de amortiguación cuando el aceite operativo fluye
desde la vía hidráulica del primer cilindro hidráulico a través del
regulador de gases hasta la vía hidráulica del segundo cilindro
hidráulico, y las características de amortiguación cuando el aceite
operativo fluye desde la vía hidráulica del segundo cilindro
hidráulico a través del regulador de gases hasta la vía hidráulica
del primer cilindro hidráulico, se establezcan al menos un par de
valores en valores mutuamente distintos, y
cuando
las ruedas apareadas se desplazan
en direcciones mutuamente opuestas con los mismos valores absolutos
de la velocidad de
desplazamiento.
A este respecto, se evita que cambien las
características de amortiguación de los reguladores de gases
dependiendo de la dirección del flujo del aceite operativo, incluso
en al menos uno de los casos de: las distintas las zonas de sección
transversal a1 y a2 de los vástagos de los pistones del primer y del
segundo cilindros hidráulicos son mutuamente distintas, las
relaciones de palanca S1/\lambda1 y S2/\lambda2 son mutuamente
distintas, y las zonas de sección transversal efectivas A1 y A2 del
primer y del segundo cilindros reguladores de la presión son
mutuamente distintas.
El sistema de suspensión de vehículos está
constituido preferentemente por un sistema de suspensión, un primer
y un segundo cilindros hidráulicos, un primer y un segundo
cilindros reguladores de la presión y reguladores de gases que
satisface una ecuación
(S1/\lambda1) \ x \
(a1/A1) \ x \ \Delta \ \Phi/W1 = (S2/\lambda2) \ x \ (a2/A2) \ x \
\Delta \
\Phi'/W2,
suponiendo
que:
S1 y S2 indican los recorridos de los pistones
del primer y el segundo cilindros hidráulicos, a1 y a2 indican
zonas de sección transversal de los pistones efectivas del primer y
el segundo cilindros hidráulicos,
\lambda1 y \lambda2 indican desplazamientos
verticales en los puntos de contacto de las ruedas con el suelo
producidos por los recorridos de los pistones S1 y S2 del primer y
el segundo cilindros hidráulicos,
W1 y W2 indican cargas estáticas de las ruedas de
contacto con el terreno en los lados del primer y el segundo
cilindros hidráulicos,
A1 y A2 indican zonas de sección transversal
efectivas del primer y el segundo cilindros reguladores de la
presión,
P1 y P2 indican presiones en las cámaras de
aceite del primer y el segundo cilindros reguladores de la
presión,
\Delta\Phi indica la presión diferencial
cuando el aceite operativo fluye desde la primera hasta la segunda
cámara de aceite, y
\Delta\Phi' indica la presión diferencial
cuando el aceite operativo fluye desde la segunda hasta la primera
cámara de aceite,
a condición de
que,
de los respectivos valores
apareados de a1 y a2, W1 y W2, S1/\lambda1 y S2/\lambda2, o las
características de amortiguación cuando el aceite operativo fluye
desde la vía hidráulica del primer cilindro hidráulico a través del
regulador de gases hasta la vía hidráulica del segundo cilindro
hidráulico, y las características de amortiguación cuando el aceite
operativo fluye desde la vía hidráulica del segundo cilindro
hidráulico a través del regulador de gases hasta la vía hidráulica
del primer cilindro hidráulico, se establezcan al menos un par de
valores en valores mutuamente distintos, y cuando las ruedas
apareadas se desplazan en direcciones mutuamente opuestas con los
mismos valores absolutos de la velocidad de
desplazamiento.
A este respecto, se evita que cambien las
características de amortiguación de los reguladores de gases
dependiendo de la dirección del flujo del aceite operativo, incluso
en al menos uno de los casos de: las zonas de sección transversal
a1 y a2 de los vástagos de los pistones del primer y del segundo
cilindros hidráulicos son mutuamente distintas, las cargas estáticas
de contacto con el terreno W1 y W2 de las ruedas en los lados del
primer y el segundo cilindros hidráulicos son mutuamente distintas,
las relaciones de palanca S1/\lambda1 y S2/\lambda2 son
mutuamente distintas, y las zonas de sección transversal efectivas
A1 y A2 del primer y del segundo cilindros reguladores de la
presión son mutuamente distintas.
A continuación, ilustramos la presente invención
explicándola mediante las representaciones preferidas junto con los
dibujos adjuntos, dibujos en los que:
La Fig. 1 es una vista en corte representativa de
la constitución del sistema de suspensión para vehículos de acuerdo
con la representación;
La Fig. 2 es un gráfico para utilizar en el
ajuste de los reguladores de gases;
La Fig. 3 representa un ejemplo de otra
constitución del regulador de presión;
La Fig. 4 es un ejemplo de otra constitución del
regulador de presión, y
La Fig. 5 es una vista en corte de la
constitución de un sistema de suspensión convencional para
vehículos.
Primera
representación
A continuación se describirán los detalles de una
primera representación con referencia a las Fig. 1 y 2.
La Fig. 1 es una vista en corte representativa de
la constitución de un sistema de suspensión para vehículos de
acuerdo con la representación. La Fig. 2 es un gráfico para
utilizar en el ajuste de los reguladores de gases. En estas figuras
se presentan los mismos componentes o similares a los descritos con
referencia a la Fig. 5, con los mismos símbolos, omitiéndose las
descripciones detalladas. En este caso, la representación se
describirá según lo aplicado a los sistemas de suspensión de las
ruedas delanteras y traseras en el lado izquierdo de un vehículo de
cuatro ruedas. Los sistemas de suspensión de las ruedas delanteras y
traseras en el lado derecho del vehículo están constituidos de
igual manera que los presentados en la Fig. 1.
Un sistema de suspensión delantera 31 y un
sistema de suspensión trasera 32 de la Fig. 1 están constituidos de
la manera siguiente: Los extremos de un lado (los extremos del lado
derecho de la Fig. 1) de un brazo inferior 33 y un brazo superior
34 giran respectivamente en torno a la carrocería del vehículo. Una
articulación 35 que contiene una rueda delantera 36 o una rueda
trasera 37 de rotación libre interconecta los extremos del otro
lado de los brazos superior e inferior 33 y 34. En un punto
intermedio del brazo inferior 33 y la carrocería del vehículo hay
un cilindro hidráulico (amortiguador hidráulico) 2 ó 4. Se
establecen las dimensiones de los componentes del sistema de
suspensión delantera 31 y el sistema de suspensión trasera 32 de
esta representación adaptándose a la distribución de peso del
vehículo. El cilindro hidráulico 2 ó 4 consta de un pistón 100 ó
200 que consta a su vez de una pieza del pistón 9 y un vástago del
pistón 14. Se inserta el pistón 100 ó 200 para conseguir el
movimiento recíproco del cuerpo del cilindro 8. El extremo inferior
del vástago del pistón 14 se conecta al brazo inferior 33 ó 34, en
tanto que el cuerpo del cilindro 8 se conecta a la carrocería del
vehículo.
