ES2289719T3 - Chasis de vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Chasis de vehículo con un soporte de resorte para la sustentación de un resorte (8) estructural tensado entre dos cajas (2, 12) de soporte del muelle y un amortiguador (7) que presenta un vástago (6) del émbolo y un tubo (7b) de amortiguador en el que una zona del vástago (6) del émbolo y/o del tubo (7b) de amortiguador está dispuesta en el interior del resorte (8) estructural, pudiéndose ajustar al menos una caja (2) de soporte del muelle por medio de una unidad de accionamiento axial que comprende un accionamiento (4, 5) y un engranaje (G), caracterizado porque está previsto al menos un acumulador (1) de energía activo entre la estructura del vehículo y la caja (2) de soporte del muelle que absorbe el peso del vehículo para descargar la unidad de accionamiento.
Description
Chasis de vehículo.
La invención concierne a un chasis de vehículo
según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un chasis de vehículo de este tipo es conocido
por el documento DE 10101694C1. En este caso el accionamiento con
el que se puede ajustar axialmente la caja de soporte del muelle
está configurado como husillo roscado. El husillo roscado está para
ello configurado entre una tuerca de husillo que está configurada
como rotor de un accionamiento electromagnético y a través de un
estator con forma de anillo durante cuya carga con corriente se
mueve rotativamente y una caja de soporte del muelle con una rosca
exterior que se corresponde con la rosca de la tuerca roscada. El
peso del vehículo carga sobre la caja de soporte del muelle y a
través de ella es conducido al husillo roscado que nuevamente
ejerce un momento de giro sobre la tuerca de husillo. Esto también
tiene lugar en el estado de reposo del chasis de vehículo, en el
cual la caja de soporte del muelle se encuentra en la denominada
posición de construcción. Por tanto, mediante el peso del vehículo
se ejerce sobre la tuerca de husillo un momento de giro permanente
que haría girar la tuerca de husillo y por consiguiente desplazaría
la caja de soporte del muelle si no hubiese una acción en contra.
Por tanto, en el estado de reposo el mecanismo de ajuste tiene que
estar sometido a una corriente de mantenimiento permanente que sea
lo suficientemente grande para que pueda contrarrestar el momento
de giro ejercido por el peso del vehículo sobre el husillo roscado
y mantener en su posición de reposo (posición de construcción) la
caja de soporte del muelle.
Ciertamente, en teoría sería posible configurar
el husillo roscado con capacidad automática de freno de tal manera
que el peso del vehículo produjese un autofrenado en el husillo
roscado. De esta manera se podría prescindir de la producción
permanente del momento de giro actuante sobre la tuerca de husillo
que contrarresta el momento de giro que debido al peso del vehículo
actúa sobre el husillo roscado. Sin embargo, en la práctica no se
puede realizar ese tipo de husillo roscado
auto-frenante porque entonces el rendimiento del
accionamiento del husillo sería muy bajo. Además se requeriría un
accionamiento de mayor potencia para conseguir la misma potencia de
ajuste que en el caso de un accionamiento de husillo con un mejor
grado de eficiencia.
La invención tiene la tarea principal de
desarrollar un chasis de vehículo de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1 de tal manera que se pueda prescindir de la
aportación permanente de energía (por ejemplo en forma de una
corriente de mantenimiento) al mecanismo de ajuste de la caja de
soporte del muelle, en particular también durante el estado de
reposo del chasis de vehículo, con lo cual se reduce el gasto de
energía. Para ello también se ha de asegurar que la altura
constructiva axial del chasis de vehículo sea lo más pequeña
posible.
La tarea queda resuelta con un chasis de
vehículo acorde con el preámbulo de la reivindicación 1 debido a
que está previsto al menos un acumulador de energía entre la
estructura del vehículo y la caja de soporte del muelle que absorbe
el peso del vehículo.
