ES2359370T3

ES2359370T3 - Resorte helicoidal de suspensión

Info

Publication number: ES2359370T3
Application number: ES09016005.2T
Authority: ES
Inventors: Junji Ogura; Yukihiro Sugimoto; Masahiko Shimizu
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2015-10-16
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: EP2233329A1; JP4728365B2; EP1386762B1; DE60235355D1; US7841088B2; CA2444265C; EP1386762A1; JPWO2002083437A1; JP2008241043A; JP4141843B2; DE09016005T1; EP1386762A4; US20090172946A1; ATE457884T1; ES2359370T1; WO2002083437A1; US9783017B2; EP2233329B1; CA2444265A1; US20040169322A1

Abstract

Muelle helicoidal de suspensión intercalado entre los asientos superior e inferior de un dispositivo de suspensión tipo puntal (strut) para un vehículo, en donde el muelle helicoidal de suspensión en estado expandido está configurado de manera tal que el eje de la hélice se dobla formando una "V" en un punto de flexión que es una parte que se corresponde con una parte de vuelta de hélice final entre un extremo de la hélice y la vuelta Résima (R es un número real positivo), presumiendo que un ángulo de flexión en el punto de flexión es de 0º, al menos uno de los centros de una parte de vuelta de hélice final superior y de una parte de vuelta de hélice final inferior se hace excéntrico en una cantidad excéntrica predeterminada en una dirección excéntrica preestablecida, con respecto a un eje imaginario de la hélice; un ángulo de inclinación tanto en la parte de vuelta de hélice final superior como en la parte de vuelta de hélice final inferior es establecido de modo tal que cada una de las superficies de los asientos superior e inferior forman un plano sustancialmente perpendicular al eje imaginario de la hélice, y en un estado en el que el muelle helicoidal de suspensión está intercalado entre los asientos superior e inferior del dispositivo de suspensión y está comprimido a lo largo de un eje del puntal, la dirección excéntrica y la cantidad excéntrica de cada centro de las partes de vuelta de hélice final superior e inferior con respecto al eje imaginario de la hélice son establecidas de manera tal que el eje de reacción del muelle del dispositivo de suspensión se posiciona lo suficientemente cerca de un eje de entrada de carga.

Description

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DESCRIPCIÓN

Resorte helicoidal de suspensión.

5 ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un resorte helicoidal de suspensión que se emplea para un dispositivo de

10 suspensión para un vehículo, tal como un automóvil, y más particularmente, a un resorte helicoidal de suspensión que puede aplicarse adecuadamente en un dispositivo de suspensión de tipo puntal.

Técnica antecedente

15 En los últimos años, un dispositivo de suspensión de tipo puntal que se usa ampliamente como dispositivo de suspensión para un vehículo es de un tipo en el que se usa un amortiguador como soporte de posicionamiento (es decir, un puntal) con respecto a una rueda. El amortiguador como puntal comprende un cilindro, una varilla que se soporta de forma deslizable por el cilindro, y un resorte helicoidal de compresión que se dispone en un lado circunferencial externo de la varilla. En este dispositivo de suspensión de tipo puntal, una porción final superior de la

20 varilla se conecta a una carrocería del vehículo a través de un montaje del puntal o similar, y una porción final inferior del cilindro se conecta rígidamente a una mangueta que soporta una rueda de forma giratoria. Aquí, la mangueta se conecta de forma giratoria a la carrocería del vehículo a través de un brazo inferior. Adicionalmente, el resorte helicoidal de compresión (simplemente denominado como "resorte helicoidal", en lo sucesivo en el presente documento) se coloca entre un asiento de resorte superior, que se fija a un lado de la carrocería del vehículo, y un

25 asiento de resorte inferior, que se fija a una superficie circunferencial externa del cilindro, para estar en un estado comprimido, y después soportado en un lado circunferencial externo de la varilla.

En comparación con otros dispositivos de suspensión de tipo separado, el dispositivo de suspensión de tipo puntal como se ha descrito anteriormente tiene su mérito en la reducción del número requerido de piezas, la estructura 30 necesaria es menos complicada, y el espacio requerido para la instalación es pequeño. Sin embargo, puesto que un eje del puntal y un eje de entrada de carga (eje que conecta un punto de agarre de la carretera de un neumático y un punto de montaje superior de un puntal) se desplazan entre sí, se produce un momento de flexión en el puntal. El momento de flexión causa una fuerza que actúa forzosamente contra otra fuerza con respecto a un pistón y un buje que forman una sección deslizante del amortiguador. Por consiguiente, la cantidad de fricción de la varilla aumenta 35 haciendo de este modo que se obstaculice funcionamiento fluido del amortiguador, por lo que la calidad de conducción del vehículo se deteriora. En el presente, con el fin de reducir la aparición de tal momento de flexión como se ha descrito anteriormente, se ha propuesto un método en el que el resorte helicoidal se monta en el dispositivo de suspensión para compensarse a partir del eje del puntal para cancelar así el momento de flexión y un método en el que una superficie deslizante de una porción de cojinete o una porción de pistón en el puntal se hace

40 de un material de baja fricción.

Sin embargo, en el dispositivo de suspensión de tipo puntal, cuanto mayor es la anchura del neumático de un vehículo, más hacia fuera se mueve el punto de agarre a la carretera del neumático, realmente resulta imposible compensar el resorte helicoidal para posicionar la línea de trabajo de una fuerza de reacción del resorte (eje de

45 reacción del resorte) coincidente con, o suficientemente cerca del eje de entrada de carga. Mientras tanto, aún cuando el ancho del neumático del vehículo no es tan grande, para impedir que el resorte helicoidal interactúe con la carrocería del vehículo, es preferible que la cantidad de compensación del resorte helicoidal sea pequeña.

Desde los puntos de vista que se han mencionado anteriormente, por ejemplo, la Solicitud de Patente Europea EP

50 A-0 976 590 desvela un resorte helicoidal de suspensión en el que un resorte helicoidal de compresión cuyo eje de la hélice en un estado expandido se flexiona sustancialmente en una curvatura predeterminada, y un paso de cada una de una porción de vuelta final inferior y una vuelta final superior del resorte helicoidal se establece de tal forma que al menos una de una superficie de asiento inferior y una superficie de asiento superior que se asientan respectivamente en un asiento superior y un asiento inferior de un dispositivo de suspensión, se inclina en una

55 dirección predeterminada y en un ángulo predeterminado con respecto al asiento inferior y el asiento superior. De acuerdo con este resorte helicoidal de suspensión, una inclinación y una posición direccional del ancho del vehículo de un eje de reacción del resorte pueden controlarse mediante el control de la inclinación de la superficie de asiento inferior o la superficie de asiento superior del resorte helicoidal de suspensión con respecto al asiento inferior o el asiento superior o una cantidad de flexión (cantidad de flexión de lámina) del eje de la hélice. En consecuencia, sin

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requerir un aumento de una compensación del resorte helicoidal con respecto a un eje del puntal, el eje de reacción del resorte del resorte helicoidal de suspensión puede situarse coincidente con, o suficientemente cerca del eje de entrada de carga, haciendo posible de este modo disminuir la cantidad de fricción de un amortiguador, y facilitar el funcionamiento del amortiguador. En otras palabras, controlando la inclinación y la cantidad de flexión de lámina de 5 la superficie de asiento inferior o la superficie de asiento superior, respectivamente, se causa una fuerza de reacción transversal por el resorte helicoidal. Un momento debido a la fuerza de reacción transversal se hace para resistir un momento de flexión de un puntal. Por consiguiente, la fuerza de reacción transversal que actúa sobre una sección deslizante, que comprende un pistón, un buje o similar en el amortiguador, puede mitigarse. Adicionalmente, controlando una posición del eje de reacción del resorte del resorte helicoidal para pasar a través del centro de un

10 montaje superior (montaje del puntal), puede impedirse de forma eficaz la aparición de fricción debido a una fuerza que actúa forzosamente contra otra fuerza en la porción de cojinete. Por consiguiente, puede mejorarse el rendimiento de la dirección.

Sin embargo, al diseñar el resorte helicoidal de suspensión desvelado en el documento EP-A-0 976 590, puesto que

15 se añaden como parámetros de diseño una cantidad de flexión de lámina adicional y un paso de vuelta final adicional que pueden afectar a las características de resorte, se causa el problema de que el diseño del resorte helicoidal se vuelve complicado. Además, puesto que un paso de vuelta final, es decir, un grado y una dirección de la inclinación de cada superficie de asiento del resorte helicoidal, afecta a una magnitud y una dirección de la fuerza de reacción transversal de forma bastante sensible, el resorte helicoidal debe fabricarse con una precisión

20 dimensional considerablemente alta. Por ejemplo, incluso cuando un grado o dirección de la inclinación de la superficie de asiento es ligeramente diferente de un valor objetivo de diseño del resorte helicoidal, puede darse la posibilidad de que no puedan obtenerse las características de resorte requeridas. Por este motivo, también se requiere equipo adicional para el equipo para la fabricación del resorte helicoidal con el fin de proporcionar el resorte helicoidal con una precisión dimensional alta, o una gestión de producción adicional durante un proceso de

25 fabricación del resorte helicoidal. En consecuencia, se da el problema de que el coste de fabricación del resorte helicoidal se vuelve extremadamente alto.

Las características del resorte helicoidal de suspensión como se ha descrito anteriormente se analizan habitualmente por un análisis no lineal usando un método de elementos finitos, y en base a los resultados del 30 análisis, se diseña el resorte helicoidal de suspensión. En otras palabras, siempre que se realiza la modelación, las características que se requieren nuevamente del resorte helicoidal de suspensión pueden analizarse usando los códigos de los elementos finitos en el uso general. Sin embargo, en el análisis por el método de elementos finitos (análisis MEF), las características de resorte pueden obtenerse introduciendo los datos del resorte y las condiciones límite; sin embargo, los datos del resorte para satisfacer las características que se requieren por un diseñador del

35 resorte helicoidal de suspensión no pueden determinarse. Por consiguiente, ha de hacerse un cálculo repetitivo mientras que los datos del resorte se modifican hasta que puedan obtenerse los resultados de los análisis que satisfagan las características objetivo.