El cilindro hidráulico 8 utilizado en el sistema
de suspensión delantera 31 tiene menor tamaño que el cilindro
hidráulico 8 empleado en el sistema de suspensión trasera 32. Es
decir, la zona de sección transversal efectiva a1 del pistón 100 en
el cilindro hidráulico 2 de la rueda delantera es distinta a la
zona de sección transversal efectiva a2 del pistón 200 del cilindro
hidráulico 4 de la rueda trasera. El término zona de sección
transversal efectiva, tal y como aquí se utiliza, hace referencia a
la zona de sección transversal de la porción que afecta a la
cantidad de aceite operativo que fluye hacia el interior o el
exterior de los cilindros hidráulicos 2 y 4. En esta representación
se hace referencia a la zona de sección transversal del vástago del
pistón 14. Asimismo, se ha establecido que el sistema de suspensión
de las ruedas delanteras 31 y el sistema de suspensión de las
ruedas traseras 32 sean distintos en cuanto a la relación del
recorrido de las ruedas y el recorrido del pistón entre los
cilindros hidráulicos 2 y 4. Para detallarlo más concretamente,
suponiendo que el desplazamiento vertical en el punto de contacto
con el suelo de la rueda delantera 36 sea \lambda1 cuando el
pistón del cilindro hidráulico 2 de la rueda delantera 2 realiza un
desplazamiento S1 y el desplazamiento vertical en el punto de
contacto con el suelo de la rueda trasera 37 es \lambda2 cuando el
pistón del cilindro hidráulico 4 de la rueda trasera 4 realiza un
desplazamiento S2, se establece que la relación de palanca
(S1/\lambda1) del sistema de suspensión de la rueda delantera 31
sea distinto a la relación de palanca (S2/\lambda2) del sistema
de suspensión de la rueda trasera 32. El cilindro hidráulico 2 de
la rueda delantera corresponde al primer cilindro hidráulico de la
presente invención, y el cilindro hidráulico 4 de la rueda trasera
corresponde al segundo cilindro hidráulico de la presente
invención.
El regulador de presión 6 del lado izquierdo está
compuesto por distintas zonas de sección transversal efectivas A1 y
A2 de un primer y un segundo cilindros reguladores de la presión 16
y 18, respectivamente conectados al sistema de suspensión de las
ruedas delanteras 31 y al sistema de suspensión de las ruedas
traseras 32. La presión de aceite de la (primera) cámara de aceite
15 de los primeros cilindros reguladores de la presión 16 se
denomina P1; la presión de aceite de la (segunda) cámara de aceite
17 de los segundos cilindros reguladores de la presión 18 se
denomina P2; y la presión de la cámara de gas de alta presión 19 se
denomina P0. La primera cámara de aceite 15 y la segunda cámara de
aceite 17 están interconectadas a través de un conducto de
comunicación 40, que tiene un primer y un segundo reguladores de
gases 38 y 39 en medio del conducto. El primer regulador de gases
38 está dispuesto para que el aceite operativo fluya sólo desde la
primera cámara de aceite 15 hasta la segunda cámara de aceite 17 y
produzca la fuerza de amortiguación a medida que el aceite operativo
la atraviesa. El segundo regulador de gases 39 está dispuesto para
que el aceite operativo fluya sólo desde la segunda cámara de
aceite 17 hasta la primera cámara de aceite 15 y produzca la fuerza
de amortiguación a medida que el aceite operativo la atraviesa.
También se ha establecido que las características de la fuerza de
amortiguación del primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39
sean distintas. Un pistón libre 20 consta de un pistón 20 a en el
primer cilindro regulador de la presión 16 y un pistón 20b en el
segundo cilindro regulador de la presión 18, con los pistones 20 a
y 20b interconectados a través de una biela 20c. Los pistones 20 a
y 20b corresponden al tabique móvil de la invención.
Tan sólo con cambiar las constituciones de los
sistemas de suspensión y los sistemas hidráulicos de las ruedas
delanteras por los de las ruedas traseras no se llega a un acuerdo
en cuanto a las cantidades de caudal Q1 y Q2 de los cilindros
hidráulicos 2 y 4 de los sistemas de suspensión delantero y trasero
31 y 32, cuando se contraen los cilindros hidráulicos 2 y 4 en la
misma cantidad, lo cual da lugar a un resultado no deseado del
aceite operativo entre el primer y el segundo cilindros reguladores
de la presión 16 y 18 a través del primer o el segundo reguladores
de gases 38 ó 39, produciendo una fuerza de amortiguación
innecesaria.
El inventor ha descubierto que puede evitarse la
fuerza de amortiguación innecesaria constituyendo los sistemas de
suspensión y los sistemas hidráulicos de forma que satisfagan la
siguiente ecuación (1):
\vskip1.000000\baselineskip
...
(1)(S1/\lambda 1) \ x \ (a1/A1) = (S2/\lambda
2) \ x \
(a2/A2)
Es decir, los sistemas de suspensión y los
sistemas hidráulicos están constituidos de manera que el producto
de la relación de palanca del sistema de suspensión delantero y la
relación de las zonas de sección transversal efectivas del cilindro
regulador de la presión 16 al vástago del pistón 14 del sistema de
suspensión delantero sean aproximadamente el mismo que el producto
de la relación de palanca del sistema de suspensión trasero y la
relación de las zonas de sección transversal efectivas del cilindro
regulador de la presión 18 al vástago del pistón 14 del sistema de
suspensión trasero. Utilizando la constitución anteriormente
citada, es posible evitar que se produzca la fuerza de
amortiguación innecesaria, a la vez que se impide el paso del aceite
operativo por el primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39
cuando las direcciones y las cantidades de desplazamiento de las
ruedas delanteras y traseras 36 y 37 son aproximadamente las
mismas, incluso en el caso de que las zonas de sección transversal
a1 y a2 de los vástagos del pistón 14 y 14 del cilindro hidráulico
2 de la rueda delantera y del cilindro hidráulico 4 de la rueda
trasera sean distintas, o en el caso de que las relaciones de los
recorridos de los pistones S1 y S2 de los cilindros hidráulicos 2 y
4 a las cantidades de desplazamiento \lambda1 y \lambda2 de
las ruedas delanteras y traseras sean mutuamente
distintas.
distintas.
Cuando el cilindro hidráulico 2 de la rueda
delantera se contrae y el cilindro hidráulico 4 de la rueda trasera
se extiende (como en una frenada de emergencia) o, por el
contrario, cuando el cilindro hidráulico 2 se extiende y el cilindro
hidráulico 4 se contrae (como en una aceleración rápida), se
producen fuerzas de amortiguación ya que el aceite operativo
atraviesa el primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39.
Salvo que la fuerza de amortiguación del frenado rápido sea
aproximadamente la misma que la fuerza de amortiguación de la
aceleración rápida, el movimiento vertical de la carrocería del
vehículo no puede controlarse bien. El inventor ha demostrado que
puede llevarse a cabo un control adecuado cuando se constituyen los
sistemas de suspensión y los sistemas hidráulicos (incluidos el
primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39) para satisfacer
la siguiente ecuación (2) cuando la carrocería del vehículo cabecea,
con la rueda delantera 36 y la rueda trasera 37 desplazándose en
direcciones opuestas por la misma velocidad de desplazamiento en el
valor absoluto (con d \lambda1/dt = d \lambda2/dt).