Mediante la absorción del peso del vehículo de
acuerdo con la invención se consigue que se pueda utilizar un
engranaje optimizado en cuanto a su rendimiento, como por ejemplo un
accionamiento de husillo sin las características
auto-frenantes o un engranaje planetario de
rodillos, sin que en el estado de reposo del chasis se tenga que
introducir energía (corriente de mantenimiento) en el mecanismo de
ajuste para mantener la caja de soporte del muelle en la posición
de reposo prevista (posición de construcción). Debido a que en la
posición de construcción el acumulador de energía absorbe el peso
del vehículo, el engranaje, (por ejemplo un accionamiento de
husillo) resulta descargado de dicho peso. Esta descarga trae como
consecuencia que la caja de soporte del muelle está sustancialmente
libre de esfuerzos en la posición de construcción (estado de reposo
del chasis) ya que sobre la caja de soporte del muelle actúan dos
fuerzas que en cuanto a su magnitud son igual de grandes y tienen
sentidos contrarios, las cuales son las resultantes del peso des
vehículo. Estas fuerzas de la misma magnitud y de sentidos opuestos
se transmiten a la caja de soporte del muelle por una parte por el
muelle de la estructura y por otra parte por el acumulador de
energía. Debido a ello, en la posición de construcción, la caja de
soporte del muelle se encuentra en un equilibrio de fuerzas, con lo
cual en estado de reposo o durante la marcha tranquila del vehículo
en línea recta no se requiere ninguna corriente de mantenimiento con
la que se tenga que mantener la caja de soporte del muelle en la
posición de reposo prevista.
El engranaje está realizado preferentemente como
accionamiento de husillo. De este modo se puede realizar un
accionamiento posicionador fiable y de tamaño reducido para la caja
de soporte del muelle. En lo que respecta a su paso de rosca el
accionamiento de husillo puede diseñarse de tal manera que presente
un rendimiento óptimo.
En una forma favorita de ejecución de la
invención el acumulador de energía está configurado como resorte. A
este respecto se pueden emplear diversos diseños de resortes. Así
por ejemplo es posible configurar el acumulador de energía como un
resorte helicoidal cónico. Un resorte helicoidal de este tipo cónico
se integra sometido a presión de compresión en el chasis de
vehículo de tal manera que se encuentra tensado y efectivo entre la
estructura del vehículo y la caja de soporte del muelle. Por uno de
sus lados el resorte helicoidal cónico se apoya contra la
estructura del vehículo, mientras que por el otro lado se apoya
contra la caja de soporte del muelle. Para ello, el resorte está
dimensionado y calculado de tal manera que absorbe el peso de la
estructura del vehículo y para ello se comprime en una determinada
medida predeterminada. El empleo de un resorte helicoidal cónico
tiene la ventaja de que en particular se puede mantener baja la
altura constructiva axial del chasis porque las espiras de este
resorte se encajan unas con otras de modo telescópico durante la
compresión. Este tipo de resortes presentan por tanto una dimensión
de bloque muy pequeña.
En otra forma de ejecución de la invención el
acumulador de energía configurado como resorte está formado por un
muelle de tracción. Este muelle de tracción en posición de
construcción está tensado sometido a tensión de tracción entre la
estructura del vehículo y la caja de soporte del muelle. También en
esta variante el muelle de tracción está dimensionado y calculado
de tal manera que absorbe el peso de la estructura del vehículo.
Desde luego el muelle de tracción puede
realizarse como resorte individual, sin embargo también es posible
absorber el peso del vehículo por medio de varios resortes
individuales que van dispuestos distribuidos a lo largo del
perímetro de la caja de soporte del muelle.
En la práctica se ha acreditado el empleo de un
accionamiento electromagnético y un accionamiento de husillo
accionado por éste como unidad de accionamiento para el ajuste de la
caja de soporte del muelle. El accionamiento comprende un estator
en forma de anillo que porta los paquetes de espiras de una bobina
electromagnética, y un rotor que también está configurado en forma
de anillo y está rodeado al menos parcialmente por el estator. En
forma conocida, cuando el estator es cargado con una corriente
ejerce un momento de giro sobre el rotor. El rotor en forma de
anillo está configurado como tuerca de husillo, es decir, en su
superficie anular interna presenta elementos de rodadura que actúan
conjuntamente con la correspondiente rosca exterior de la caja de
soporte del muelle, con lo cual se configura un accionamiento de
husillo (husillo de rodamiento de bolas). La rosca exterior puede
producirse ventajosamente sobre la superficie de la envolvente de
una prolongación cilíndrica que se extiende en la dirección axial de
la caja de soporte del muelle.
Ventajosamente, el acumulador de energía que
absorbe el peso del vehículo está dispuesto en el interior de una
carcasa. Además, la carcasa se apoya con uno de sus extremos contra
la estructura del vehículo, mientras que con su otro extremo se
apoya directa o indirectamente contra la caja de soporte del muelle.