Basándose en un diagrama de flujo que se muestra en la figura 13, se hará una descripción específica de un método

40 de diseño del resorte helicoidal de suspensión usando el método de elementos finitos. En primer lugar, en la etapa 300, se presumen respectivamente un tamaño y una forma del resorte helicoidal de suspensión. Posteriormente, en las etapas 302 a 306, se realiza el análisis por MEF combinando el tamaño y la forma supuestos, y las condiciones límite. Después, se determina si los resultados del análisis satisfacen o no las características deseadas. En este momento, si los resultados del análisis satisfacen las características deseadas, el tamaño y la forma del resorte

45 helicoidal de suspensión se determinarán sobre la base de los resultados del análisis. Por otro lado, si los resultados del análisis no satisfacen las características requeridas, la operación regresa a la etapa 300, donde se realiza un cálculo repetitivo, durante el cual el tamaño y/o la forma presumibles del resorte helicoidal de suspensión se varían hasta que se obtienen los resultados que satisfagan las características requeridas. Sin embargo, cuando el resorte helicoidal de suspensión se diseña usando el método de diseño que se ha descrito anteriormente, no hay ninguna

50 manera sino confiar en la percepción o experiencias del diseñador al suponer el tamaño y la forma del resorte helicoidal de suspensión. Por consiguiente, se da el problema de que depende del grado de destreza del diseñador del resorte helicoidal de suspensión si puede determinarse o no una solución óptima.

En una realización alternativa (figura 21) del documento EP-A-0 976 590 de la técnica anterior un resorte de

55 compresión helicoidal se forma de tal manera que un eje de la hélice se dobla en forma de V, extendiéndose una primera porción del eje de la hélice desde el punto de flexión hacia una porción de vuelta final superior y extendiéndose una segunda porción del eje de la hélice desde el punto de flexión hacia una porción de vuelta final inferior en el estado descargado. El paso de la hélice final inferior se establece de tal manera que el plano final inferior del resorte helicoidal se inclina en un ángulo predeterminado y con respecto a un asiento inferior para acortar

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la longitud longitudinal del interior de la curvatura. Además, el eje de la hélice CA3 se ajusta de tal manera que el centro de la hélice final superior se compense con respecto al centro de la hélice final inferior, en la dirección del interior de la curvatura, por una distancia horizontal predeterminada S1. Cuando el resorte helicoidal se monta entre el asiento superior y el asiento inferior, el centro del plano final de la hélice final superior que se compensa por la 5 distancia S1 con respecto al centro del plano final de la hélice final inferior, coincidirá con el centro del asiento superior que no se compensa con respecto al centro del asiento inferior. Como resultado, el resorte helicoidal mantenido en tal estado que el plano final superior de la hélice final superior se gira en sentido contrario a las agujas del reloj en un ángulo predeterminado, de manera que pueda obtenerse sustancialmente el mismo efecto que con los otros resortes helicoidales desvelados en el documento EP-A-0 976 590. El resorte helicoidal de acuerdo con la

10 figura 21 puede formarse muy fácilmente, puesto que no se requiere ajustar los pasos para inclinar los planos finales superiores.

El documento GB1192766 desvela una suspensión de un vehículo a motor que tiene un brazo guía transversal, un amortiguador de vibración telescópico que se fija a un miembro de montaje de rueda, y un resorte helicoidal. El

15 resorte tiene una forma que, en el estado normal antes del posicionamiento tiene una forma de tal forma que, cuando se posiciona, ejerce un momento de flexión sobre el amortiguador de vibración en oposición al producido por la carga. El eje del resorte helicoidal puede compensarse para aumentar el efecto.

El documento WO00/06401 desvela un sistema de suspensión de rueda que tiene un resorte que puede mejorar el

20 confort de conducción del vehículo reduciendo la resistencia al deslizamiento ente el cilindro y el pistón de un amortiguador tubular. El resorte helicoidal de compresión produce fuerzas laterales entre sus dos extremos según el resorte helicoidal de compresión se extiende y se comprime. El resorte se forma para tener un ángulo de inclinación cíclicamente variable para cada vuelta del alambre de la hélice.

25 En vista de los hechos que se han mencionado anteriormente, un objeto de la invención es proporcionar un resorte helicoidal de suspensión en el que, con el resorte helicoidal de suspensión montado en un dispositivo de suspensión, un eje de reacción del resorte pueda posicionarse coincidente con, o suficientemente cerca de un eje de entrada de carga, y se facilita el diseño y la fabricación del resorte helicoidal.

30 RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Con el fin de conseguir los objetos que se han mencionado anteriormente, se proporciona un resorte helicoidal de suspensión de la presente invención de acuerdo con la reivindicación 1.

35 Durante el uso, el resorte helicoidal de suspensión que tiene la estructura que se ha descrito anteriormente se interpone entre el asiento superior y el asiento inferior del dispositivo de suspensión y se comprime a lo largo del eje del puntal, por lo que se genera tanto una fuerza de reacción de compresión como fuerza de reacción transversal, y una línea operativa (eje de reacción del resorte) de una fuerza de reacción de resorte que es una fuerza compuesta de la fuerza de reacción de compresión y la fuerza de reacción transversal se inclina con respecto a la fuerza

40 imaginaria. Adicionalmente, el resorte helicoidal de suspensión se deforma elásticamente de forma no simétrica con respecto al eje de la hélice imaginario, por lo que el eje de reacción del resorte se desvía del eje de la hélice imaginario.

En consecuencia, el resorte de reacción de resorte en el que el eje de reacción del resorte se posiciona coincidente

45 con, o suficientemente cerca del eje de entrada de carga y un montaje superior puede diseñarse simplemente añadiendo nuevos parámetros de diseño que comprenden una distancia del centro de la porción de vuelta final superior del resorte helicoidal de suspensión al eje de la hélice imaginario (cantidad excéntrica superior), una distancia del centro de la porción de vuelta final inferior al eje de la hélice imaginario (cantidad excéntrica inferior), y una dirección excéntrica en la que la porción de vuelta final superior y la porción de vuelta final inferior se hacen

50 respectivamente excéntricas, con respecto a los parámetros de diseño requeridos para un resorte helicoidal (resorte helicoidal de referencia) cuyo eje de la hélice imaginario se usa como un eje de la hélice.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las figuras 1A y 1B son vistas laterales que muestran cada una un resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con una realización de la presente invención que muestran un estado expandido del resorte helicoidal de suspensión, y un estado comprimido del mismo, cuando se monta en un dispositivo de suspensión; la figura 2 es una vista lateral de una estructura de un dispositivo de suspensión de tipo puntal con el

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resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización montado en el mismo; las figuras 3A y 3B son vistas explicativas que muestran cada una una relación entre una fuerza de reacción de la superficie de la carretera, una fuerza axial de carga, y una fuerza axial del brazo inferior en el dispositivo de suspensión mostrado en la figura 2;

5 las figuras 4A a 4F son vistas laterales que muestran cada una un resorte helicoidal de suspensión en el que una cantidad excéntrica superior VU y una cantidad excéntrica inferior VL son diferentes de las de los resortes helicoidales de suspensión de las figuras 1A y 1B; las figuras 5A a 5C son vistas laterales de resortes helicoidales de diversas formas que pueden usarse para diseñar el resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización;

10 la figura 6 es una vista de las características de una relación entre una cantidad excéntrica superior VU y una cantidad excéntrica inferior VL, y un punto de flexión PB en un resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con el Ejemplo 1 de la presente invención; las figuras 7A y 7B son coordenadas que muestran cada una puntos de aplicación de fuerza sobre un asiento de resorte superior y un asiento de resorte inferior del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo

15 con el Ejemplo 1 de la presente invención; las figuras 8A y 8B son coordenadas que muestran cada una puntos de aplicación de fuerza sobre un asiento de resorte superior y un asiento de resorte inferior del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con el Ejemplo 1 de la presente invención; las figuras 9A y 9B son coordenadas que muestran cada una puntos de aplicación de fuerza sobre un

20 asiento de resorte superior y un asiento de resorte inferior del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con el Ejemplo 1 de la presente invención; las figuras 10A y 10B son coordenadas que muestran cada una puntos de aplicación de fuerza sobre un asiento de resorte superior y un asiento de resorte inferior del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con el Ejemplo 1 de la presente invención;

25 las figuras 11A y 11B son coordenadas que muestran cada una puntos de aplicación de fuerza sobre un asiento de resorte superior y un asiento de resorte inferior del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con el Ejemplo 1 de la presente invención; las figuras 12A y 12B son coordenadas que muestran cada una un proceso móvil de puntos de aplicación de fuerza para diseñar un resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con el Ejemplo 2 de la presente

30 invención; la figura 13 es un diagrama de flujo para explicar un ejemplo de un método de diseño de un resorte helicoidal de suspensión convencional usando un método de elementos finitos; la figura 14 es un diagrama de flujo para explicar un ejemplo de un método de diseño para diseñar el resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización usando un método estadístico;

35 la figura 15 es una coordenada tridimensional que muestra una posición y una inclinación de un eje de reacción del resorte del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización; la figura 16 es una coordenada bidimensional de variables objetivo en el diseño del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización; la figura 17 es una vista lateral esquemática de un resorte helicoidal de suspensión para explicar una

40 cantidad excéntrica superior y una cantidad excéntrica inferior en el resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización; la figura 18 muestra una coordenada que indica una vista del plano VU-VL (plano proyectado) que se representa por una ecuación recursiva resultado de un método de diseño mostrado en la figura 14; las figuras 19A a 19I muestran vistas laterales esquemáticas de resortes helicoidales de suspensión para

45 ilustrar los resultados del análisis de los resortes helicoidales de suspensión usando el Análisis MEF en el método de diseño de la figura 14; la figura 20 muestra una coordenada bidimensional que indica los ejes de reacción del resorte y un eje de reacción del resorte objetivo, del resorte helicoidal de suspensión, que se obtiene del análisis MEF en el método de diseño de la figura 14, y;

50 las figuras 21A y 21B son coordenadas bidimensionales que muestran cada una puntos de aplicación de fuerza de los ejes de reacción del resorte y un eje de reacción del resorte objetivo del resorte helicoidal de suspensión, que se obtienen por el análisis MEF en el método de diseño mostrado en la figura 14.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

55 Con referencia a los dibujos, en lo sucesivo en el presente documento se hará una descripción de un resorte helicoidal de acuerdo con una realización de la presente invención y un método de fabricación del mismo.