...
(2)(S1/\lambda 1) \ x \ (a1/A1) \ x \ \Delta \
\Phi = (S2/\lambda 2) \ x \ (a2/A2) \ x \ \Delta \
\Phi'
En la ecuación (2), \Delta \Phi indica la
presión diferencial (P1-P2) entre las cámaras de
aceite 15 y 17 cuando el aceite operativo fluye desde el primer
cilindro regulador de la presión 16 hasta el segundo cilindro
regulador de la presión 18, y \Delta \Phi' indica la presión
diferencial (P1-P2) entre las cámaras de aceite 15
y 17 cuando el aceite operativo fluye desde el segundo cilindro
regulador de la presión 18 hasta el primer cilindro regulador de la
presión
16.
16.
La ecuación anterior (2) deriva de: obtener una
primera situación en la que la fuerza de amortiguación producida a
través del primer regulador de gases 38 durante una rápida
deceleración es igual a la fuerza de amortiguación producida a
través del segundo regulador de gases 39 durante una rápida
aceleración, obteniendo una segunda situación en la que la fuerza
de amortiguación producida a través del segundo regulador de gases
39 durante una rápida deceleración es igual a la fuerza de
amortiguación producida a través del primer regulador de gases 38
durante una rápida aceleración, y siempre que las dos situaciones
queden satisfechas de forma simultánea. A continuación describimos
el proceso de derivar la ecuación (2).
Al derivar la ecuación (2), se supone que las
velocidades de desplazamiento vertical de las ruedas en los puntos
de contacto con el suelo son las mismas en valor absoluto y en
dirección contraria (con d \lambda1/dt = -d \lambda2/dt).
- a)
- Suponiendo que F1 es la fuerza de amortiguación producida a través del primer regulador de gases 38 y F2 es la fuerza de amortiguación producida a través del segundo regulador de gases 39, en el caso de que la rueda delantera 36 se mueva en sentido ascendente en relación a la carrocería del vehículo y la rueda trasera 37 se mueva en sentido descendente en relación a la carrocería del vehículo, por ejemplo, durante una deceleración rápida, a saber, en el caso de \lambda1/dt > 0, \lambda2/dt < 0, la fuerza de amortiguación F1 puede expresarse con la ecuación 1 presentada a continuación, la fuerza de amortiguación F2 puede expresarse con la ecuación 2 presentada a continuación, la presión diferencial a través del regulador de presión 6 puede expresarse con la ecuación 1 y la presión del aceite que actúa sobre el pistón libre 20 del regulador de presión 6 puede expresarse con la ecuación 4.
... 1F1
(\lambda1/dt > 0, \lambda2/dt < 0) = a1 \ x \ (P1 - P0) \ x \
S1/\lambda1
... 2F2
(\lambda1/dt > 0, \lambda2/dt < 0) = a2 \ x \ (P2 - P0) \ x \
S2/\lambda2
... 3P1 - P2 =
\DeltaP
... 4P1 x A1 +
P2 x A2 = P0 x (A1 +
A2)
Partiendo de las anteriores ecuaciones 1, 2 y
4
... 5F1
(\lambda 1/dt > 0, \lambda 2/dt < 0) = a1 \ x \ \Delta P \ x \
A2 \ x \ (S1/\lambda 1) / \ (A1 +
A2)
Partiendo de las anteriores ecuaciones 2, 3 y
4
... 6F2
(\lambda 1/dt > 0, \lambda 2/dt < 0) = -a2 \ x \ \Delta P \ x
\ A1 \ x \ (S2/\lambda 2) / \ (A1 + A2)
- b)
- Suponiendo que F1' es la fuerza de amortiguación producida a través del primer regulador de gases 38 y F2' es la fuerza de amortiguación producida a través del segundo regulador de gases 39, en el caso de que la rueda delantera 36 se mueva en sentido descendente en relación a la carrocería del vehículo y la rueda trasera 37 se mueva en sentido ascendente en relación a la carrocería del vehículo, como durante una rápida deceleración, a saber, en el caso de \lambda1/dt < 0, \lambda2/dt > 0, la fuerza de amortiguación F1' puede expresarse con la ecuación 1' presentada a continuación, la fuerza de amortiguación F2' puede expresarse con la ecuación 2' presentada a continuación, la presión diferencial a través del regulador de presión 6 puede expresarse con la ecuación 3' y la presión del aceite que actúa sobre el pistón libre 20 del regulador de presión 6 puede expresarse con la ecuación 4'.
... 1'F1'
(\lambda1/dt < 0, \lambda2/dt > 0) = a1 \ x \ (P1' - P0) \ x \
S1/\lambda1
... 2'F2'
(\lambda1/dt < 0, \lambda2/dt > 0) = a2 \ x \ (P2' - P0) \ x \
S2/\lambda2
... 3'P1' - P2'
=
\DeltaP'
... 4'P1' x A1'
+ P2' x A2 = P0 x (A1 +
A2)
Partiendo de las anteriores ecuaciones 1', 2' y
4'
... 5'F1'
(\lambda 1/dt < 0, \lambda 2/dt > 0) = a1 \ x \ \Delta P' \ x
\ A2 \ x \ (S1/\lambda 1) / \ (A1 + A2)
Partiendo de las anteriores ecuaciones 2', 3' y
4'
... 6'F2'
(\lambda 1/dt < 0, \lambda 2/dt > 0) = -a2 \ x \ \Delta P' \ x
\ A1 \ x \ (S2/\lambda 2) / \ (A1 + A2)
La primera condición anteriormente citada por la
cual la fuerza de amortiguación F1 producida a través del primer
regulador de gases 38 durante una rápida deceleración es igual a la
fuerza de amortiguación F2' a través del segundo regulador de gases
39 durante una rápida aceleración es que la ecuación 5 es igual a
6', a saber:
Puesto que F1 (\lambda1/dt > 0,
\lambda2/dt < 0) = F2' (\lambda1/dt < 0, \lambda2/dt
> 0) se expresa con la ecuación 7' presentada a continuación:
...
7'(a1/A1) \ x \ (S1/\lambda 1) \ x \ \Delta P
= -(a2/A2) \ x \ (S2/\lambda 2) \ x \ \Delta P'
La segunda condición por la cual la fuerza de
amortiguación F2 producida a través del segundo regulador de gases
39 durante una rápida deceleración es igual a la fuerza de
amortiguación F1' producida a través del primer regulador de gases
39 durante una rápida aceleración es que la ecuación 6 es igual a
5', a saber:
Puesto que F2 (\lambda1/dt > 0,
\lambda2/dt < 0) = F1' (\lambda1/dt < 0, \lambda2/dt
> 0) se expresa con la ecuación 8 presentada a continuación:
...
8(a1/A1) \ x \ (S1/\lambda 1) \ x \ \Delta P'
= -(a2/A2) \ x \ (S2/\lambda 2) \ x \ \Delta P
Puesto que la diferencia entre las ecuaciones 7 y
8 es entre \DeltaP y \DeltaP', que son las presiones
diferenciales entre la presión P1 del primer cilindro regulador de
la presión y la presión P2 del segundo cilindro regulador de la
presión, \DeltaP y \DeltaP' o \DeltaP' y \DeltaP pueden
sustituirse por \Delta\Phi y \Delta\Phi' según convenga. Así
se obtiene la anteriormente mencionada ecuación (2).
