ES2265723B1 - Suspension trasera para bicicleta. - Google Patents
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Abstract
Suspensión trasera para bicicleta, que consta de un cuadrilátero articulado unido por sus extremos al tubo-sillín (2), constando el cuadrilátero articulado de unas primeras bielas (4) unidas pivotantemente (11) a unas segundas bielas (5) que se unen a unos tirantes (61), (62) que a su vez se unen a una base tubular (7) que se une al bloque del eje-pedalier (9), y disponiéndose un amortiguador (10) de actuación sobre el cuadrilátero articulado, constando de una lámina superior (12) con forma de "U" deformable elásticamente, de material composite que une la parte superior de la base tubular (7) con el bloque del eje pedalier (9), y colocada enfrentadamente a una lámina inferior (13) con formada de "U" deformable elásticamente, de material composite que une la parte inferior con la base tubular (7) con el bloque del eje pedalier (9). De aplicación en bicicletas.
Description
Suspensión trasera para bicicleta.
Se conocen sistemas para lograr suspensiones
traseras para bicicletas de los que constan de un cuadro, un
cuadrilátero articulado unido por sus extremos al cuadro, una base
tubular que une el anclaje del eje de la rueda trasera al cuadro.
Por otro lado este anclaje del eje de la rueda trasera se une
mediante un tirante a una pieza basculante que transmite las
ondulaciones del terreno, y un amortiguador que une el cuadro con
la pieza basculante para amortiguar dicha transmisión.
Citamos como ejemplos las Patentes
W00187697-A y US5899480 entre otras.
Pero las suspensiones conocidas no son adecuadas
por demasiado duras, demasiado blandas, excesivamente pesadas, y el
usuario desea una suspensión trasera que ofrezca un comportamiento
óptimo con el mínimo peso.
El solicitante ha estudiado la ubicación precisa
de los puntos de unión del cuadrilátero articulado al cuadro de la
bicicleta, y en especial la sustitución del eje de giro principal y
sus correspondientes rodamientos por una estructura de deformación
controlada, con el consiguiente ahorro de peso.
El solicitante ha estudiado las suspensiones
traseras de bicicletas ya existentes y considera que la capacidad
de deformación de los materiales compuestos, suponen una
oportunidad de desarrollo de estos nuevos conceptos.
Con tal finalidad se ha desarrollado una
estructura deformable de bases composites, por ejemplo de fibra de
carbono preimpregnada en resina específicamente dispuestas, así
como unas formas que tienden a localizar la deformación en la zona
concreta que el solicitante después de los correspondientes ensayos
considera adecuada para sus propósitos.
El presente invento preconiza una suspensión
trasera para bicicletas que consta de un cuadrilátero articulado
unido por sus extremos al tubo-sillín, constando el
cuadrilátero articulado de unas primeras bielas unidas
pivotantemente a unas segundas bielas que se unen a unos tirantes
que a su vez se unen a una base tubular que se une al bloque del
eje-pedalier, y disponiéndose un amortiguador de
actuación sobre el cuadrilátero articulado, que se caracteriza
porque consta de:
a) una lámina superior deformable elásticamente,
de material composite que une la parte superior de la base tubular
con el bloque del eje pedalier, y
b) una lámina inferior deformable elásticamente,
de material composite que une la parte inferior con la base tubular
con el bloque del eje pedalier.
También se caracteriza porque las láminas
superior e inferior tienen forma de "U" colocándose entre sí
con la concavidad opuesta formando un seno de máxima
deformación.
También se caracteriza porque la lámina superior
presenta mayor resistencia a la flexión que la lámina inferior.
También se caracteriza porque el seno de máxima
deformación se dispone a una distancia del eje del pedalier de
aproximadamente 1/6 de la distancia entre el eje del pedalier y el
eje de la rueda trasera: d_{1} \backsimeq 1/6 d.
También se caracteriza porque el amortiguador se
une al tubo-sillón y su vástago a un eje de unión
de las primeras bielas con las segundas bielas siendo vertical la
trayectoria de dicho vástago.
También se caracteriza porque la base tubular
forma con el vástago totalmente extendido un ángulo negativo y con
el vástago totalmente comprimido forma un ángulo positivo.
La zona en la que se producirá la totalidad de
la flexión está compuesta por dos láminas (superior en inferior).
Estas poseen una forma de doble "U" invertida, de manera que
existe un punto en el cual la distancia entre ellas es muy pequeña.
Teniendo en cuenta que el momento de inercia es proporcional al
cuadrado de la distancia entre placas, es evidente la gran
reducción existente en la zona de mínima distancia entre placas. Es
ahí donde podemos considerar se produce la máxima flexión.