(Estructura y funcionamiento de un resorte helicoidal de suspensión)

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Las figuras 1A y 1B muestran respectivamente un ejemplo de un resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con una realización de la presente invención. El resorte helicoidal de suspensión 10 se aplica a un dispositivo de suspensión de tipo puntal 12 en un vehículo mostrado en la figura 2. Adicionalmente, en la figura 2, se muestran

5 porciones distintas de una porción de soporte de una porción final superior del resorte helicoidal de suspensión 10 por una línea discontinua doble.

En primer lugar, en lo sucesivo en el presente documento se explicará una estructura del dispositivo de suspensión 12 de acuerdo con la presente realización. Como se muestra en la figura 2, el dispositivo de suspensión 12 se

10 proporciona con un amortiguador 14 como soporte (puntal) para posicionar una rueda. El amortiguador 14 comprende un cilindro 16 que contiene en el mismo un fluido, tal como gas o un aceite, y una varilla 18 que se conecta a un pistón (no mostrado) que se dispone de forma deslizable en el interior del cilindro 16, y que sobresale hacia arriba del cilindro 16.

15 En el dispositivo de suspensión 12, una porción final superior de la varilla 18 se conecta elásticamente a una carrocería del vehículo 30 de un vehículo a través de un montaje del puntal 20. Un asiento de resorte 22 en forma de un asiento superior se fija a la varilla 18 en un lado final superior de la misma, y un asiento de resorte 24 en forma de un asiento inferior se fija a una porción intermedia del cilindro 16. El resorte helicoidal de suspensión 10 se soporta por el amortiguador 14 en un lado circunferencial externo del mismo. El resorte helicoidal de suspensión 10 se

20 coloca entre el asiento de resorte 22 y el asiento de resorte 24 del amortiguador 14 y se comprime a lo largo de un eje central (eje del puntal AS) del amortiguador 14. Adicionalmente, una porción final inferior del amortiguador 14 se conecta rígidamente a una mangueta 26 que soporta de forma giratoria una rueda 44 que comprende una llanta y una rueda. La mangueta 26 se conecta de forma giratoria a la carrocería del vehículo 30 de un vehículo a través de un brazo inferior 28. Por consiguiente, la rueda 44 que se soporta axialmente por la mangueta 26 se soporta por la

25 carrocería del vehículo 30 a través del amortiguador 14 y el resorte helicoidal de suspensión 10, y también se soporta por la carrocería del vehículo 30 a través del brazo inferior 28.

En lo sucesivo en el presente documento se explicará una estructura del resorte helicoidal de suspensión 10. Como se muestra en la figura 1A, el resorte helicoidal de suspensión 10 en un estado expandido está configurado de tal 30 forma que un eje de la hélice AC se doble en forma de V en una posición que corresponde a una porción de un borne de resorte inferior 11 con respecto a la vuelta R, como un punto de flexión PB. Adicionalmente, en la figura 1A, si un ángulo de flexión en el punto de flexión PB es 0º, una línea recta AI indicada por una línea discontinua doble es un eje de la hélice imaginario. Un ángulo de avance de cada una de una porción de vuelta final superior 32 y una porción de vuelta final inferior 34 se establece de tal forma que una superficie de asiento superior 38 y una superficie

35 de asiento inferior 40 del resorte helicoidal de suspensión 10 formen respectivamente un plano que corta perpendicularmente o se inclina en un ángulo predeterminado con respecto al eje de la hélice imaginario AI.

El resorte helicoidal de suspensión 10 de la presente realización está diseñado sobre la base de un resorte helicoidal de referencia 36 (véase la figura 1A) cuyo eje de la hélice imaginario AI se usa como un eje de la hélice. Por

40 consiguiente, cuando el resorte helicoidal de suspensión 10 de la presente realización se diseña, unos parámetros fundamentales, que comprenden una cantidad excéntrica superior VU y una cantidad excéntrica inferior VL, y una dirección excéntrica en la que la porción de vuelta final superior 32 y la porción de vuelta final inferior 34 se hacen excéntricas respectivamente, pueden añadirse simplemente a los parámetros de diseño requeridos para diseñar el resorte helicoidal de referencia 36.

45 Como se muestra en la figura 1A, la cantidad excéntrica superior VU se define por una distancia del centro de vuelta final CU de la porción de vuelta final superior 32 al eje de la hélice imaginario AI, y la cantidad excéntrica inferior VL se define por una distancia del centro de vuelta final CL de la porción de vuelta final inferior 34 al eje de la hélice imaginario AI. Concretamente, considerando la posición del eje de la hélice imaginario AI como un punto original de

50 un eje de coordenadas, la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL son respectivamente un punto sobre un eje de coordenadas que corta perpendicularmente al eje de la hélice imaginario AI. La siguiente descripción se hará suponiendo que este eje de coordenadas es un eje lineal sustancialmente paralelo a una dirección transversal de la carrocería del vehículo 30, una dirección positiva del eje de coordenadas corresponde a una dirección hacia fuera de la dirección transversal de la carrocería del vehículo 30, y una dirección negativa del eje

55 de coordenadas corresponde a una dirección hacia dentro de la dirección transversal del vehículo de la carrocería del vehículo 30. Sin embargo, el eje de coordenadas que se muestra en la figura 1A no está necesariamente en paralelo a la dirección transversal de la carrocería del vehículo 30. En muchos casos, de acuerdo con la estructura del dispositivo de suspensión 12, el eje de coordenadas está ligeramente inclinado con respecto a la dirección transversal de la carrocería del vehículo 30.

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Además de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL, por norma, el punto de flexión PB también puede ser un parámetro de diseño. Sin embargo, el punto de flexión PB es un parámetro que se define por una relación entre la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL, y después se ajusta a un 5 valor arbitrario dentro de un intervalo suficiente para satisfacer la relación entre la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL. Sin embargo, cuando el punto de flexión PB se modifica, distribución de la tensión del resorte helicoidal de suspensión 10 varía de acuerdo con una carga aplicada al resorte helicoidal de suspensión 10 durante un tiempo de viaje del vehículo. Por lo tanto, es necesario analizar tal distribución de la tensión con anterioridad, y después seleccionar y determinar el punto de flexión PB en el que la tensión puede distribuirse de

10 forma uniforme tanto como sea posible, o en el que la aparición de la concentración de tensión pueda impedirse en lo posible.

La figura 1B muestra el resorte helicoidal de suspensión 10 cuando se monta en el dispositivo de suspensión 12 por una línea continua, y el resorte helicoidal de suspensión 10 en un estado expandido por una línea discontinua doble. 15 Como se ha descrito anteriormente, el resorte helicoidal de suspensión 10 montado en el dispositivo de suspensión 12 se interpone entre el asiento de resorte 22 y el asiento de resorte 24 y después se establece en un estado comprimido. Aquí, cada uno de los asientos de resorte 22 y 24 se conforma en una forma sustancialmente de disco. Adicionalmente, en un lado de la superficie inferior del asiento de resorte 22, se proporciona una porción de acoplamiento estriada 23 que entra en contacto a presión con la superficie de asiento superior 38 del resorte 20 helicoidal de suspensión 10 en el estado comprimido, y posiciona forzosamente la porción de vuelta final superior 32 en una posición predeterminada en una dirección perpendicular al eje de la hélice. En un lado de la superficie superior del asiento de resorte 24, se proporciona una porción de acoplamiento cilíndrica 25 que entra en contacto a presión con la superficie de asiento inferior 40 del resorte helicoidal de suspensión 10 en el estado comprimido, y posiciona forzosamente la porción de vuelta final inferior 34 en una posición predeterminada en la dirección

25 perpendicular al eje de la hélice.

Como se muestra en la figura 1B, los asientos de resorte 22 y 24 comprimen el resorte helicoidal de suspensión 10 a lo largo del eje del puntal AS sin cambiar la inclinación de cada una de la superficie de asiento superior 38 y la superficie de asiento inferior 40 con respecto al eje de la hélice imaginario AI antes y después de la compresión. En 30 este momento, las superficies de asiento 38 y 40 del resorte helicoidal de suspensión 10 se disponen paralelas al asiento de resorte 22 en el lado de la superficie inferior del mismo y el asiento de resorte 24 en el lado de la superficie superior del mismo, respectivamente. Los asientos de resorte 22 y 24 fuerzan al centro de vuelta final CU de la porción de vuelta final superior 32 y el centro de vuelta final CL de la porción de vuelta final inferior 34 a situarse respectivamente coincidentes con el eje de la hélice imaginario AI mediante las porciones de acoplamiento 23 y 25.

35 En consecuencia, el resorte helicoidal de suspensión 10, que se interpone entre el asiento de resorte 22 y el asiento de resorte 24, se deforma elásticamente a lo largo de una dirección en la que el eje de la hélice AC se flexiona, y el eje de la hélice AC forma una curva cuya porción central axial se expande ligeramente hacia fuera de la carrocería del vehículo 30 con respecto al eje de la hélice imaginario AI.

40 Como se ha descrito anteriormente, el resorte helicoidal de suspensión 10 se deforma elásticamente entre los asientos de resorte 22 y 24 en una dirección comprimida y una dirección flexionada para aplicar así una fuerza de reacción de compresión y una fuerza de reacción transversal a los asientos de resorte 22 y 24. En este momento, una fuerza de reacción de resorte del resorte helicoidal de suspensión 10 puede considerarse como una fuerza compuesta de la fuerza de reacción de compresión y la fuerza de reacción transversal. Adicionalmente, una

45 magnitud de la fuerza de reacción transversal, que se aplica del resorte helicoidal de suspensión 10 a los asientos de resorte 22 y 24, puede determinarse ajustando apropiadamente la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL, y una dirección de la fuerza de reacción transversal también puede determinarse en una de una dirección positiva y una dirección negativa sobre el eje de coordenadas (véase la figura 1A). En consecuencia, ajustando apropiadamente la magnitud de cada una de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica

50 inferior VL, puede controlarse una inclinación de un eje de reacción del resorte como una línea operativa de una fuerza de reacción de resorte que actúa desde el resorte helicoidal de suspensión 10 al eje de la hélice imaginario AI.