Las características de la fuerza de amortiguación
del primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39 se obtienen
basándose en los regímenes de flujo del aceite operativo a través
de los sistemas hidráulicos respectivamente conectados a los
cilindros hidráulicos 2 y 4 en las ruedas delanteras y traseras. Es
decir, puesto que la ecuación (3) a continuación resulta efectiva
en el sistema de suspensión del vehículo de esta representación, se
obtienen utilizando la ecuación:
... (3)(dQ1/dt
- dQ3/dt) / A1 = (dQ2/dt - dQ3/dt) /
A2
La ecuación (3) puede simplificarse en la
ecuación (4) siguiente:
... (4)DQ3/dt =
(A2 x dQ1/dt – A1 x dQ2/dt) / (A1 +
A2)
Las características de la fuerza de amortiguación
del primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39 se obtienen
aplicando los valores de dQ3/dt con la ecuación (4) al gráfico de
la Fig. 2.
La Fig. 2 es un gráfico de las características de
la fuerza de amortiguación obtenido con experimentos de los tres
tipos de reguladores de gases existentes A, B y C respectivamente
presentados mediante una línea gruesa, una línea de puntos y rayas,
y una línea de puntos y rayas dobles, con el eje horizontal
representando el valor de dQ3/dt y el eje vertical el valor de
cambio \DeltaP de la presión del aceite. En esta representación,
el valor de Q3 obtenido con la ecuación (4) se traza en la Fig. 2 y
se selecciona un regulador de gases apropiado entre los tres
reguladores de gases existentes de A a C. Describiremos aquí el
procedimiento de selección del regulador de gases.
Los valores A1 y A2 en el lado derecho de la
ecuación (4) se determinan una vez formado el regulador de presión
6. Los valores dQ1/dt y dQ2/dt se determinan una vez determinadas
las especificaciones de los cilindros hidráulicos 2 y 4 de las
ruedas delanteras y traseras y las relaciones de palanca de los
sistemas de suspensión delantero y trasero 31 y 32. Por lo tanto,
dQ3/dt puede obtenerse con la ecuación (4). El valor dQ3/dt se
establece por ejemplo para un valor del funcionamiento normal de un
automóvil normal, a saber, un valor para un uso normal. A
continuación, se calcula el valor Q3 especificando un tiempo para el
valor dQ3/dt. Se obtiene el valor Q3 que corresponde a cada una de
las direcciones de funcionamiento de los cilindros hidráulicos 2 y
4. Los valores Q3 correspondientes a las direcciones de
funcionamiento están marcados como q3 y q3' en la Fig. 2.
Por otra parte, el valor \DeltaP en la Fig. 2
se obtiene con la ecuación (2) anteriormente citada. Dicha ecuación
(2) puede expresarse como la relación de \Delta\Phi a
\Delta\Phi'. Es decir, puesto que S1/\lambda1 y a1/A1 del
lado izquierdo y S2//\lambda2 y a2/A2 del lado derecho de la
ecuación (2) se determinan determinando las especificaciones de los
cilindros hidráulicos 2 y 4 de las ruedas delanteras y traseras y
el regulador de presión 6, y pueden obtenerse respectivamente
mediante cálculo, suponiendo que K1 sea el resultado del cálculo
del lado izquierdo y K2 el del lado derecho, la ecuación (2) puede
escribirse de otra manera, K1 x \Delta\Phi = K2 x
\Delta\Phi'. El valor \Delta\Phi puede sustituirse por
\DeltaP, y \Delta\Phi' puede sustituirse por
\Delta\PhiP'. A continuación, en la Fig. 2, suponiendo que el
regulador de gases A se utilice en la gama normal q3, se calcula
\DeltaP y se introduce en la ecuación transformada (2) arriba
citada para obtener \DeltaP'. Aplicando \DeltaP' a la Fig. 2,
se selecciona un regulador de gases que pueda dar lugar a una gama
de uso normal q3. En esta representación, se selecciona el
regulador de gases A como el primer regulador de gases 38 y el B
como el segundo regulador de gases 39.
Como hemos descrito anteriormente, en el sistema
de suspensión de vehículos 1 de esta representación, los sistemas
de suspensión 31 y 32, y los sistemas hidráulicos de las ruedas
delanteras y traseras están constituidos de manera que
(S1/\lambda1) x (a1/A1) = (S2/\lambda2) x (a2/A2). Por lo tanto,
es posible evitar que el aceite operativo fluya por el primer y el
segundo reguladores de gases 38 y 39 cuando las direcciones y las
cantidades de desplazamiento de las ruedas delanteras y traseras 36
y 37 son aproximadamente las mismas, incluso en el caso de que las
zonas de sección transversal a1 y a2 de los vástagos del pistón 14
y 14 de los cilindros hidráulicos 2 y 4 de las ruedas delanteras y
traseras sean distintas, o en el caso de que las relaciones de las
carreras de los pistones S1 y S2 de los cilindros hidráulicos 2 y 4
a las cantidades de desplazamiento \lambda1 y \lambda2 de las
ruedas delanteras y traseras sean mutuamente distintas. Por lo
tanto, es posible constituir los sistemas de suspensión 31 y 32 de
las ruedas delanteras y traseras para adatarlos a la distribución
de peso, conservando al mismo tiempo la función de aumento o
disminución relativos de las fuerzas de amortiguación en función de
cuál sea el comportamiento de la carrocería del vehículo.
Los sistemas de suspensión 31 y 32, y los
sistemas hidráulicos de las ruedas delanteras y traseras están
constituidos de manera que (S1/\lambda1) x (a1/A1) x
\Delta\Phi = - (S2/\lambda2) x (a2/A2) x \Delta\Phi'
cuando las ruedas delanteras y traseras 36 y 37 se desplazan en
direcciones opuestas en relación a la carrocería del vehículo y los
valores absolutos de las velocidades de desplazamiento son las
mismas. Por lo tanto, es posible evitar que cambien las
características de amortiguación de los reguladores de gases
dependiendo de las direcciones del flujo del aceite operativo,
incluso en al menos uno de los casos de: las zonas de sección
transversal a 1 y a2 de los vástagos del pistón 14 de los cilindros
hidráulicos 2 y 4, las relaciones de palanca de los sistemas de
suspensión 31 y 32 de las ruedas delanteras y traseras son
mutuamente distintas, y las zonas de sección transversal efectivas
A1 y A2 del primer y el segundo cilindros reguladores de la presión
16 y 18 son mutuamente distintas.
Segunda
representación
Salvo que la fuerza de amortiguación producida
con el regulador de gases cambie en proporción a la masa de inercia
de la carrocería del vehículo, el efecto de amortiguación de
oscilaciones de la carrocería del vehículo se reduce de manera
inadecuada. Por lo tanto, los sistemas de suspensión deben
constituirse teniendo también en cuenta las cargas estáticas de
contacto con el suelo de las ruedas delanteras y traseras 36 y 37.