El vástago del émbolo del amortiguador está unido para ello con el
extremo de la carcasa que se apoya en la estructura del vehículo a
través de un soporte del amortiguador. En una disposición del
acumulador de energía de tal manera alojado en una carcasa, éste se
encuentra al igual que la unidad de accionamiento, protegido contra
la suciedad y los chorros de agua, con lo cual se consigue una
disposición con elevada seguridad de funcionamiento.
A continuación y con la ayuda de los dibujos se
explica la invención más extensamente. En detalle se muestran
Figura 1: una primera forma de ejecución de la
invención en la que el acumulador de energía está configurado
como resorte helicoidal cónico.
Figura 2: la forma de ejecución de acuerdo con
la figura 1, en donde la caja de soporte del muelle se encuentra
en una posición de ajuste máxima.
Figura 3: una segunda forma de ejecución de la
invención en la que el acumulador de energía está formado por
varios resortes de tracción individuales.
En la figura 1 está representada una parte de un
chasis de vehículo. El chasis de vehículo comprende un amortiguador
7 con un tubo 7b de amortiguador y un vástago 6 del émbolo. En el
vástago 6 del émbolo está prevista una prolongación 9 del vástago
del émbolo que está fijamente unida con la carcasa 10. La
prolongación 9 del vástago del émbolo está ligada a la estructura
del vehículo. Tanto el amortiguador 7 como también el vástago 6 del
émbolo discurren al menos en parte por el interior del resorte 8
estructural que está configurado como resorte helicoidal. El
resorte 8 estructural está rodeado en su zona superior por una caja
2 de soporte del muelle con forma de casquillo. La caja 2 de
soporte del muelle presenta en su parte de arriba un fondo B que en
el interior de la caja 2 de soporte del muelle con forma de
casquillo presenta una superficie dispuesta por dentro y una
superficie exterior situada en posición opuesta a ella. Sobre la
superficie interior del fondo B se apoya el extremo superior del
resorte 8 estructural. Por el contrario, sobre la superficie
exterior del fondo B se apoya con uno de sus extremos el resorte 1
de descarga configurado como resorte helicoidal cónico, el cual con
su otro extremo nuevamente se apoya en una superficie interior de
una carcasas 10 unida con la estructura del vehículo a través de la
prolongación 9 del vástago del émbolo.
Como accionamiento está previsto un estator 5
que está configurado como bobina electromagnética. Este estator 5
con forma de anillo rodea un rotor 4 configurado como tuerca de
husillo que constituye el rotor del accionamiento electromagnético.
El rotor 4 está apoyado con posibilidad de giro frente al estator 5
mediante rodamientos 11 de bolas. La superficie interior cilíndrica
del rotor 4 presenta una rosca interna con lo cual el rotor 4 se
puede utilizar como tuerca de husillo. Sobre la envolvente del tramo
cilíndrico que se extiende en la dirección axial de la caja 2 de
soporte del muelle con forma de casquillo está presente una rosca
exterior que se corresponde con los elementos de rodadura (no
representados) de la tuerca 4 de husillo. De este modo, la tuerca 4
de husillo forma con la caja 2 de soporte del muelle un
accionamiento de husillo.
La carcasa 10 se apoya con su extremo superior
de la figura 1 contra la estructura del vehículo mientras que con
su extremo inferior de la figura 1 lo hace sobre el estator 5 y con
ello indirectamente se apoya sobre la caja de soporte del muelle.
En el estado de reposo del vehículo o durante la marcha tranquila en
línea recta el peso de la estructura del vehículo actúa a través de
la carcasa 10 directamente sobre el resorte 1 de descarga, el cual
absorbe ese peso. Por esta razón el resorte 1 de descarga está
adecuadamente calculado y dimensionado.