Adicionalmente, el resorte helicoidal de suspensión 10 se deforma elásticamente de forma no simétrica con respecto

55 al eje de la hélice imaginario AI entre los asientos de resorte 22 y 24. Por consiguiente, el eje de reacción del resorte se desvía a lo largo del eje de coordenadas con respecto al eje de la hélice imaginario AI como un centro. En consecuencia, determinando apropiadamente las magnitudes de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL, respectivamente, puede controlarse una inclinación, y una posición con respecto al eje de coordenadas, del eje de reacción del resorte como la línea operativa de la fuerza de reacción de resorte del resorte

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helicoidal de suspensión 10 al eje de la hélice imaginario AI.

En lo sucesivo en el presente documento se hará una descripción de una carga que actúa sobre el dispositivo de suspensión de tipo puntal 12 que se muestra en la figura 2. En la figura 2, AS es el eje del puntal que es un eje

5 central del amortiguador 14, AK es un eje del perno de enganche que es un eje central de dirección de la rueda 44, y AL es un eje de brazo inferior que es un eje central del brazo inferior 28, y AA es un eje de entrada de carga que se aplica desde una superficie de la carretera al amortiguador 14.

Como se muestra en la figura 2, en primer lugar, una fuerza de reacción de la superficie de la carretera W actúa

10 desde una superficie de la carretera al resorte helicoidal de suspensión 12 a lo largo de una línea perpendicular al centro de la rueda 44. Adicionalmente, con el fin de resistir la fuerza de reacción de la superficie de la carretera W, una fuerza axial de carga WU de un extremo superior del amortiguador 14 actúa sobre el resorte helicoidal de suspensión 12 a lo largo del eje de entrada de carga AA, y una fuerza axial del brazo inferior WC que es una fuerza compuesta de la fuerza de reacción de la superficie de la carretera W y la fuerza axial de carga WU actúa sobre una

15 porción proximal del brazo inferior 28 a lo largo del eje de brazo inferior AL. Como se muestra en la figura 3A, la fuerza de reacción de la superficie de la carretera W, la fuerza axial de carga WU y la fuerza axial del brazo inferior WC configuran un triángulo de fuerza como se muestra en la figura 3A, y después, el resorte helicoidal de suspensión 10 genera una fuerza de reacción de resorte WR. Por otra parte, la figura 3B muestra la fuerza de reacción de la superficie de la carretera W, la fuerza axial de carga WU y la fuerza axial del brazo inferior WC, y una

20 fuerza de reacción de resorte WR' generada por un resorte helicoidal de referencia 36 cuando se monta en el dispositivo de suspensión 12 con el fin de comparar el resorte helicoidal de referencia 36 con el resorte helicoidal de suspensión 10.

Un eje de reacción del resorte AR' del resorte helicoidal de referencia 36 coincide sustancialmente con el eje de la

25 hélice imaginario AI, y cuando el resorte helicoidal de referencia 36 no puede compensarse lo suficiente a partir del eje del puntal AS, como se muestra en la figura 3B, el eje de reacción del resorte AR' no es paralelo al eje de entrada de carga AA como la línea operativa de la fuerza axial de carga WU. Por lo tanto, el eje de reacción del resorte AR' no pasa a través de un punto central de montaje CM de un montaje del puntal 20 que conecta una porción final superior de la varilla 18. Por consiguiente, en un caso en el que se usa el resorte helicoidal de

30 referencia 36, se genera una fuerza transversal WT, y la fuerza transversal WT actúa sobre el amortiguador 14 como un momento de flexión. Debido al momento de flexión, se produce una fuerza que actúa forzosamente contra otra fuerza en la sección deslizante, tal como el pistón o el buje (no mostrado) del amortiguador 14, aumentando de este modo la fricción de la varilla 18. Adicionalmente, como en el caso en el que se usa el resorte helicoidal de referencia 36, si el eje de reacción del resorte AR' no pasa a través del punto central de montaje CM del montaje del puntal 20

35 (véase la figura 2) que conecta la porción final superior de la varilla 18, se produce una fuerza que actúa forzosamente contra otra fuerza en el montaje del puntal 20. En consecuencia, aumenta la fricción de una porción de cojinete 42 en el montaje del puntal 20, deteriorando de este modo el rendimiento de dirección de un vehículo.

Por otra parte, en el resorte helicoidal de suspensión 10 de la presente realización, en un estado en el que el resorte

40 helicoidal de suspensión 10 está montado en el dispositivo de suspensión 12, cada una de la cantidad excéntrica superior VU, la cantidad excéntrica inferior VL y las direcciones excéntricas se determinan apropiadamente de tal forma que el eje de reacción del resorte AR como la línea operativa de la fuerza de reacción de resorte WR del resorte helicoidal de suspensión 10 esté en paralelo con el eje de entrada de carga AA, y el eje de reacción del resorte AR pasa a través del punto central de montaje CM del montaje del puntal 20. Por lo tanto, como se muestra

45 en la figura 3A, el uso del resorte helicoidal de suspensión 10 puede impedir la aparición de la fuerza transversal que actúa sobre el amortiguador 14, así como la aparición de la fuerza que actúa forzosamente sobre la fuerza normal en la sección deslizante del amortiguador 14. Adicionalmente, ya que el eje de reacción del resorte AR pasa a través del punto central de montaje CM del montaje del puntal 20, la fuerza que actúa forzosamente sobre la fuerza normal no se produce en el montaje del puntal 20, y el deterioro del rendimiento de la dirección del vehículo debido al

50 aumento de la fricción en la porción de cojinete 42 del montaje del puntal 20 (véase la figura 2) puede impedirse.

De acuerdo con el resorte helicoidal de suspensión que se ha descrito anteriormente 10 de la presente realización, el resorte helicoidal de suspensión 10 se interpone entre el asiento de resorte 22 y el asiento de resorte 24 en el dispositivo de suspensión de tipo puntal 12, y después se comprime a lo largo del eje del puntal AS. El resorte 55 helicoidal de suspensión 10 se deforma elásticamente en una dirección en la que el eje de la hélice AC se flexiona de tal forma que el centro de vuelta final CU de la porción de vuelta final superior 32 y el centro de vuelta final CL de la porción de vuelta final inferior 34 se posicionen cerca del eje de la hélice imaginario AI. Por consiguiente, la fuerza de reacción de compresión y la fuerza transversal se generan por el resorte helicoidal de suspensión 10, haciendo de este modo que el eje de reacción del resorte AR como la línea operativa de la fuerza compuesta WR de la fuerza

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transversal y la fuerza de compresión se incline con respecto al eje de la hélice imaginario AI. Adicionalmente, puesto que el resorte helicoidal de suspensión 10 se deforma elásticamente de forma no simétrica con el eje de la hélice imaginario AI, el eje de reacción del resorte AR se desvía a lo largo de la dirección transversal de la carrocería del vehículo 30.

5 En el resorte helicoidal del suspensión 10, ya que la inclinación y la posición del eje de reacción del resorte AR pueden controlarse por la cantidad excéntrica superior VU, la cantidad excéntrica inferior VL y las direcciones excéntricas, se hace innecesario usar las inclinaciones de la superficie de asiento superior 38 y la superficie de asiento inferior 40 como parámetros para diseñar el resorte helicoidal de suspensión 10. En consecuencia, puede

10 diseñarse simplemente añadiendo nuevos parámetros de diseño que comprenden la cantidad excéntrica superior VU, la cantidad excéntrica inferior VL, y las direcciones excéntricas, a los parámetros de diseño del resorte helicoidal de referencia 36 cuyo eje de la hélice imaginario AI se usa como el eje de la hélice, el resorte helicoidal de suspensión 10 en el que el eje de reacción del resorte AR se posiciona coincidente con, o suficientemente cerca tanto del eje de entrada de carga AA como del centro de montaje superior CM.

15 Con referencia a las figuras 4A a 4F, y las figuras 5A a 5C, en lo sucesivo en el presente documento se explicarán ejemplos de variantes del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización.

La figura 4A muestra el resorte helicoidal de referencia 36. Las figuras 4B a 4F muestran resortes helicoidales de

20 suspensión 150, 152, 154, 156 y 158 en los que los ajustes de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL son diferentes a los del resorte helicoidal de suspensión que se ha descrito anteriormente 10 (véanse las figuras 1A y 1B).

En el resorte helicoidal de suspensión 10 que se muestra en las figuras 1A y 1B, la cantidad excéntrica superior VU y

25 la cantidad excéntrica inferior VL tienen respectivamente un valor absoluto de más de 0, y tienen respectivamente un valor negativo. Concretamente, tanto la porción de vuelta final superior 32 como la porción de vuelta final inferior 34 del resorte helicoidal de suspensión 10 se desvían hacia dentro de la carrocería del vehículo 30 con respecto al eje de la hélice imaginario AI. Por el contrario, como en los resortes helicoidales de suspensión 150 a 158 que se muestran en las figuras 4B a 4F, ambas de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL

30 pueden tener un valor absoluto de más de "0", o una de ellas puede tener "0". Adicionalmente, tanto la cantidad excéntrica superior VU como la cantidad excéntrica inferior VL pueden tener valores positivos, y una de ellas puede tener un valor positivo o un valor negativo.