A continuación describiremos un ejemplo de constitución del sistema
de suspensión considerando la carga estática de contacto con el
suelo de la rueda. En la descripción siguiente, la carga estática
de contacto con el suelo de la rueda delantera 36 se indica con W1 y
la de la rueda trasera 37, con W2. Dado que la constitución del
sistema de suspensión de la presente representación es la misma que
la de la primera representación, efectuaremos la siguiente
descripción haciendo referencia a las Figs. 1 y 2.
Salvo que las fuerzas de amortiguación producidas
con el primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39 sean
aproximadamente las mismas basándonos en la masa de inercia por
unidad prevista durante una deceleración y una aceleración rápidas,
la oscilación de la carrocería del vehículo no podrá controlarse
adecuadamente. El adecuado control puede realizarse constituyendo
los sistemas de suspensión y el sistema hidráulico (incluidos el
primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39) para satisfacer
las condiciones de la ecuación siguiente (2)' cuando la carrocería
del vehículo cabecea, con la rueda delantera 36 y la rueda trasera
37 desplazándose en direcciones opuestas, siendo los valores
absolutos de las velocidades de desplazamiento de las ruedas
mutuamente los mismos (con d\lambda1/dt = -d\lambda2/dt).
...
(2)'(S1/\lambda 1) \ x \ (a1/A1) \ x \ \Delta
\ \Phi/W1 = (S2/\lambda 2) \ x \ (a2/A2) \ x \ \Delta \
\Phi'/W2
En la ecuación (2)', \Delta \Phi indica la
presión diferencial (P1-P2) entre las cámaras de
aceite 15 y 17 cuando el aceite operativo fluye desde el primer
cilindro regulador de la presión 16 hasta el segundo cilindro
regulador de la presión 18, y \Delta \Phi' indica la presión
diferencial (P1-P2) entre las cámaras de aceite 15
y 17 cuando el aceite operativo fluye desde el segundo cilindro
regulador de la presión 18 hasta el primer cilindro regulador de la
presión 16.
La ecuación anterior (2)' deriva de: obtener una
primera situación en la que la fuerza de amortiguación producida a
través del primer regulador de gases 38 durante una rápida
deceleración es igual a la fuerza de amortiguación producida a
través del segundo regulador de gases 39 durante una rápida
aceleración, obteniendo una segunda situación en la que la fuerza
de amortiguación producida a través del segundo regulador de gases
39 durante una rápida deceleración es igual a la fuerza de
amortiguación producida a través del primer regulador de gases 38
durante una rápida aceleración, y siempre que las dos situaciones
queden satisfechas de forma simultánea. A continuación describimos
el proceso de derivar la ecuación (2)'.
Al derivar la ecuación (2)', se supone que las
velocidades de desplazamiento vertical de las ruedas en los puntos
de contacto con el suelo son las mismas en valor absoluto y en
dirección contraria (con d \lambda1/dt = -d \lambda2/dt).
- a)
- Suponiendo que F1 es la fuerza de amortiguación producida a través del primer regulador de gases 38 y F2 es la fuerza de amortiguación producida a través del segundo regulador de gases 39, en el caso de que la rueda delantera 36 se mueva en sentido ascendente en relación a la carrocería del vehículo y la rueda trasera 37 se mueva en sentido descendente en relación a la carrocería del vehículo como durante una rápida deceleración, a saber, en el caso de \lambda1/dt > 0, \lambda2/dt < 0, la fuerza de amortiguación F1 puede expresarse con la ecuación 1 presentada a continuación, la fuerza de amortiguación F2 puede expresarse con la ecuación 2 presentada a continuación, la presión diferencial a través del regulador de presión 6 puede expresarse con la ecuación 3 y la presión del aceite que actúa sobre el pistón libre 20 del regulador de presión 6 puede expresarse con la ecuación 4.
... 1F1
(\lambda1/dt > 0, \lambda2/dt < 0) = a1 \ x \ (P1 - P0) \ x \
S1/\lambda1
... 2F2
(\lambda1/dt > 0, \lambda2/dt < 0) = a2 \ x \ (P2 - P0) \ x \
S2/\lambda2
... 3P1 - P2 =
\DeltaP
... 4P1 x A1 +
P2 x A2 = P0 x (A1 +
A2)
Partiendo de las anteriores ecuaciones 1, 2 y
4
... 5F1
(\lambda 1/dt > 0, \lambda 2/dt < 0) = a1 \ x \ \Delta P \ x \
A2 \ x \ (S1/\lambda 1) / \ (A1 +
A2)
Partiendo de las anteriores ecuaciones 2, 3 y
4
... 6F2
(\lambda 1/dt > 0, \lambda 2/dt < 0) = -a2 \ x \ \Delta P \ x
\ A1 \ x \ (S2/\lambda 2) / \ (A1 + A2)
- b)
- Suponiendo que F1' es la fuerza de amortiguación producida a través del primer regulador de gases 38 y F2' es la fuerza de amortiguación producida a través del segundo regulador de gases 39, en el caso de que la rueda delantera 36 se mueva en sentido ascendente en relación a la carrocería del vehículo y la rueda trasera 37 se mueva en sentido descendente en relación a la carrocería del vehículo como durante una aceleración rápida, a saber, en el caso de \lambda1/dt < 0, \lambda2/dt > 0, la fuerza de amortiguación F1' puede expresarse con la ecuación 1' presentada a continuación, la fuerza de amortiguación F2' puede expresarse con la ecuación 2' presentada a continuación, la presión diferencial a través del regulador de presión 6 puede expresarse con la ecuación 3' y la presión de aceite que actúa sobre el pistón libre 20 del regulador de presión 6 puede expresarse con la ecuación 4'.
...
1'F1'(\lambda1/dt < 0, \lambda2/dt > 0) = a1 \
x \ (P1' - P0) \ x \
S1/\lambda1
...
2'F2'(\lambda1/dt < 0, \lambda2/dt < 0) = a2 \
x \ (P2' - P0) \ x \
S2/\lambda2
... 3'P1' -
P2' =
\DeltaP
... 4'P1' x A1
+ P2' x A2 = P0 x (A1 +
A2)
Partiendo de las anteriores ecuaciones 1, 2 y
4
... 5'F1'
(\lambda 1/dt < 0, \lambda 2/dt > 0) = a1 \ x \ \Delta P' \ x
\ A2 \ x \ (S1/\lambda 1) / \ (A1 +
A2)
Partiendo de las anteriores ecuaciones 2, 3 y
4
... 6'F2'
(\lambda 1/dt < 0, \lambda 2/dt > 0) = -a2 \ x \ \Delta P' \ x
\ A1 \ x \ (S2/\lambda 2) / \ (A1 +
A2)
La masa de inercia unitaria en el amortiguador de
todos los sistemas de suspensión es la carga estática de contacto
con el suelo W1 y W2 multiplicada por una determinada constante.