A través del resorte 1 de descarga se transmite
ese peso a la caja 2 de soporte del muelle. Contra la caja 2 de
soporte del muelle y sobre su cara situada frente al resorte de
descarga se apoya el resorte 8 estructural con su extremo superior,
el cual de nuevo se apoya con su extremo inferior contra la caja 12
de soporte del muelle, fijamente unida con el tubo 7b del
amortiguador. El resorte 8 estructural también absorbe por
consiguiente en la posición de reposo (posición de construcción) el
peso del vehículo. De este modo en la posición de construcción
sobre la caja 2 de soporte del muelle actúan dos fuerzas de la misma
magnitud y dirigidas en sentidos opuestos, a saber, por una parte
la fuerza de compresión del resorte 1 de descarga (que actúa en la
dirección que se aleja de la estructura del vehículo) y por otra
parte la del resorte 8 estructural (que actúa en dirección hacia la
estructura del vehículo). En lo que respecta a sus valores, estas
fuerzas son de la misma magnitud. Debido a ello la caja 2 de
soporte del muelle se mantiene en un equilibrio de fuerzas en la
posición de construcción. En esta posición no actúa sobre el
accionamiento de husillo ninguna fuerza que ocasione un momento de
desplazamiento sobre el rotor 4, con lo cual no es necesario
transmitir o introducir una corriente de mantenimiento en la unidad
4, 5 de accionamiento, que mantenga la caja de soporte del muelle en
la posición de construcción. Por consiguiente el chasis acorde con
la invención se basta con un menor gasto de energía que los chasis
conocidos por el estado de la técnica en los cuales se necesita una
correspondiente corriente de mantenimiento.
A partir de la posición de construcción
(posición de reposo) la tuerca 4 de husillo puede ahora ser girada
mediante la carga con corriente del estator 5, con lo cual el
accionamiento de husillo es activo. Por la acción del mencionado
accionamiento de husillo se gira entonces la caja de soporte del
muelle de una forma ya conocida.
La figura 2 muestra el chasis de la figura 1 en
una posición de ajuste de la caja 2 de soporte del muelle diferente
con respecto a la de la figura 1. En la figura 2, la caja 2 de
soporte del muelle está desplazada a su posición de ajuste más
externa, estando comprimido al máximo el resorte 1 de descarga. Las
espiras individuales del resorte 1 de descarga configurado como
resorte helicoidal cónico están en esta posición encajadas unas
dentro de otras, con lo cual la dimensión en bloque de este resorte
corresponde al simple diámetro del alambra. Mediante esta forma
constructiva se consigue una altura constructiva axial especialmente
pequeña de la disposición ajustable del tubo amortiguador y con ello
del conjunto del sistema del chasis.
Las disposiciones activas de los tubos de
amortiguación acordes con la invención requieren únicamente una
altura constructiva axial apenas algo mayor que las disposiciones
pasivas de los tubos de amortiguación. Con la invención es posible
sustituir sin necesidad de otras medidas de reparación, tubos de
amortiguación pasiva ya existentes (es decir, tubos de
amortiguación equipados con cajas no ajustables de soporte del
muelle) por tubos de amortiguación electromecánicamente activos. De
esta forma se puede por ejemplo equipar posteriormente automóviles
con chasis convencionales no activos con los correspondientes chasis
activos.
En la figura 3 se ha representado otra forma de
ejecución de la invención. En esta forma de ejecución el resorte 1
de descarga está formado por varios muelles de tracción los cuales
están dispuestos distribuidos a lo largo del contorno de la caja 2
de soporte del muelle. Los muelles de tracción están sujetos con uno
de sus extremos al extremo de la carcasa 10 alejado del vástago 6
del émbolo del amortiguador 7, mientras que con su otro extremo
están ligados a un collarín 2a de la caja 2 de soporte del
muelle.
En esta forma de ejecución el vástago 6 del
émbolo también está unido a través de un apoyo del amortiguador con
la carcasa 10. A través del vástago 6 del émbolo el peso de la
estructura del vehículo actúa sobre la carcasa 10, con lo cual este
peso se descarga a través de la carcasa 10 en los muelles de
tracción. Los muelles de tracción están por tanto calculados y
dimensionados de tal manera que absorban ese peso.
Los muelles de tracción transmiten ese peso a la
caja 2 de soporte del muelle. Con ello, sobre la caja 2 de soporte
del muelle actúa una fuerza que va en la dirección de alejarse de la
estructura del vehículo, la cual se descarga en el resorte 8
estructural a través de la caja 2 de soporte del muelle. El resorte
8 estructural esta dispuesto de la misma forma que ya anteriormente
ha sido descrita con referencia a la figura 1. El resorte 8
estructural transmite una fuerza dirigida hacia la estructura del
vehículo que tiene la misma magnitud que la resultante de las
fuerzas de los muelles de tracción individuales que actúan sobre la
caja 2 de soporte del muelle. Por consiguiente, puesto que las
fuerzas actuantes sobre la caja 2 de soporte del muelle nuevamente
son de la misma magnitud y de sentido opuesto, en la posición de
construcción la caja 2 de soporte del muelle se mantiene en un
equilibrio de fuerzas. Como ya se ha explicado al referirnos a la
figura 1, en ese estado no está activa en el accionamiento de
husillo ninguna fuerza que pudiera transmitir un momento de giro
sobre el rotor4. En consecuencia, también en esta forma de
ejecución se puede prescindir de la introducción de una corriente
de mantenimiento.