Concretamente, como se ha descrito anteriormente, incluso cuando los ajustes de la cantidad excéntrica superior VU

35 y la cantidad excéntrica inferior VL de los resortes helicoidales de suspensión 150 a 158 se hacen diferentes a los del resorte helicoidal de suspensión 10, de la misma manera que en el resorte helicoidal de suspensión 10, ya que los resortes helicoidales de suspensión 150 a 158 tienen respectivamente un ángulo de avance y un paso de cada vuelta, sin incluir las porciones de vuelta finales 32 y 24, y características de resorte fundamentales que son iguales que las del resorte helicoidal de referencia 36. Sin embargo, los resortes helicoidales de suspensión 150 a 158

40 tienen respectivamente un grado de inclinación y una dirección, y una cantidad excéntrica y una dirección excéntrica, del eje de reacción del resorte AR, que son diferentes a los del resorte helicoidal de suspensión 10. En otras palabras, variando el valor absoluto de cada una de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL dentro de un intervalo que incluye "0", y proporcionando una de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL con un valor positivo o un valor negativo, el grado de inclinación y la dirección, y la

45 cantidad y la dirección excéntricas del eje de reacción del resorte AR con respecto al eje de la hélice imaginario AI pueden controlarse dentro de un intervalo suficientemente amplio.

Adicionalmente, el resorte helicoidal de suspensión 10 está diseñado sobre la base de un resorte helicoidal de referencia cilíndrico 36 cuyo diámetro de vuelta de la vuelta completa es sustancialmente constante. Sin embargo, el 50 resorte helicoidal de suspensión de la presente realización puede diseñarse sobre la base de los resortes helicoidales no cilíndricos como se muestran en las figuras 5A a 5C. Más específicamente, el resorte helicoidal de suspensión de la presente realización puede diseñarse basándose en resortes helicoidales de diversas formas que comprenden: un resorte helicoidal con forma de barril 160 que se muestra en la figura 5A y cuya vuelta tiene un diámetro que disminuye gradualmente desde una porción central en dirección axial hacia ambas porciones finales 55 del mismo, un resorte helicoidal con forma de tambor 162 que se muestra en la figura 5B y cuya vuelta tiene un diámetro por vuelta que aumenta gradualmente desde una porción central en dirección axial hacia ambas porciones finales, un resorte helicoidal cónico 164 que se muestra en la figura 5C y cuya vuelta tiene un diámetro por vuelta que aumenta gradualmente desde una porción final axial a la otra porción final axial, un resorte helicoidal estrecho por un lado 166 que se muestra en la figura 5D y en el que se forma una porción ahusada en una porción final axial,

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y un resorte helicoidal con forma de elipse 168 que se muestra en la figura 5E y cuya vuelta se forma en una configuración en sección transversal con forma de elipse o alargada.

Además, cuando el resorte helicoidal de suspensión de la presente realización se diseña basándose en los resortes

5 helicoidales de diversas formas que se han descrito anteriormente 160 a 168, los parámetros de diseño que se añaden nuevamente a los resortes helicoidales 160 a 168 son básicamente la cantidad excéntrica superior VU, la cantidad excéntrica inferior VL y las direcciones excéntricas, por lo que se facilita el diseño de un resorte helicoidal de suspensión en el que el eje de reacción del resorte se posiciona coincidente con, o suficientemente cerca del eje de entrada de carga AA y el centro de montaje superior CM que se muestran en la figura 2.

10 Adicionalmente, en el dispositivo de suspensión 12 de acuerdo con la presente realización, los asientos de resorte 22 y 24 posicionan forzosamente la porción central de vuelta final CU de la porción de vuelta final superior 32 y la porción central de vuelta final CL de la porción de vuelta final inferior 34 del resorte helicoidal de suspensión 10 coincidentes respectivamente con el eje de la hélice imaginario AI. Sin embargo, para que el resorte helicoidal de

15 suspensión 10 genere la fuerza de reacción transversal, el resorte helicoidal de suspensión 10 puede deformarse elásticamente en una dirección en la que el eje de la hélice AC se flexiona para posicionar la porción central de vuelta final CU y la porción central de vuelta final CL cerca del eje de la hélice imaginario AI de la porción de vuelta final inferior 34. Por consiguiente, no se requiere necesariamente que la CU y la CL coincidan con el eje de la hélice imaginario AI.

20 (Método de diseño del resorte helicoidal de suspensión)

En lo sucesivo en el presente documento se explicará un ejemplo de un método de diseño del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización que se estructura como se ha descrito anteriormente. En el 25 diseño del resorte helicoidal de suspensión 10, en primer lugar, se determinará una forma y un tamaño del resorte helicoidal de suspensión 10 usando tal método que se muestra en un diagrama de flujo de la figura 14. Concretamente, con el fin de determinar el tamaño y la forma del resorte helicoidal de suspensión, en las etapas 310 a 318, se asume n conjuntos disponibles (n es un número entero) de una combinación (combinaciones) del tamaño y la forma del resorte helicoidal de suspensión. Posteriormente, en las etapas 320 a 328, se realiza un análisis MEF

30 ajustando las condiciones límite para cada característica (características de resorte) de 1 a n conjuntos de resortes helicoidales de suspensión (cálculo preliminar).

En la etapa 330, los resultados del análisis MEF realizado para cada uno de los 1 a n conjuntos de los resortes helicoidales de suspensión se analizan, y se halla una relación entre un tamaño y una forma del resorte helicoidal de 35 suspensión y las características de resorte, y después se expresa por una ecuación (cálculo de una ecuación recursiva). En la etapa 332 a 334, en base a la ecuación recursiva resultado de la etapa 330, se calculan un tamaño y una forma del resorte helicoidal de suspensión que se estiman para satisfacer las características de resorte requeridas. De obtener así el tamaño y la forma del resorte helicoidal de suspensión, en la etapa 336, se realiza de nuevo el análisis MEF del resorte helicoidal de suspensión que tiene el tamaño y la forma que se calcularon en la 40 etapa 334 (probado). En la etapa 338, si las características de resorte obtenidas a partir del análisis MEF en la etapa 338 satisfacen las características de resorte requeridas, el procesamiento de análisis para obtener la forma y el tamaño del resorte helicoidal de suspensión se completa. Por el contrario, en la etapa 338, si las características de resorte obtenidas a partir del análisis MEF en la etapa 336 no satisfacen las características de resorte requeridas, el procesamiento regresa a la etapa 310, conde, mientras que cambia una combinación del tamaño y la forma

45 estimados del resorte helicoidal de suspensión, se realiza un cálculo repetitivo hasta que pueden obtenerse las características requeridas.

En el procesamiento de análisis mostrado en la figura 14, los datos (datos multi-variable), que se usan para el análisis recursivo en la etapa 330, emplean condiciones de entrada y resultados del análisis MEF. Cuanto mayor es 50 el número de variables objetivo y variables explicativas para constituir los datos multi-variable, mayor es el número de veces de cálculos previos para hacer los datos que se usan para el análisis recursivo. Por lo tanto, en primer lugar, en cuanto a las variables objetivo, se limitan varios tipos de variables objetivo para las que se requieren restricciones especiales, y después se seleccionan entre variables cuantitativas que representan las características de resorte. Por otra parte, en cuanto a las variables explicativas, pueden seleccionarse como variables explicativas

55 las variables cuantitativas, que se han seleccionado entre parámetros de forma y que se supone que afectan a las variables objetivo. Sin embargo, el número de variables explicativas puede ser el mismo que el de las variables objetivo como se describe a continuación.

Se asume que la variable objetivo i yi (i = 1, 2,…, m) en m variables objetivo se expresa por la siguiente ecuación

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recursiva lineal (1) usando n variables explicativas X1 a Xn y n+1 coeficientes recursivos a0i a ani:

imagen1

5 Aquí, suponiendo que un valor objetivo de la variable objetivo i yi es yio, los valores explicativos x1 a xn es una solución de la siguiente ecuación simultánea. Con el fin de proporcionar la ecuación simultánea con una solución única, es una condición necesaria que m = n, es decir, que el número de las variables objetivo y el de las variables explicativas sea el mismo:

imagen2

10 A continuación se explicará un método de control del eje de reacción del resorte (eje de carga AL) del resorte helicoidal de suspensión 10. Aquí, una posición y una inclinación del eje de carga AL puede representarse usando un eje de coordenadas de puntos de intersección del eje de carga AL y las superficies de asiento superiores e inferiores. De acuerdo con esto, se puede pensar en un sistema de eje de coordenadas que se muestra en la figura

15 15. En este sistema de eje de coordenadas, el eje Z representa una dirección de la altura del resorte helicoidal de suspensión, el eje Y representa una dirección de compensación del resorte helicoidal de suspensión, y el eje X representa una dirección que cruza perpendicularmente tanto la dirección de la altura como la dirección de compensación (dirección que corresponde sustancialmente a una dirección frontal y posterior de un vehículo), respectivamente. Aquí, con el fin de facilitar la explicación, se presume que el eje de carga AL debe controlarse

20 únicamente en la dirección de compensación. En consecuencia, se seleccionan dos variables objetivo YU e YL que se muestran en la figura 16.

Como se ha descrito anteriormente, el eje de carga AL del resorte helicoidal de suspensión 10 puede controlarse doblando el eje de la hélice AC (véanse las figuras 1A y 1B) hasta una forma de V a lo largo de la dirección de

25 compensación. En este caso, se estima que una cantidad de flexión del eje de la hélice AC y una cantidad de movimiento del eje de carga AL tienen una relación constante entre las mismas. Por lo tanto, las cantidades de flexión YU e YL del resorte helicoidal mostrado en la figura 17 se usan como las variables explicativas.