Puesto que la constante es la misma en todos los amortiguadores, la
pasaremos por alto en el comentario siguiente. Por lo tanto, se
supone que la fuerza de amortiguación por masa de inercia unitaria
producida a través del primer regulador de gases 38 durante una
rápida deceleración es F1/W1, y se supone que la fuerza de
amortiguación por masa de inercia unitaria a través del segundo
regulador de gases 39 durante una rápida aceleración es F2'/W2. La
primera situación anteriormente citada (en la cual la fuerza de
amortiguación por masa de inercia unitaria F1/W1 producida a través
del primer regulador de gases 38 durante una deceleración rápida es
igual a la fuerza de amortiguación por masa de inercia unitaria
F2'/W2 producida a través del segundo regulador de gases 39 durante
una aceleración rápida) puede obtenerse por la relación
anteriormente descrita 5 = 6'. A saber: puesto que
F1/W1(\lambda1/dt > 0, \lambda2/dt < 0) =
F2'/W2(\lambda1/dt < 0, \lambda2/dt > 0), puede
expresarse con la siguiente ecuación 7:
...
7(a1/A1) \ x \ (S1/\lambda 1) \ x \ \Delta
P/W1 = -(a2/A2) \ X \ S2/\lambda 2) \ X \ \Delta P'/W2
La segunda situación en la cual la fuerza de
amortiguación por masa de inercia unitaria F2/W2 producida a través
del segundo regulador de gases 39 durante una deceleración rápida
es igual a la fuerza de amortiguación por masa de inercia unitaria
F1'/W1 producida a través del primer regulador de gases 38 durante
una deceleración rápida puede obtenerse por la relación
anteriormente descrita 6 = 5'. A saber:
puesto que
F2/W1(\lambda1/dt > 0, \lambda2/dt < 0) =
F1'/W1(\lambda1/dt < 0, \lambda2/dt > 0), puede
expresarse con la siguiente ecuación
8:
...
8(a1/A1) \ x \ (S1/\lambda 1) \ x \ \Delta
P'/W1 = -(a2/A2) \ X \ S2/\lambda 2) \ X \ \Delta P/W2
Puesto que la diferencia entre las ecuaciones 7 y
8 es entre \DeltaP y \DeltaP', que son las presiones
diferenciales entre la presión P1 del primer cilindro regulador de
la presión y la presión P2 del segundo cilindro regulador de la
presión, \DeltaP y \DeltaP' o \DeltaP' y \DeltaP pueden
sustituirse por \Delta\Phi y \Delta\Phi' según convenga. Así
se obtiene la anteriormente mencionada ecuación (2)'.
Las características de la fuerza de amortiguación
del primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39 se obtienen
con el mismo procedimiento que en la primera representación. Por lo
tanto, omitimos aquí la descripción del procedimiento para la
obtención de las características de la fuerza de amortiguación del
primer y el segundo reguladores de gases 38 y 39.
En esta representación, los sistemas de
suspensión 31 y 32 y los sistemas hidráulicos de las ruedas
delanteras y traseras están constituidos de manera que
(S1/\lambda1) x (a1/A1) x \Delta\Phi/W1 = -(S2/\lambda2) x
(a2/A2) x \Delta\Phi'/W2, cuando las ruedas delanteras y
traseras 36 y 37 se desplazan en direcciones opuestas en relación a
la carrocería del vehículo y los valores absolutos de las
velocidades de desplazamiento son los mismos. Por lo tanto, es
posible evitar que cambien las características de amortiguación de
los reguladores de gases dependiendo de las direcciones del flujo
del aceite operativo, incluso en al menos uno de los casos de: las
zonas de sección transversal a1 y a2 de los vástagos del pistón 14
de los cilindros hidráulicos 2 y 4 son mutuamente distintas, las
cargas estáticas de contacto con el suelo W1 y W2 son mutuamente
distintas, las relaciones de palanca de los sistemas de suspensión
31 y 32 de las ruedas delanteras y traseras son mutuamente
distintas, y las zonas de sección transversal efectivas A1 y A2 del
primer y el segundo cilindros reguladores de la presión 16 y 18 son
mutuamente distintas.
Tercera
representación
El regulador de presión puede estar constituido
como se indica en las Figs. 3 ó 4.
En las Figs. 3 y 4 vemos otros ejemplos de
constitución del regulador de presión. En dichas figuras se han
omitido las descripciones de los mismos componentes u otros
similares a los descritos con referencia a las Figs. 1 y 5, que
tienen los mismos símbolos.
El regulador de presión 6 que aparece en la Fig.
3 consta del primer cilindro regulador de la presión 16 y del
segundo cilindro regulador de la presión 18 situados en la misma
línea axial. Los pistones 20 a y 20b del pistón libre 20 también
están colocados en la misma línea axial e interconectados a través
de la biela 20c. El pistón 20 a del primer cilindro regulador de la
presión 16 lleva el primer y el segundo reguladores de gases 38 y
39. El regulador de la presión 6 que aparece en la Fig. 4 está
compuesto por el primer cilindro regulador de la presión dispuesto
dentro del pistón 20 a del segundo cilindro regulador de la presión
18, y la porción formada con paredes del primer cilindro regulador
de la presión 16 lleva el primer y el segundo reguladores de gases
38 y 39.
También con la constitución del regulador de
presión 6 que aparece en la Fig. 3 ó 4 tenemos el mismo efecto que
con la primera o la segunda representaciones.
Cuando se utiliza una de las representaciones, de
una a tres, anteriormente descritas, pueden formarse los cilindros
hidráulicos 2 y 4 de las ruedas delanteras y traseras aparte del
amortiguador hidráulico, de manera que dichos cilindros estén
conectados para conseguir un movimiento de interbloqueo con el
amortiguador hidráulico. Los cilindros hidráulicos 2 y 4 de las
ruedas delanteras y traseras también pueden formarse de manera que
no sea necesario el regulador de gases 13 en la pieza del pistón 9.
Es decir, sólo se forma una cámara de aceite en el cuerpo del
cilindro 8, y ésta está conectada al regulador de presión 6. Al
utilizar esta constitución, las zonas de sección transversal
efectivas a1 y a2 de los pistones son la zona de sección transversal
de la pieza del pistón 9.
Otra posible constitución del regulador de
presión 6 es que la cámara de gas de alta presión 19 del primer y
el segundo cilindros reguladores de la presión 16 y 18 se llenen de
aceite operativo, y la cámara de gas de alta presión 19 esté
conectada a una cámara de aceite de otro cilindro. El otro cilindro
está constituido de manera que su interior se define con un pistón
libre en una cámara de aceite y una cámara de gas de alta presión,
y la cámara de aceite está conectada a la cámara de gas de alta
presión 19 del regulador de presión 6 lleno de aceite operativo.
Por añadidura, cuando la zona de sección
transversal a1 del vástago del pistón 14 del cilindro hidráulico 2
de la rueda delantera es casi la misma que la del vástago del
pistón 14 del cilindro hidráulico 4 de la rueda trasera, se obtiene
el mismo efecto que con las representaciones anteriormente citadas
determinando las relaciones de palanca de los sistemas de
suspensión y las zonas de sección transversal eficaces A1 y A2 de
los cilindros reguladores de la presión 16 y 18 del regulador de
presión 6 para satisfacer la siguiente ecuación (5):
...
