ES2904698T3 - Vehículo automóvil de carretera acoplable con suspensión y dirección compacta - Google Patents
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Abstract
Vehículo automóvil (1) de carretera acoplable que incluye: - un tren de ruedas delanteras que incluye dos ruedas (3) y un tren de ruedas traseras que incluye al menos una rueda (4); - un chasis que incluye una parte delantera (7), sobre la que está montado el tren de ruedas delanteras, y una parte trasera (8), sobre la que está montado el tren de ruedas traseras; - un dispositivo (9) de articulación, interpuesto entre las partes delantera (7) y trasera (8) del chasis, y que permite que la parte delantera (7) pivote con respecto a la parte trasera (8) alrededor de un eje de articulación normal a un plano de rodadura del vehículo (1); - un dispositivo de dirección capaz de modificar el ángulo de giro de las dos ruedas (3) del tren delantero, pudiendo accionarse este dispositivo de dirección independientemente del dispositivo (9) de articulación; - acoplamientos delanteros (5) y trasero (11), situados respectivamente en la parte delantera y trasera del vehículo (1); siendo desplazable, alternativamente, el acoplamiento delantero (5) entre: - una posición acoplada, en la que este acoplamiento delantero coopera con un acoplamiento trasero, idéntico al acoplamiento trasero (11) de este vehículo (1) y situado en otro vehículo, para unirse mecánicamente, sin ningún grado de libertad de giro en guiñada, estos vehículos entre sí, y para alinear la parte delantera de este vehículo con la parte trasera del otro vehículo; y - una posición desacoplada, en la que estos vehículos están separados uno de otro; siendo desplazable, alternativamente, el acoplamiento trasero (11) entre: - una posición acoplada, en la que este acoplamiento trasero coopera con un acoplamiento delantero, idéntico al acoplamiento delantero (5) de este vehículo (1) y situado en otro vehículo, para unir mecánicamente, sin ningún grado de libertad de giro en guiñada, estos vehículos entre sí, y para alinear la parte trasera de este vehículo con la parte delantera del otro vehículo; y - una posición desacoplada, en la que estos vehículos están separados uno de otro, siendo definido un cilindro de ruedas (15) como la forma geométrica cilíndrica que envuelve las dos ruedas delanteras (3) cuando no están giradas y extendiéndose transversalmente entre las dos ruedas delanteras (3), caracterizado por que: - la parte delantera (7) del chasis comprende una viga (12) de chasis que se extiende paralela al eje (16) del cilindro de ruedas (15) y dispuesta detrás de las ruedas delanteras (3), fuera del cilindro de ruedas (15); - el acoplamiento delantero (5) incluye un módulo (18) de acoplamiento rígido en guiñada montado en la viga (12) de chasis entre las dos ruedas delanteras (3), teniendo este módulo (18) un eje (21) de acoplamiento sustancialmente coaxial al cilindro de ruedas (15); - el vehículo (1) incluye, para cada rueda delantera (3): - un brazo (22) de suspensión montado en la viga (12) de chasis y que rodea el cilindro de ruedas (15) por encima; - una bieleta (31) de control del dispositivo de dirección que controla el giro de la rueda para modificar el ángulo de giro de la rueda, estando esta bieleta (31) situada encima del cilindro de ruedas (15).
Description
DESCRIPCIÓN
Vehículo automóvil de carretera acoplable con suspensión y dirección compacta
La invención se refiere a un vehículo automóvil de carretera acoplable. La invención también se refiere a un convoy de automóviles de carretera formado por varios de estos vehículos.
Se conocen vehículos automóviles de carretera articulados capaces de acoplarse entre sí mediante acoplamientos sin un grado de libertad en la rotación de guiñada para formar convoyes de carretera de automóviles con trayectoria de una sola traza. Un convoy de este tipo es apto para ser pilotado por un solo conductor. El documento EP2964512 describe un ejemplo de tales vehículos para un sistema de movilidad urbana.