Después, suponiendo que las ecuaciones recursivas de YU = A1+B1xVU+C1xVL e YL = A2+B2xVU+C2xVL (A1, A2, B1,

30 B2, C1 y C2: coeficientes recursivos), estas proporcionan un mejor plano de ajuste (la suma restante de cuadrados es mínima) en un punto Pi (YUi, VUi, VLi) y un punto Qi (YLi, V Ui, VLi) (i = 1, 2,…, n) en los sistemas de eje de coordenadas de YU-VUVL e YL-VUVL. Concretamente, puesto que VU, VL, que realmente se supone que forman una superficie curvada, se aproximan para formar un plano VUVL (plano de proyecto) que se muestra en la figura 18, el cálculo previo y el análisis recursivo pueden realizarse dentro de un intervalo cercano a una solución tanto como sea

35 posible. Adicionalmente, en un cálculo recursivo ordinario, se usan más datos para eliminar los valores fuera del límite que puedan afectar al cálculo. Sin embargo, en este caso, puesto que las constantes y las variables son distintas entre sí, si los valores extremos se eliminan, el valor fuera del límite no afecta mucho al cálculo recursivo. Por lo tanto, con el fin de mejorar la precisión recursiva, durante el cálculo previo, es preferible reducir el intervalo del cálculo no aumentando el número de la combinación de VU y VL dentro de un intervalo del cálculo, sino

40 disminuyendo el número de la combinación de VU y VL para cada cálculo previo y después repitiendo el cálculo previo una y otra vez. Específicamente, los valores estimados (VU0, VL0) y los intervalos de error (ΔVU, VL) de una solución se presumen como condiciones iniciales, el cálculo previo se realiza usando las combinaciones enumeradas a continuación (tabla 1), y pueden obtenerse las ecuaciones recursivas. Si la solución no puede calcularse, se supone una ecuación de (VU0, VL0) = (0, 0) como un valor estimado de la solución, el cálculo previo se

45 realiza tomando un rango de error adicional, y las ecuaciones recursivas se determinan.

Tabla 1

VU: VL

1: VU0 VL0

2: VUO-ΔVU VLO+ΔVL

3: VUO-ΔVU VLO-ΔVL

4: VUO+ΔVU VLO-ΔVL

5: VUO+ΔVU VLO+ΔVL

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Después, la solución determinada por la ecuación recursiva simultánea se considera como un valor inicial, el rango de error se hace más pequeño que el anterior, y el cálculo previo se realiza repetidamente. Por consiguiente, una solución que se determina por la ecuación recursiva es como se indica a continuación:

imagen3

Sin embargo,

10

imagen4

Entonces, el análisis MEF se realiza usando esta solución, y se determina satisfagan o no las características de resorte resultado de este análisis las características requeridas.

15 Como se ha descrito anteriormente, debido a una combinación del código de elementos finitos y el método estadístico, puede proporcionarse una forma y un tamaño del resorte helicoidal de suspensión que satisfagan las características requeridas. Por consiguiente, la incorporación de procesamientos estadísticos como se describe en el presente documento en un precontabilizado del análisis MEF facilita a los diseñadores implementar un diseño óptimo del resorte helicoidal de suspensión más fácilmente. Adicionalmente, aquí, el método de diseño del resorte

20 helicoidal de suspensión se ha introducido usando un ejemplo específico sencillo. Sin embargo, si se usan más variables objetivo (características de resorte objetivo) o se requieren más variables explicativas (condiciones de entrada tales como forma del resorte y similares), aunque la selección de variables pueda ser un poco más complicada, puede manejarse de la misma manera que se ha descrito anteriormente.

25 Con referencia a las figuras 19A a 19I a las figuras 21A y 21B, en lo sucesivo en el presente documento se explicarán ejemplos de los resultados del análisis MEF del resorte helicoidal de suspensión. Los ejemplos datos en las figuras 10C y 10G, que se representan en las 19C y 19G respectivamente, son únicamente para referencia y no están dentro del alcance de las reivindicaciones de esta invención. En el diseño del resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente realización, como se ha descrito anteriormente, el resorte helicoidal de suspensión se

30 diseña basándose en el resorte helicoidal de referencia que tiene el eje de la hélice imaginario lineal. Más específicamente, como se muestra en la figura 19E, en un caso en el que se usa un resorte helicoidal de suspensión 10E, en el que la cantidad excéntrica superior VU = O y la cantidad excéntrica inferior VL = O, como el resorte helicoidal de referencia, la cantidad excéntrica superior VU se cambia a una de un valor positivo, 0 y un valor negativo, mientras que la cantidad excéntrica inferior VL se cambia a una de un valor positivo, 0 y un valor negativo.

35 Por consiguiente, los resortes helicoidales de suspensión 10A a 101 pueden considerarse en base a 9 patrones de como se muestra en las figuras 19A a 19I.

En los resortes helicoidales de suspensión 10A a 10I que se muestran en las figuras 19A a 19I, con el fin de facilitar la descripción de los resultados del análisis MEF, la cantidad excéntrica superior VU se ajusta a una de -20 mm,

40 0 mm y 20 mm, mientras que la cantidad excéntrica inferior VL se ajusta a una de -20 mm, 0 mm y 20 mm. Adicionalmente, el punto de flexión PB del eje de la hélice AC se ajusta en una posición que corresponde a la mitad de vueltas totales del resorte helicoidal de suspensión. El análisis MEF se realiza para cada uno de los resortes helicoidales de suspensión 10A a 10I. Los resultados del análisis MEF se muestran como se indica a continuación (tabla 2):

45 Tabla 2

cantidad excéntrica (mm): posición excéntrica de carga (mm)

superior: inferior

VU: VL X Y X Y

10A: -20,0 -20,0 -1,8 19,4 0,7 41,7

10B: -20,0 -20,0 -1,2 5,2 0,2 40,5

10C: -20,0 -20,0 -0,7 -7,6 0,3 37,1

10D: 0,0 0,0 -1,3 15,7 -1,1 28,9

10E: 0,0 0,0 -1,0 2,6 -0,5 25,8

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10F: 0,0 0,0 -0,4 10,5 -0,5 23,4

10G: 20,0 20,0 -2,1 13,3 -2,2 15,8

10H: 20,0 20,0 -0,1 -1,3 -1,2 13,9

10I: 20,0 20,0 0,3 -14,4 -1,0 10,9

objetivo: 12,4 -2,2 0,0 2,0 0,0 18,6

Un plano de coordenadas Y-H de la figura 20 indica los ejes de reacción del resorte ARA a AR1 y un eje de reacción del resorte objetivo ARS de los resortes helicoidales de suspensión 10A a 10I resultado del análisis MEF, respectivamente. Adicionalmente, el plano de coordenadas de la figura 21A muestra los puntos de aplicación de

5 fuerza PUA a PUI y un punto objetivo de aplicación de fuerza PUS sobre las superficies de asiento superiores de los resortes helicoidales de suspensión 10A a 10I resultado del análisis MEF, respectivamente. El plano de coordenadas de la figura 21B muestra los puntos de aplicación de fuerza PLA a PLI, y un punto objetivo de aplicación de fuerza PLS sobre la superficie de asiento inferior de los resortes helicoidales de suspensión 10A a 10I resultado del análisis MEF, respectivamente.

10 Como es evidente a partir de las figuras 20, 21A y 21B, el eje de la hélice del resorte helicoidal de suspensión se dobla hasta una forma de V. Las cantidades excéntrica y las direcciones excéntricas de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL (dirección positiva o dirección negativa) se varían respectivamente. Por consiguiente, una posición y una inclinación del eje de reacción del resorte del resorte helicoidal de suspensión

15 pueden controlarse respectivamente a lo largo de la dirección de compensación. Después, como se ha descrito anteriormente, los resultados del análisis MEF se analizan. Se halla una relación entre el tamaño y la forma del resorte helicoidal de suspensión y las características de resorte, y después se expresa por una ecuación (cálculo de la ecuación recursiva). Por consiguiente, se facilita el diseño del resorte helicoidal de suspensión que tiene las características de resorte requeridas.

20 A continuación, con referencia a las figuras 6 a las figuras 11A y 11B, se hará una descripción de los Ejemplos en los que el resorte helicoidal de suspensión 10 de acuerdo con la presente realización se aplica al dispositivo de suspensión 12.

25 (Ejemplo 1)

En el dispositivo de suspensión 12 que se muestra en la figura 2, siempre que las condiciones, tales como un ancho del neumático de la rueda 44 y similares, sean constantes y una magnitud de la fuerza de reacción de la superficie de la carretera W no cambie notablemente, puede considerarse que una inclinación y una posición del eje de 30 entrada de carga AA no cambian. Asumiendo esto, las figuras 7 a las figuras 11A y 11B muestran respectivamente planos de coordenadas en cuyas posiciones en las que el eje de entrada de carga AA y el eje de reacción del resorte AR pasan a través del asiento de resorte 22 y el asiento de resorte 24 (puntos de aplicación de fuerza). En los planos de coordenadas, un eje transversal representa una dirección frontal y posterior de una carrocería del vehículo 30, y un eje vertical representa una dirección transversal de la carrocería del vehículo 30. Los valores

35 numéricos dados tanto al eje transversal como al eje vertical en cada uno de los planos de coordenadas en las figuras 7 a las figuras 11A y 11B son índices relativos y no representan longitudes reales.

En cada una de las figuras 7 a las figuras 11A y 11B, un punto de aplicación de fuerza al asiento de resorte superior 22 del eje de entrada de carga AA se representa por PAU y un punto de aplicación de fuerza al asiento de resorte 40 inferior 24 se representa por PAL. Adicionalmente, un punto de aplicación de fuerza al asiento de resorte superior 22 del eje de reacción del resorte AR se representa por PRU y un punto de aplicación de fuerza al asiento de resorte inferior 24 es PRL. Aquí, como se muestra en las figuras 7A a 11A, el punto de aplicación de fuerza PAU se sitúa en una posición representada por (-3. 7, 0) del plano de coordenadas, y el centro del asiento de resorte superior 22 es un punto original (0, 0) del plano de coordenadas. Además, como se muestra en las figuras 7B a 11B, el punto de

45 aplicación de fuerza PAL se sitúa en una posición representada por (-37. 3, 0) del plano de coordenadas.