(5)(S1/\lambda 1)/A1 = (S2/\lambda 2)/A2
De forma similar a lo anteriormente citado, en el
caso de la relación de palanca (S1/\lambda1) de las ruedas
delanteras, el sistema de suspensión 31 es casi el mismo que
(S2/\lambda2) del sistema de suspensión 32 de las ruedas traseras,
y se consigue el mismo efecto que con las representaciones
anteriormente citadas determinando las zonas de sección transversal
a1 y a2 de los vástagos del pistón 14 y las zonas de sección
transversal efectivas A1 y A2 de los cilindros reguladores de la
presión 16 y 18 del regulador de presión 6 para satisfacer la
siguiente ecuación (6).
... (6)A1/A1 =
a2/A2
De conformidad con las representaciones
anteriormente descritas, es posible evitar que el aceite operativo
fluya a través del regulador de gases cuando las ruedas delanteras
y traseras se desplazan en la misma dirección con casi el mismo
recorrido, constituyendo al mismo tiempo un sistema de suspensión de
las ruedas que incluye el primer cilindro hidráulico y el primer
cilindro regulador de la presión de forma distinta al otro sistema
de suspensión de las ruedas que incluye el segundo cilindro
hidráulico y el segundo cilindro regulador de la presión. Esto
posibilita incrementar el grado de libertad a la hora de diseñar
los sistemas de suspensión. Por lo tanto, la aplicación de la
presente invención a los sistemas de suspensión de las ruedas
delanteras y traseras hace posible la constitución de sistemas de
suspensión de las ruedas delanteras y traseras respectivamente
compatibles con, por ejemplo, la distribución del peso del
vehículo, conservando al mismo tiempo las funciones de incremento y
reducción relativos de las fuerzas de amortiguación en función del
comportamiento de la carrocería del vehículo.
Un sistema de suspensión para vehículos lleva
preferentemente una primera cámara de aceite y una segunda cámara
de aceite interconectadas mediante una vía hidráulica que consta de
reguladores de gases y el primer y el segundo cilindros
hidráulicos, el primer y el segundo cilindros reguladores de la
presión (16, 18) y reguladores de gases que se constituyen para
satisfacer una ecuación:
(S1/\lambda1) x (a1/A1) x \Delta \Phi =
(S2/\lambda2) x (a2/A2) x \Delta \Phi' en la que \Delta
\Phi indica una presión diferencial cuando el aceite operativo
fluye desde la primera hasta la segunda cámaras de aceite, y
\Delta \Phi' indica una presión diferencial cuando el aceite
operativo fluye desde la segunda hasta la primera cámaras de
aceite.
En el citado sistema de suspensión de vehículos,
los respectivos valores apareados de a1 y a2, S1/\lambda1 y
S2/\lambda2, o las características de amortiguación cuando el
aceite operativo fluye desde la vía hidráulica del primer cilindro
hidráulico a través del regulador de gases (38) hasta la vía
hidráulica del segundo cilindro hidráulico, y las características de
amortiguación cuando el aceite operativo fluye desde la vía
hidráulica del segundo cilindro hidráulico a través del regulador
de gases hasta la vía hidráulica del primer cilindro hidráulico, al
menos se establecen un par de valores en valores mutuamente
distintos.
A este respecto, se evita que cambien las
características de amortiguación de los reguladores de gases
dependiendo de la dirección del flujo del aceite operativo,
constituyendo al mismo tiempo un sistema de suspensión que incluye
el primer cilindro hidráulico y el primer cilindro regulador de la
presión de forma distinta al otro sistema de suspensión de las
ruedas que incluye el segundo cilindro hidráulico y el segundo
cilindro regulador de la presión. Por lo tanto, la aplicación de la
presente invención a los sistemas de suspensión de las ruedas
delanteras y traseras hace posible incrementar del grado de libertad
a la hora de diseñar el regulador de gases, además de la
constitución de sistemas de suspensión de las ruedas delanteras y
traseras respectivamente compatibles con, por ejemplo, la
distribución del peso del vehículo, conservando al mismo tiempo las
funciones de incremento y reducción relativos de las fuerzas de
amortiguación en función del comportamiento de la carrocería del
vehículo.
Un sistema de suspensión para vehículos lleva
preferentemente el primer y el segundo cilindros hidráulicos (2,
4), el primer y el segundo cilindros reguladores de la presión (16,
18) W2, S1/\lambda1 y S2/\lambda2, o las características de
amortiguación cuando el aceite operativo fluye desde la vía
hidráulica del primer cilindro hidráulico (2) a través del regulador
de gases (38) hasta la vía hidráulica del segundo cilindro
hidráulico (4), y las características de amortiguación cuando el
aceite operativo fluye desde la vía hidráulica del segundo cilindro
hidráulico (4) a través del regulador de gases (39) hasta la vía
hidráulica del primer cilindro hidráulico (2), al menos se
establecen un par de valores en valores mutuamente distintos.
A este respecto, puede evitarse que cambien las
características de amortiguación de los reguladores de gases
dependiendo de la dirección del flujo del aceite operativo, incluso
en al menos uno de los casos de: las zonas de sección transversal
a1 y a2 de los vástagos de los pistones del primer y del segundo
cilindros hidráulicos son mutuamente distintas, las cargas estáticas
de contacto con el suelo W1 y W2 de las ruedas en los lados del
primer y el segundo cilindros hidráulicos son mutuamente distintas,
las relaciones de palanca S1/\lambda1 y S2/\lambda2 son
mutuamente distintas, y las áreas transversales efectivas A1 y A2
del primer y del segundo cilindros reguladores de la presión son
mutuamente distintas. Por lo tanto, la aplicación de la presente
invención a los sistemas de suspensión de las ruedas delanteras y
traseras hace posible incrementar el grado de libertad a la hora de
diseñar el regulador de gases, así como la constitución de sistemas
de suspensión de las ruedas delanteras y traseras respectivamente
compatibles con, por ejemplo, la distribución del peso del
vehículo, conservando al mismo tiempo las funciones de incremento y
reducción relativos de las fuerzas de amortiguación en función del
comportamiento de la carrocería del vehículo.
Las ecuaciones anteriormente citadas pueden
adaptarse a las condiciones en las que la relación de palanca
(S1/\lambda1) del sistema de suspensión de las ruedas delanteras
31 es casi el mismo que (S2/\lambda2) el sistema de suspensión de
las ruedas traseras 32, o en las que la zona de sección transversal
a1 del vástago del pistón 14 del cilindro hidráulico 2 de las ruedas
delanteras es casi la misma que la del vástago del pistón 14 del
cilindro hidráulico 4 de las ruedas traseras, como sabemos por las
representaciones específicas respectivas.
Con respecto a las representaciones, es posible
constituir un sistema de suspensión de las ruedas delanteras y
traseras con especificaciones respectivamente distintas,
conservando al mismo tiempo las funciones de incremento y reducción
relativos de las fuerzas de amortiguación en función del
comportamiento de un vehículo. Los sistemas de suspensión 31 y 32
que constan de los cilindros hidráulicos 2, 4, ruedas delanteras y
traseras y un primer y un segundo cilindros reguladores de la
presión 16, 18 están constituidos de manera que satisfacen la
ecuación (S1/\lambda1) x (a1/A1) = (S2/\lambda2) x (a2/A2), en
la que A1 y S2 indican los recorridos de los pistones de los
cilindros hidráulicos 2 y 4, a1 y a2 indican las zonas de sección
transversal efectivas de los vástagos de los pistones 14 de los
cilindros hidráulicos 2 y 4, \lambda1 y \lambda2 indican las
cantidades de desplazamiento vertical en puntos de contacto con el
suelo de las ruedas producidos por los recorridos de los pistones
S1 y S2 de los cilindros hidráulicos 2 y 4, y A1 y A2 indican zonas
de sección transversal efectivas del primer y el segundo cilindros
reguladores de la presión 16, 18.