Debe tenerse en cuenta el carácter solidario de
la estructura deformable y la base tubular (los 2 tubos) que
trabajaran al unísono. De esta manera la zona de flexión se
encuentra entre la unión con el cuadro de aluminio y el inicio de
las bases tubulares. Por ello, no existirá la posibilidad de que
cada base tubular flexe independientemente. De esta manera, se
consigue una mayor rigidez del conjunto y menor sobreesfuerzo de
piezas adyacentes ya que el mecanismo mantendrá la alineación entre
ejes requerida para un correcto funcionamiento, evitando roturas y
posibles holguras.
De esta manera la estructura deformable objeto
del invento puede considerarse un sistema "monoflexión" de
banda ancha, ya que existe un único punto de flexión pero con una
anchura superior a las existentes. Por lo tanto la mayor rigidez
lateral y precisión de esta estructura deformable implican unas
ventajas notables tanto en calidad de uso como en longevidad.
Las dos placas superior e inferior enfrentadas
permiten deformaciones superiores y diferenciadas. Esto es debido a
que durante los procesos de compresión-extensión de
las placas, existirá un ligero
acercamiento-alejamiento entre las mismas. La
naturaleza tan claramente diferenciada de la placa superior e
inferior permiten un laminado independiente, específico y sencillo
de la placa superior y de la placa inferior, lo que otorga al
invento una mayor versatilidad y facilidad en su fabricación.
Para comprender mejor el objeto de la presente
invención, se representa en los planos una forma preferente de
realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no
desvirtúen su fundamento.
La figura 1 es una perspectiva de un cuadro de
bicicleta que incorpora la suspensión trasera objeto del
invento.
La figura 2 es una vista lateral aproximada de
la figura 1.
Las figuras 3a y 3b son vistas en planta y
lateral de la base bitubular y la estructura deformable.
La figura 4 es una vista en perspectiva de la
estructura deformable con su entronque al resto de la
bicicleta.
La figura 5 es una vista lateral de la
suspensión objeto del invento con el amortiguador totalmente
extendido.
La figura 6 es una vista lateral de la
suspensión objeto del invento con el amortiguador totalmente
comprimido.
La figura 7 es una representación en coordenadas
de la trayectoria de la rueda trasera con la suspensión objeto del
invento.
La figura 8 es una presentación en coordenadas
de la distancia eje trasero-pedalier en función del
recorrido de la rueda trasera.
La figura 9 es una representación en coordenadas
del ratio de amortiguador (línea continua) y del ratio global con
la suspensión objeto del invento (línea discontinua) en función del
recorrido de la rueda trasera.
Se describe a continuación un ejemplo de
realización práctica, no limitativa, del presente invento.
En las figuras 1 y 2 se aprecia en una
bicicleta, el triángulo delantero (1) con el
tubo-sillín (2) y la suspensión trasera (3) que se
une al cuadro-triángulo delantero (1).
Ya es conocida una suspensión trasera (3) que
consta de un cuadrilátero articulado unido por sus extremos al
cuadro (1). El cuadrilátero articulado consta de unas primeras
bielas (4), unas segundas bielas (5), tirantes (6_{1}), (6_{2})
y una base tubular (7) formado por dos tubos (8_{1}), (8_{2})
que se unen al bloque del eje pedalier (9) del cuadro (1).
Un amortiguador neumático (10) se une al
tubo-sillín (2) y al eje de pivotamiento (11) entre
las primeras (4) y segundas (5) bielas.
La base del invento reside en unir los dos tubos
(8_{1}), (8_{2}) de la base tubular (7) al bloque del eje
pedalier (9) por medio de una única estructura deformable común
para ambos tubos (8_{1}), (8_{2}).
Dicha estructura deformable está constituida por
una lámina superior (12) formada por capas de material composite,
deformable elásticamente que une la parte superior de los tubos
(8_{1}), (8_{2}) de la base tubular (7) al bloque del eje
pedalier (9) y una lámina inferior (13) formada por capas de
material composite, deformable elásticamente que une la parte
inferior de los tubos (8_{1}), (8_{2}) de la base tubular al
bloque del eje pedalier (9).
Si se desea, se pueden cerrar los tubos
(8_{1}), (8_{2}) con paredes internas (14) para impedir la
entrada-acumulación de agua o tierra.
Las capas de material composite pueden ser de
cualquiera de los conocidos, por ejemplo fibras de carbono T 700 S
de diferentes longitudes y orientaciones, fibras de vidrio, kevlar,
etc. etc., así como la resina polimerizable, por ejemplo nylon.
Preferentemente las láminas superior e inferior
(12), (13) tienen forma de "U" colocándose entre sí con la
concavidad opuesta, dejando en el seno (15) una pequeña separación
(\Delta) entre ellas y siendo en dicho seno (15) donde se produce
la máxima flexión.
La lámina superior (12) tiene mayor resistencia
a la flexión que la lámina inferior (13) lo cual se consigue
utilizando diferentes materiales y/o diferentes espesores y/o
disposición de las fibras, etc.