La figura 6 muestra una relación entre las magnitudes de la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL, y el punto de flexión PB, cuya relación hace necesario que correspondan el punto de aplicación de fuerza PRU del eje de reacción del resorte AR y el punto de aplicación de fuerza PAU entre sí en el asiento de resorte 22, y 50 que correspondan el punto de aplicación de fuerza PRL y el punto de aplicación de fuerza PAL entre sí en el asiento de resorte 24. Como se ha descrito anteriormente, la cantidad excéntrica superior VU y la cantidad excéntrica inferior VL, y el punto de flexión PB son parámetros de diseño que se relacionan mutuamente entre sí. Cuando una de la cantidad excéntrica superior e inferior VU y VL, y el punto de flexión PB varía, la otra también varía. Adicionalmente, la relación entre la cantidad excéntrica superior e inferior VU y VL, y el punto de flexión PB se calcula mediante un

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método de elementos finitos conocido basándose en valores de las características de diseño del dispositivo de suspensión 12, y los parámetros de diseño del resorte helicoidal de referencia 36.

Por otra parte, en las figuras 7 a las figuras 11A y 11B, se muestran cinco resortes helicoidales de suspensión 10

5 cada uno de los cuales se fabrica basándose en los resultados de los cálculos en la figura 6 y tiene las cantidades excéntricas VU y VL, y el punto de flexión PB que son diferentes entre sí, y también se muestran los resultados de medición de los puntos de aplicación de fuerza PRU y PRL del eje de reacción del resorte AR de cada uno de los resortes helicoidales de suspensión 10 cuando se montan en el dispositivo de suspensión 12. Aquí, las figuras 7A y 7B muestran un caso del punto de flexión PB = 2,250 punto de inflexión, las figuras 8A y 8B muestran un caso del

10 punto de flexión PB = 2,750 punto de inflexión, las figuras 9A y 9B muestran un caso del punto de flexión PB = 3,250 punto de inflexión, las figuras 10A y 10B muestran un caso del punto de flexión PB = 3,750 punto de inflexión, y las figuras 11A y 11B muestran un caso del punto de flexión PB = 4,250 punto de inflexión.

En las figuras 7A y 7B a las figuras 11A y 11B, con el fin de comprar el resorte helicoidal de referencia 36 con el

15 resorte helicoidal de suspensión 10 de la presente realización, se muestran el punto de aplicación de fuerza PRU' del eje de reacción del resorte AR' en el asiento de resorte 22 y el punto de aplicación de fuerza PRL' del eje de reacción del resorte AR' en el asiento de resorte 24 cuando el resorte helicoidal de referencia 36 está montado en el dispositivo de suspensión 12, y también se muestran los puntos de aplicación de fuerzas PRU y PRL del resorte helicoidal de suspensión 10.

20 Como es evidente a partir de las figuras 7A a 11A, en comparación con el punto de aplicación de fuerza PRU' del resorte helicoidal de referencia 36, el punto de aplicación de fuerzas PRU en el asiento de resorte superior 22 del resorte helicoidal de suspensión 10 que se fabricó basándose en los resultados del cálculo en la figura 6 está lo suficientemente cerca del punto de aplicación de fuerzas PAU del eje de reacción del resorte AR. Como es evidente

25 a partir de las figuras 7B a Fig. 11B, en comparación con PRL' del resorte helicoidal de referencia 36, el punto de aplicación de fuerzas PRL en el asiento de resorte inferior 24 del resorte helicoidal de suspensión 10 que se fabricó basándose en los resultados del cálculo en la figura 6 está lo suficientemente cerca también del punto de aplicación de fuerzas PAL del eje de reacción del resorte AR.

30 Por consiguiente, cuando el resorte helicoidal de suspensión 10 de la presente realización se monta en el dispositivo de suspensión 12, en comparación a cuando el resorte helicoidal de referencia 36 se monta en el dispositivo de suspensión 12, una fuerza transversal WT (véase la figura 3B) que se produce de acuerdo con una diferencia entre el punto de aplicación de fuerza PRU y el punto de aplicación de fuerza PAU y una diferencia entre el punto de aplicación de fuerza PRL y el punto de aplicación de fuerza PAL puede disminuirse mucho o cancelarse. Por

35 consiguiente, puede impedirse eficazmente un aumento de una fricción en el amortiguador 14 debido a la fuerza transversal WT, y puede mejorarse la calidad de conducción del vehículo. Adicionalmente, una diferencia entre la fuerza de reacción de resorte AR y el centro de montaje CM (véase la figura 2) del montaje del puntal 20 puede disminuirse mucho o cancelarse. Por consiguiente, puede impedirse de forma eficaz un deterioro de un rendimiento de dirección debido a una fuerza que actúa forzosamente contra otra fuerza en el montaje del puntal 20.

40 (Ejemplo 2)

En el Ejemplo 1, se ha hecho una descripción de un caso en el que los puntos de aplicación de fuerza PRU' y PRL' del eje de reacción del resorte AR' del resorte helicoidal de suspensión 36 apenas se desvían en la dirección frontal 45 y posterior del vehículo desde los puntos de aplicación de fuerzas PAU y PAL del eje de entrada de carga AA. Mientras tanto, cuando los puntos de aplicación de fuerza PRU' y PRL' del eje de reacción del resorte AR' del resorte helicoidal de suspensión 36 se desvían en la dirección frontal y posterior del vehículo desde los puntos de aplicación de fuerzas PAU y PAL del eje de entrada de carga AA, un momento alrededor del eje del perno de enganche AK (véase la figura 2) como un eje de dirección central se descompensa, deteriorando de este modo la estabilidad de

50 conducción en línea recta del vehículo.

Con el fin de resolver el problema que se ha mencionado anteriormente, en el resorte helicoidal de suspensión 36 que tiene una estructura convencional, con el fin de reducir considerablemente las desviaciones de los puntos de aplicación de fuerza PRU' y PRL' en la dirección frontal y posterior del vehículo desde los puntos de aplicación de 55 fuerzas PAU y PAL, se ha empleado un método en el que una posición terminal de la porción de vuelta final superior y la de la porción de vuelta final inferior del resorte helicoidal de suspensión 36 se optimizan controlando (aumentando/disminuyendo) las vueltas totales T del resorte helicoidal de suspensión 36. En el resorte helicoidal de suspensión 10 que está diseñado basándose en el resorte helicoidal de suspensión 36 que se diseña por el método que se ha descrito anteriormente, la desviación de los puntos de aplicación de fuerza PRU y PRL del resorte

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helicoidal de suspensión 10 en la dirección frontal y posterior del vehículo desde los puntos de aplicación de fuerzas PAU y PAL se hace suficientemente más pequeña.

Sin embargo, en algunos casos, el método de optimización de las posiciones terminales respectivas de las porciones

5 de vuelta finales superiores e inferiores del resorte helicoidal de suspensión 36 controlando las vueltas totales T del resorte helicoidal de suspensión 36 puede causar una desventaja en el resorte helicoidal de suspensión 10 que se desea que se haga compacto. Por lo tanto, en lugar de controlar las vueltas totales T, se desea posicionar los puntos de aplicación de fuerza PRU y PRL del resorte helicoidal de suspensión 10 y los puntos de aplicación de fuerzas PAU y PAL del eje de entrada de carga AA lo suficientemente cerca entre sí.

10 En el Ejemplo 2, con referencia a las figuras 12A y 12B, se explicará un método de diseño y fabricación del resorte helicoidal de suspensión 10 en un caso en el que, sin controlar las vueltas totales T, los puntos de aplicación de fuerza PRU y PRL se posicionan lo suficientemente cerca de los puntos de aplicación de fuerzas PAU y PAL del eje de entrada de carga AA, respectivamente, en la dirección frontal y posterior del vehículo y la dirección transversal del

15 vehículo.

Las figuras 12A y 12B muestran planos de coordenadas, cada uno de los cuales indica posiciones (puntos de aplicación de fuerza) de los asientos de resorte 22 y 24 a través de las que pasan el eje de entrada de carga AA y la fuerza de reacción de resorte AR. En los planos de coordenadas, un eje transversal representa una dirección frontal

20 y posterior de la carrocería del vehículo 30, y un eje vertical representa una dirección transversal de la carrocería del vehículo 30. Adicionalmente, los valores numéricos dados tanto al eje transversal como al eje vertical sobre los planos de coordenadas de las figuras 12A y 12B no representan longitudes reales.

Además, en las figuras 12A y 12B, de la misma manera que en las figuras 7A y 7B a las figuras 11A y 11B, un punto

25 de aplicación de fuerza al asiento de resorte superior 22 y un punto de aplicación de fuerza al asiento de resorte inferior 24, del eje de entrada de carga AA, se representan respectivamente por PAU y PAL. Adicionalmente, un punto de aplicación de fuerza al asiento de resorte superior 22 y un punto de aplicación de fuerza al asiento de resorte inferior 24, del eje de reacción del resorte AR, se representan respectivamente por PRU y PRL. Además, en las figuras 12A y 12B, un punto de aplicación de fuerza en el asiento de resorte superior 22 y un punto de aplicación

30 de fuerza en el asiento de resorte inferior 24 del eje de reacción del resorte AR' en el caso en el que el resorte helicoidal de referencia 36 se monta en el dispositivo de suspensión 12 se representan respectivamente por PRU' y PRL'.

De la misma manera que el resorte helicoidal de suspensión 10 en el Ejemplo 1, el resorte helicoidal de suspensión

35 10 en el Ejemplo 2 también está diseñado basándose en el resorte helicoidal de referencia 36 (véase la figura 1A) en el que el eje de la hélice imaginario AI se usa como eje de la hélice. Sin embargo, puesto que el resorte helicoidal de referencia 36 es el resorte helicoidal que se diseña sin controlar las vueltas totales T, una cantidad de desviación de los puntos de aplicación de fuerza PRU' y PRL' desde los puntos de aplicación de fuerza PAU y PAL en la dirección frontal y posterior del vehículo es relativamente grande y no puede desestimarse. Cuando el resorte helicoidal de

40 referencia 36 se monta en el dispositivo de suspensión 12 (suspensión frontal), existe la posibilidad de dañar la estabilidad de conducción en línea recta del vehículo.