Claims (8)
1. El sistema de suspensión para vehículos que
consta de:
Un primer y un segundo cilindros hidráulicos (2,
4), dispuestos en la carrocería de un vehículo, en cada cilindro
hidráulico (2, 4), un pistón desmontable (100, 200) que se
introduce, estando cada cilindro hidráulico (2, 4) conectado a un
lado de la rueda y un lado del vehículo, y estando conectado cada
pistón (100, 200 al otro lado de la rueda y lado de la carrocería
del vehículo;
Un primer cilindro regulador de la presión (16)
que tiene una primera cámara de aceite (15) conectada a través de
un primer conducto hidráulico al primer cilindro hidráulico (2) y
un primer tabique móvil (20 a) para cambiar el volumen de la
primera cámara de aceite, y
Un segundo cilindro regulador de la presión (18)
que tiene una segunda cámara de aceite (17) conectada a través de
un segundo conducto hidráulico al segundo cilindro hidráulico (4) y
un segundo tabique móvil (20b) para cambiar el volumen de la
segunda cámara de aceite (17), estando interconectados el primer y
el segundo tabiques (20 a, 20b) del primer y el segundo cilindros
reguladores de la presión (16, 18) para conseguir un movimiento
interbloqueado, que se caracteriza porque el primer cilindro
hidráulico (2) y el segundo cilindro hidráulico (4) están
conectados por una vía hidráulica, el primer y el segundo cilindros
hidráulicos (2, 4), y el primer y el segundo cilindros reguladores
de la presión (16, 18) están constituidos de manera que satisfacen
una ecuación: (S1/\lambda1) x (a1/A1) = (S2/\lambda2) x
(a2/A2), en la que S1 y S2 indican los recorridos de los pistones
del primer y el segundo cilindros hidráulicos (2, 4),
a1 y a 2 indican las zonas de sección transversal
efectivas de los pistones (100, 200) del primer y el segundo
cilindros hidráulicos (2, 4),
\lambda1 y \lambda2 indican el desplazamiento
vertical en los puntos de contacto con el suelo de las ruedas
causado por los recorridos de los pistones S1 y S2 del primer y el
segundo cilindros hidráulicos (2, 4), y
A1 y A2 indican las zonas de sección transversal
efectivas del primer y el segundo cilindros reguladores de la
presión (16, 18).
2. Un sistema de suspensión para vehículos, de
conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza
porque se han establecido los valores de a1, a2, S1, S2, \lambda1
y \lambda2 para satisfacer las condiciones a1 \neq a2 y
S1/\lambda1 \neq S2/\lambda2.
3. Un sistema de suspensión para vehículos, de
conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza
porque se han establecido los valores de a1, a2, S1, S2, \lambda1
y \lambda2 para satisfacer las condiciones a1 = a2 y
S1/\lambda1 \neq S2/\lambda2, de manera que el primer y el
segundo cilindros reguladores de la presión (16, 18) se han
constituido para satisfacer la ecuación: (S1/\lambda1) /A1 =
(S2/\lambda2) /A2).
4. Un sistema de suspensión para vehículos, de
conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza
porque se han establecido los valores de a1, a2, S1, S2, \lambda1
y \lambda2 para satisfacer las condiciones a1 \neq a2 y
S1/\lambda1 = S2/\lambda2, de manera que el primer y el segundo
cilindros hidráulicos (2, 4) y el primer y el segundo cilindros
reguladores de la presión (16, 18) se han constituido para
satisfacer una ecuación: (a1/A1) = (a2/A2).
5. Un sistema de suspensión para vehículos, de
conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, que se
caracteriza porque la primera cámara de aceite (15) y la
segunda cámara de aceite (17) están interconectadas por una vía
hidráulica que consta de los reguladores de gases (38, 39), y el
primer y el segundo cilindros hidráulicos (2, 4), el primer y el
segundo cilindros reguladores de la presión (16, 18) y los
reguladores de gases se han constituido de manera que satisfagan
una ecuación:
(S1/\lambda 1) \ x \
(a1/A1) \ x \ \Delta \ \Phi = (S2/\lambda 2) \ x \ (a2/A2) \ x \
\Delta \
\Phi'
dónde
\Delta\Phi indica la presión diferencial
cuando el aceite operativo fluye desde la primera cámara de aceite
(15) hasta la segunda cámara de aceite (17), y
\Delta\Phi' indica la presión diferencial
cuando el aceite operativo fluye desde la segunda cámara de aceite
(17) hasta la primera cámara de aceite (15).
6. Un sistema de suspensión para vehículos, de
conformidad con la reivindicación 5, que se caracteriza
porque los respectivos valores apareados de a1 y a2, S1/\lambda1
y S2/\lambda2, o las características de amortiguación cuando el
aceite operativo fluye desde la vía hidráulica del primer cilindro
hidráulico (2) a través del regulador de gases (38) hasta la vía
hidráulica del segundo cilindro hidráulico (4), y las
características de amortiguación cuando el aceite operativo fluye
desde la vía hidráulica del segundo cilindro hidráulico (4) a
través del regulador de gases (39) hasta la vía hidráulica del
primer cilindro hidráulico (2), al menos se establecen un par de
valores en valores mutuamente distintos.
7. Un sistema de suspensión para vehículos, de
conformidad con las reivindicaciones 5 ó 6, que se
caracteriza porque el primer y el segundo cilindros
hidráulicos (2, 4), el primer y el segundo cilindros reguladores de
la presión (16, 18) y los reguladores de gases se han constituido
de manera que satisfagan una ecuación:
(S1/\lambda 1) \ x \
(a1/A1) \ x \ \Delta \ \Phi/W1 = (S2/\lambda 2) \ x \ (a2/A2) \ x \
\Delta \
\Phi'/W2,
W1 y W2 indican las cargas estáticas de las
ruedas de contacto con el terreno en los lados del primer y el
segundo cilindros hidráulicos.
8. Un sistema de suspensión para vehículos, de
conformidad con la reivindicación 7, que se caracteriza
porque los valores apareados respectivos de a1, a2, S1, S2,
\lambda1 y \lambda2, o las características de amortiguación
cuando el aceite operativo fluye desde la vía hidráulica del primer
cilindro hidráulico (2) a través del regulador de gases (38) hasta
la vía hidráulica del segundo cilindro hidráulico (4), y las
características de amortiguación cuando el aceite operativo fluye
desde la vía hidráulica del segundo cilindro hidráulico (4) a
través del regulador de gases (39) hasta la vía hidráulica del
primer cilindro hidráulico (2), al menos se establecen un par de
valores en valores mutuamente distintos.
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