\newpage
Ejemplo
Según los datos señalados queda patente la mayor
resistencia del laminado a la flexión según el Módulo E_{22} el
cual se encuentra situado perpendicular al eje longitudinal del
cuadro. El Modulo E_{f1} el cual marca la flexibilidad en sentido
vertical de las bases es unas 3 veces inferior, como puede verse
respecto a el módulo E_{f2}. De esta manera se consigue
inicialmente parte del objetivo buscado.
Si a esta construcción añadimos la geometría
específica desarrollada, definida por un acercamiento entre placas
que llega a ser de 5 mm en su punto mínimo desde unos 30 mm de
separación en la zona de encolado al bloque del eje pedalier (9),
obtenemos unas propiedades totalmente direccionales. Es decir una
gran capacidad de deformación en sentido vertical, manteniendo la
rigidez necesaria tanto a flexiones laterales como a torsión.
Eventualmente podría introducirse distintos
elementos internos tales como espumas, foams, cámaras de aire, etc.
Con la finalidad de reforzar la estructura, absorber pequeñas
vibraciones o aislar la estructura interna de agentes externos.
También es objeto del invento la disposición
relativa de los elementos que entran en juego en la suspensión
trasera.
Con la presencia enfrentada de las láminas
superior (12) e inferior (13) se puede conseguir una deformación
angular que se conjuga con la acción del amortiguador (10).
Siendo la longitud de referencia (L) la
distancia entre el eje del pedalier (0) y el anclaje (A) al cuadro
del amortiguador (10), el seno (15) de las láminas superior (12) e
inferior (13) se dispondrá aproximadamente a una distancia
(d_{1}): d_{1} \backsimeq 0'15 L del eje del pedalier
(0).
La distancia (d) entre el eje del pedalier (0) y
el eje (T) de la rueda trasera es aproximadamente 0'9 L, por lo que
d_{1} \backsimeq 1/6 d.
Preferentemente el vástago (16) del amortiguador
(10) que se une al eje (11) de unión de las primeras bielas (4) con
las segundas bielas (5) dispondrá de una trayectoria cuasi
vertical.
Con todo ello se consigue una suspensión de
máximas prestaciones.
Ejemplo
(Figuras 5 y
6)
La deformación angular que se obtiene supera
ligeramente los 14°, los cuales se traducirán en un movimiento
vertical del eje (T) de la rueda trasera de 82 mm.
La posición en la que el amortiguador (10) está
totalmente extendido (figura 5) provoca un ángulo de deformación
(\alpha_{1}) para la base tubular (7) en sentido contrario al
ángulo (\alpha_{2}) que se produce durante una compresión
máxima (figura 6). Es decir, para que la base tubular (7) se
encuentren en su posición natural el amortiguador (10) debe
encontrarse comprimido en un 20% (6,4 mm) de su carrera total (32
mm).
El amortiguador (10) no sufre giro respecto a su
anclaje (A). Además el recorrido del vástago (16) del amortiguador
(10) coincide con el desplazamiento vertical del mismo,
concretamente 32 mm.
El objetivo de utilizar esta configuración
especifica reside en los siguientes factores:
1. Repartir la deformación en ambos sentidos
(compresión-extensión) de tal manera que la
deformación máxima exigida a las láminas (12), (13) es inferior a
lo que correspondería en caso de flexión en un único sentido. De
esta manera podemos observar cómo la deformación de las láminas
superior-inferior (12), (13) originan un movimiento
en la base tubular (7) que será de 17 mm "hacia abajo" y 65 mm
"hacia arriba". Queda claro por tanto la necesidad de una
construcción diferenciada de la parte inferior y superior.
2. Una vez dispuesto el usuario sobre la
bicicleta la compresión ideal para el tipo de uso a la que este
sistema está destinado, es del 20%. Por lo tanto, con un correcto
ajuste de la presión de aire del amortiguador, el sistema se
encontrará en la posición natural de las láminas (12), (13) con el
usuario dispuesto sobre la bicicleta sobre terreno plano y sin
irregularidades. En este punto el sistema tendrá una gran capacidad
y suavidad de cara a absorber baches de considerable medida, pero
igualmente podrá adaptarse a posibles depresiones (tipo socavones)
extendiéndose esos 17 mm, aumentando la comodidad de marcha.
3. La oposición que las láminas superior e
inferior (12), (13) oponen a la flexión añadida a la
desmultiplicación de la fuerza que opone el amortiguador a
comprimirse, otorgan al sistema una progresividad óptima.
4. La trayectoria que realiza el eje (T) de la
rueda trasera durante su compresión se caracteriza por un arco, de
manera, que la distancia entre el eje (T) de la rueda trasera y eje
pedalier (0) permanece prácticamente invariable (variación inferior
al 1%). Por lo tanto no existirá contaminación entre el sistema de
suspensión y el tiro de cadena al no variar la distancia entre
ambos (la variación de 430,5 a 433 se considera inapreciable).