Se comprende que la teoría acorde con la
invención se puede emplear en todos los casos de tubos de
amortiguación con caja de soporte del muelle ajustable en los que
para el ajuste de la caja de soporte del muelle la unidad de
accionamiento esté conformada de tal manera que el peso de la
estructura del vehículo produzca en la posición de construcción una
fuerza o un momento de giro que origine un ajuste de la caja de
soporte del muelle y en los que por tanto se tenga que gastar
energía (por ejemplo en forma de una corriente de mantenimiento)
para actuar en contra de ese ajuste no deseado. Por consiguiente,
los accionamientos de husillo representados en las figuras y
formados por roscados internos y externos solamente deben ser
contemplados como meros ejemplos. Por ejemplo, el engranaje también
podría estar conformado como husillo de bolas. Del mismo modo, el
engranaje también puede estar configurado como engranaje
planetario. También son imaginables otros accionamientos
electromecánicos o hidráulicos para el mecanismo de ajuste. La
teoría acorde con la invención se puede usar también con éxito con
estos mecanismos de ajuste.
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabulresorte de descarga
2
\tabulcaja de soporte del muelle
2a
\tabulcollarín
3
\tabultope de amortiguador
4
\tabulrotor, tuerca de husillo
5
\tabulestator
6
\tabulvástago del émbolo
7
\tabulamortiguador
7b
\tabultubo de amortiguador
8
\tabulresorte estructural
9
\tabulprolongación del vástago del émbolo
10
\tabulcarcasa
11
\tabulrodamiento de bolas
12
\tabulcaja de soporte del muelle
B
\tabulfondo
G
\tabulengranaje.
\global\parskip0.000000\baselineskip
Claims (9)
1. Chasis de vehículo con un soporte de resorte
para la sustentación de un resorte (8) estructural tensado entre
dos cajas (2, 12) de soporte del muelle y un amortiguador (7) que
presenta un vástago (6) del émbolo y un tubo (7b) de amortiguador
en el que una zona del vástago (6) del émbolo y/o del tubo (7b) de
amortiguador está dispuesta en el interior del resorte (8)
estructural, pudiéndose ajustar al menos una caja (2) de soporte
del muelle por medio de una unidad de accionamiento axial que
comprende un accionamiento (4, 5) y un engranaje (G),
caracterizado porque está previsto al menos un acumulador (1)
de energía activo entre la estructura del vehículo y la caja (2) de
soporte del muelle que absorbe el peso del vehículo para descargar
la unidad de accionamiento.
2. Chasis de vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el engranaje (G) está configurado como
accionamiento de husillo.
3. Chasis de vehículo según la reivindicación 1
o 2, caracterizado porque el acumulador (1) de energía está
configurado como resorte.
4. Chasis de vehículo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el resorte (1) es un resorte helicoidal
cónico que está continuamente sometido a tensión por la acción de
una precompresión entre la estructura del vehículo y la caja (2) de
soporte del muelle.
5. Chasis de vehículo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el resorte (1) es un muelle de tracción
que está continuamente sometido a tensión por la acción de un
pretensado de tracción entre la estructura del vehículo y la caja
(2) de soporte del muelle.
6. Chasis de vehículo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el muelle de tracción comprende varios
muelles de tracción individuales dispuestos distribuidos en el
contorno de la caja (2) de soporte del muelle.
7. Chasis de vehículo según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el accionamiento
(4, 5) es un accionamiento electromagnético que comprende un
estator (5) en forma de anillo y un rotor (4) en forma de anillo
rodeado al menos parcialmente por el estator.
8. Chasis de vehículo según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque el rotor (4)
está configurado como tuerca de husillo que en su superficie
interior presenta una rosca interna que actúa en combinación con una
rosca externa que existe en una prolongación cilíndrica de la caja
(2) de soporte del muelle para la formación del accionamiento de
husillo.
9. Chasis de vehículo según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el acumulador
(3) de energía está dispuesto en el interior de una carcasa (10),
estando apoyada la carcasa (10) con uno de sus extremos en la
estructura del vehículo y con el otro de sus extremos en el estator
(5).
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|---|---|---|---|
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