En el Ejemplo 2, cuando el resorte helicoidal de suspensión 10 se diseña basándose en el resorte helicoidal de referencia 36, en primer lugar, se calculan los parámetros para posicionar los puntos de aplicación de fuerza PRU' y 45 PRL' y los puntos de aplicación de fuerza PAU y PAL coincidentes entre sí a lo largo de la dirección transversal del vehículo. De la misma manera que en el Ejemplo 1, entre los parámetros, son parámetros fundamentales una cantidad excéntrica superior VU1, una cantidad excéntrica inferior VL1, y una dirección excéntrica superior DU1 de la superficie de asiento superior 32 y una dirección excéntrica inferior DL1 de la superficie de asiento inferior 34, y también se calcula un punto de flexión PB como parámetro relacionado con estos parámetros considerando una 50 distribución de la tensión del resorte helicoidal de suspensión 10 en el estado comprimido. Con el fin de obtener la cantidad excéntrica superior VU1 y la cantidad excéntrica inferior VL1, y la dirección excéntrica superior DU1 y la dirección excéntrica inferior DL1, el eje de la hélice del resorte helicoidal de referencia 36 se dobla hasta una forma en V con el punto de flexión PB como punto de partida y, como se muestra en la figura 12A, el punto de aplicación de fuerza superior del resorte helicoidal de referencia 36 ("resorte helicoidal intermedio", en lo sucesivo en el

55 presente documento) se desplaza desde PRU' a PRU1 a lo largo de la dirección transversal del vehículo y, como se muestra en la figura 12B, el punto de aplicación de fuerza inferior se desplaza de PRL' a PRL1.

Los puntos de aplicación de fuerza PRU1 y PRL1 del resorte helicoidal de referencia 36 coinciden en teoría con los puntos de aplicación de fuerza PAU y PAL a lo largo de la dirección transversal del vehículo. Por lo tanto, si el resorte

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helicoidal de referencia 36 se monta en el dispositivo de suspensión 12, puesto que el eje de reacción del resorte AR y el eje de entrada de carga AA coinciden entre sí, puede impedirse un aumento de la fricción del amortiguador 14 debido a la fuerza de reacción transversal WT, y puede impedirse una fuerza que actúa forzosamente contra otra fuerza en la porción de cojinete 42 del montaje del puntal 20.

5 Entonces, con el fin de diseñar el resorte helicoidal de suspensión 10 basándose en el resorte helicoidal intermedio, se calculan los parámetros para posicionar los puntos de aplicación de fuerza PRU1 y PRL1' del resorte helicoidal intermedio coincidentes con los puntos de aplicación de fuerza PAU y PAL en la dirección frontal y posterior del vehículo. Entre los parámetros, son parámetros fundamentales una cantidad excéntrica superior VU2 y una cantidad

10 excéntrica inferior VL2, y una dirección excéntrica superior DU2 de la superficie de asiento superior 32 y una dirección excéntrica inferior DL2 de la superficie de asiento inferior 34. Básicamente, se define un valor para un punto de flexión PB, que es el mismo al de cuando el resorte helicoidal intermedio se diseña en base al resorte helicoidal de referencia 36. Con el fin de obtener la cantidad excéntrica superior VU2, la cantidad excéntrica inferior VL2, la dirección excéntrica superior DU2, y la dirección excéntrica inferior DL2, con el punto de flexión PB como punto de

15 partida, el eje de la hélice del resorte helicoidal intermedio se doble en una dirección distinta de una dirección en la que se dobla por primera vez el eje de la hélice del resorte helicoidal intermedio. Por lo tanto, el resorte helicoidal de suspensión 36 se fabrica basándose en el resorte helicoidal intermedio. Como se muestra en la figura 12A, el punto de aplicación de fuerza superior del resorte helicoidal de referencia 36 se desplaza de PRU1 a PAU a lo largo de la dirección transversal del vehículo. Como se muestra en la figura 12B, el punto de aplicación de fuerza inferior se

20 desplaza de PRL1 a PAL. Cuando el resorte helicoidal de suspensión 10 fabricado de este modo se monta en el dispositivo de suspensión 12, un momento alrededor del eje del perno de enganche AK (véase la figura 2) puede estar en un estado en equilibrio, y puede impedirse el deterioro de la estabilidad de conducción en línea recta del vehículo debido a una fuerza de reacción transversal del resorte helicoidal de suspensión 10.

25 En el Ejemplo 2, con el fin de facilitar la explicación del método de diseño del resorte helicoidal de suspensión 36, se ha hecho la descripción en la que el resorte helicoidal intermedio se supone que es un producto intermedio durante un proceso de fabricación entre el resorte helicoidal de referencia y el resorte helicoidal de suspensión 10. Sin embargo, la fabricación del resorte helicoidal intermedio no se requiere necesariamente durante el proceso de fabricación real del resorte helicoidal de suspensión 10. El resorte helicoidal intermedio se presume

30 convenientemente cuando se calculan los parámetros cuando el resorte helicoidal de suspensión se diseña.

Cuando el resorte helicoidal de suspensión 10 se fabrica basándose en el resorte helicoidal de referencia 36, la dirección excéntrica superior del resorte helicoidal de suspensión 10 es una dirección en la que se componen la dirección excéntrica superior DU1 y la dirección excéntrica superior DU2, y la dirección excéntrica inferior del resorte 35 helicoidal de suspensión 10 es una dirección en la que se componen la dirección excéntrica inferior DL1 y la dirección excéntrica inferior DL2. Adicionalmente, la cantidad excéntrica superior y la cantidad excéntrica inferior del resorte helicoidal de suspensión 10 pueden considerarse como una cantidad vector que tiene una dirección y una magnitud. Por lo tanto, como cantidades vector, la dirección excéntrica superior del resorte helicoidal de suspensión 10 es una dirección en la que la dirección excéntrica superior VU1 y la dirección excéntrica superior VU2 se combinan, y la 40 dirección excéntrica inferior del resorte helicoidal de suspensión 10 es una dirección en la que la dirección excéntrica inferior VL1 y la dirección excéntrica inferior VL2 se combinan. Por consiguiente, cuando el resorte helicoidal de suspensión 10 se fabrica realmente, con el fin de obtener la cantidad excéntrica combinada que se hace excéntrica en la dirección excéntrica combinada como se ha descrito anteriormente, el eje de la hélice LC se dobla hasta una forma en V con el punto de flexión PB como punto de partida, y el resorte helicoidal se gira una vez, por lo que el

45 resorte helicoidal de suspensión puede fabricarse. Sin embargo, en un caso en el que el eje de la hélice del resorte helicoidal no puede doblarse tridimensionalmente debido a una restricción de las instalaciones de fabricación o similares, un eje de la hélice lineal se dobla para obtener el resorte helicoidal intermedio y, posteriormente, el eje de la hélice del resorte helicoidal intermedio se dobla adicionalmente en otra dirección, y el resorte helicoidal de suspensión 10 puede fabricarse.

50 Adicionalmente, en el Ejemplo 2, se calculan los parámetros para corresponder los puntos de aplicación de fuerza del resorte helicoidal con PAU y PAL en la dirección transversal del vehículo. Posteriormente, se calculan los parámetros para corresponder los puntos de aplicación de fuerza del resorte helicoidal con PAU y PAL en la dirección frontal y posterior del vehículo. Sin embargo, por el contrario a esto, incluso cuando se calculan los parámetros para

55 corresponder los puntos de aplicación de fuerza del resorte helicoidal con PAU y PAL en la dirección frontal y posterior del vehículo y después, se calculan los parámetros para corresponder los puntos de aplicación de fuerza del resorte helicoidal con PAU y PAL en la dirección transversal del vehículo, sin ningún problema puede diseñarse el resorte helicoidal de suspensión 10 que tiene las mismas características de resorte.

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Disponibilidad industrial

Como se ha descrito anteriormente, el resorte helicoidal de suspensión de acuerdo con la presente invención es adecuado para el dispositivo de suspensión en el que se requiere que el eje de reacción del resorte se posicione 5 coincidente con, o suficientemente cerca del eje de entrada de carga, y se facilita el diseño y la fabricación del resorte helicoidal de suspensión.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un resorte helicoidal de suspensión (36) para su interposición entre un asiento superior (22) y un asiento inferior (24) de un dispositivo de suspensión de tipo puntal (12) para un vehículo,

5 en el que el resorte helicoidal de suspensión (36) está configurado de tal forma que, en un estado expandido, un eje de la hélice (AC) se dobla en forma de V en un punto de flexión (PB) que es una porción que corresponde a una porción de vuelta final (32, 34) de un borne de resorte a la vuelta Résima (R es un número real positivo), en el que tanto la porción del eje de la hélice (AC) del punto de flexión (PB) hacia una porción de vuelta final superior (32) como la porción del eje de la hélice (AC) el punto de flexión hacia una porción de vuelta final inferior (34) son rectas;

10 al menos uno de un centro de una porción de vuelta final superior (32) y un centro de una porción de vuelta final inferior se hace excéntrico en una cantidad excéntrica predeterminada en una dirección excéntrica predeterminada, con respecto a un eje de la hélice imaginario (Al) que es un eje de la hélice supuesto que tiene un ángulo de flexión en el punto de flexión que es 0º, un ángulo de avance de cada una de la porción de vuelta final superior (32) y la porción de vuelta final inferior (34)

15 se establece de tal forma que en el estado expandido cada una de una superficie de asiento superior (38) y una superficie de asiento inferior (40) forme un plano sustancialmente perpendicular al eje de la hélice imaginario, y la dirección excéntrica y la cantidad excéntrica de cada centro de la porción de vuelta final superior (32) y la porción de vuelta final inferior (34) con respecto al eje de la hélice imaginario (Al) se establecen de tal forma que al comprimir el resorte helicoidal (36) en una dirección que, durante el uso, está a lo largo del eje del puntal (AS) del dispositivo

20 de suspensión (12) de manera que el ángulo entre la superficie de asiento superior (38) y el eje de la hélice imaginario (Al) y el ángulo entre la superficie de asiento inferior (40) y el eje de la hélice imaginario (Al) permanezcan invariables, y la dirección de un eje de reacción del resorte (AR) del resorte helicoidal (36) esté lo suficientemente cerca de la dirección del eje de entrada de carga (AA) que, durante el uso, es un eje de una entrada de carga al dispositivo de suspensión.

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