En la figura 7 observamos la trayectoria real
que describirá el eje (T) de la rueda trasera en su trayectoria
ascendente. En el eje X tenemos la distancia horizontal desde eje
delantero al trasero, mientras que en el eje Y tenemos la altura
relativa del eje (T) de la rueda trasera respecto al eje pedalier
(0).
En la figura 8 observamos la evolución (eje Y)
de la distancia entre el eje (T) de la rueda trasera y el eje
pedalier (0) en función del recorrido (altura del eje trasero (T)
respecto al eje pedalier (0)), determinado éste en el eje X.
5. La progresividad del sistema viene
determinada por el ratio de desmultiplicación del amortiguador y la
oposición de las láminas (12), (13) ala deformación.
El ratio indica la relación entre el recorrido
del eje trasero (T) y el recorrido del vástago (16) amortiguador,
para cada posición del vástago del amortiguador.
Según la figura 9 podemos ver que el ratio
inicialmente es de 2,3, lo cual indica que las fuerzas en el eje de
la rueda trasera llegan al amortiguador multiplicadas por 2,3.
Según el gráfico a medida que el sistema se va comprimiendo esta
ratio aumenta, de manera que las fuerzas sobre el amortiguador (10)
son aún mayores y por lo tanto, las sensaciones son de una
amortiguador más blando según se comprime.
Sin embargo debemos tener en cuenta que las
láminas (12), (13) opondrán una oposición a flexar proporcional al
giro realizado (Fuerza = Cte. x Giro).
\newpage
Durante el primer cuarto, las láminas (12), (13)
tenderán a comprimir el amortiguador (10) hasta alcanzar su
posición inicial por lo que el ratio global en la primera parte
será de 2,5 aprox. Las láminas (12), (13) tienden a hacer el
sistema más blando hasta llegar a su posición natural, aumentando
el ratio global del sistema durante el primer tramo. Una vez
sobrepasada la posición natural (20% del recorrido total), tenderán
a hacer el sistema más duro disminuyendo el ratio global del
sistema.
En la figura 9 podemos observar la ligera
tendencia a aumentar el ratio (ablandamiento de la suspensión) a
medida que se comprime el sistema (línea continua). Sin embargo, al
añadir la oposición de las láminas (12), (13) a deformarse,
obtendremos un comportamiento lineal (línea discontinua).
Claims (6)
1. Suspensión trasera para bicicleta, que consta
de un cuadrilátero articulado unido por sus extremos al
tubo-sillín (2), constando el cuadrilátero
articulado de unas primeras bielas (4) unidas pivotantemente (11) a
unas segundas bielas (5) que se unen a unos tirantes (6_{1}),
(6_{2}) que a su vez se unen a una base tubular (7) que se une al
bloque del eje-pedalier (9), y disponiéndose un
amortiguador (10) de actuación sobre el cuadrilátero articulado,
caracterizado porque consta de:
a) una lámina superior (12) deformable
elásticamente, de material composite que une la parte superior de
la base tubular (7) con el bloque del eje pedalier (9), y
b) una lámina inferior (13) deformable
elásticamente, de material composite que une la parte inferior con
la base tubular (7) con el bloque del eje pedalier (9).
2. Suspensión trasera para bicicleta, según
reivindicación anterior, caracterizada porque las láminas
superior (12) e inferior (13) tienen forma de "U" colocándose
entre sí con la concavidad opuesta formando un seno (15) de máxima
deformación.
3. Suspensión trasera para bicicleta, según
reivindicación 1, caracterizada porque la lámina superior
(12) presenta mayor resistencia a la flexión que la lámina inferior
(13).
4. Suspensión trasera para bicicleta, según
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el seno (15) de
máxima deformación se dispone a una distancia (d_{1}) del eje del
pedalier (0) de aproximadamente 1/6 de la distancia (d) entre el eje
del pedalier (0) y el eje (T) de la rueda trasera: d_{1}
\backsimeq 1/6 d.
5. Suspensión trasera para bicicleta, según
reivindicación 1, caracterizada porque el amortiguador (10)
se une al tubo-sillón (2) y su vástago (16) a un
eje (11) de unión de las primeras bielas (4) con las segundas
bielas (5) siendo vertical la trayectoria de dicho vástago (16).
6. Suspensión trasera para bicicleta, según
reivindicación 5, caracterizada porque la base tubular (7)
forma con el vástago (16) totalmente extendido un ángulo
(\alpha_{1}) negativo y con el vástago (16) totalmente
comprimido forma un ángulo (\alpha_{2}) positivo.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20070216 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2265723B1 Country of ref document: ES |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20181008 |