Estos vehículos incluyen típicamente:
- un tren de ruedas delanteras que incluye dos ruedas y un tren de ruedas traseras que incluye al menos una rueda;
- un chasis que incluye una parte delantera en la que se monta el tren de ruedas delanteras y una parte trasera en la que se monta el tren de ruedas traseras;
- un dispositivo de articulación, interpuesto entre las partes delantera y trasera del chasis, y que permite que la parte delantera pivote con respecto a la parte trasera alrededor de un eje de articulación normal a un plano de rodadura del vehículo;
- un dispositivo de dirección capaz de modificar el ángulo de giro de las dos ruedas del tren delantero, pudiendo este dispositivo de dirección ser accionado independientemente del dispositivo de articulación;
- acoplamientos delantero y trasero, situados respectivamente en la parte delantera y trasera del vehículo;
siendo desplazable el acoplamiento delantero, alternativamente, entre:
- una posición acoplada, en el que este acoplamiento delantero coopera con un acoplamiento trasero, idéntico al acoplamiento trasero de este vehículo y situado en otro vehículo, para unir mecánicamente, sin ningún grado de libertad en rotación de guiñada, estos vehículos entre sí, y alinear la parte delantera de ese vehículo con la parte trasera del otro vehículo, y
- una posición desacoplada, en la que estos vehículos están separados entre sí,
siendo el acoplamiento trasero desplazable, alternativamente, entre:
- una posición acoplada, en la que este acoplamiento trasero coopera con un acoplamiento delantero, idéntico al acoplamiento delantero de este vehículo y situados en otro vehículo, para unir mecánicamente, sin ningún grado de libertad en rotación de guiñada, estos vehículos entre sí y alinear la parte trasera de ese vehículo con la parte delantera del otro vehículo, y
- una posición desacoplada, en la que estos vehículos están separados entre sí.
En la presente descripción y las reivindicaciones, los términos "delantero" y "trasero" se refieren a la dirección normal de desplazamiento del vehículo. El término "dirección longitudinal" se refiere a la dirección de desplazamiento del vehículo y el término "dirección transversal" se refiere a la dirección perpendicular a esta última y paralela al suelo.
La compacidad es una característica buscada para este tipo de vehículos urbanos, porque cuanto más compacto es el vehículo, más maniobrable es en un entorno urbano, ya sea solo o en acoplamiento. Sin embargo, cuando un vehículo de este tipo está provisto de dos ruedas en la parte delantera, lo que es interesante para su adherencia a la carretera, esta compacidad durante el acoplamiento es difícil de obtener.
En esta descripción, se denomina "vehículo articulado" un vehículo automóvil que incluye el dispositivo de articulación.
Por giro de guiñada se entiende aquí un movimiento de giro únicamente alrededor de un eje perpendicular al plano de rodadura del vehículo. El plano de rodadura de un vehículo se define como el plano que pasa por las superficies de contacto entre las ruedas del vehículo y la carretera por la que circula este vehículo.
El acoplamiento se dice que no tiene grado de libertad si, cuando dos acoplamientos delantero y trasero están acoplados entre sí, el ángulo de rotación máximo de guiñada de estos acoplamientos uno con respecto al otro debido a holguras mecánicas es de menos de 10° o de 5° o de 3° o de 2°.
El objeto de la invención es mejorar los vehículos acoplables del estado de la técnica.
Con este fin, la invención se refiere a un vehículo automóvil de carretera acoplable como se describió anteriormente en el que un cilindro de ruedas se define como la forma geométrica cilíndrica que envuelve las dos ruedas delanteras cuando no están giradas y que se extiende transversalmente entre las dos ruedas delanteras, y en el cual:
• la parte delantera del chasis incluye una viga de chasis que se extiende paralela al eje del cilindro de ruedas y está dispuesta detrás de las ruedas delanteras, fuera del cilindro de ruedas;
• el acoplamiento delantero incluye un módulo de acoplamiento rígido en guiñada montado en la viga de chasis, entre las dos ruedas delanteras, teniendo este módulo un eje de acoplamiento sustancialmente coaxial con el cilindro de ruedas;
• el vehículo incluye, para cada rueda delantera:
- un brazo de suspensión montado en la viga de chasis y que rodea el cilindro de ruedas por encima;
- una bieleta (31) de control del dispositivo de dirección que controla la acción de pivote de la rueda para modificar el ángulo de giro de la rueda, estando esta bieleta situada encima del cilindro de ruedas.
El "cilindro de ruedas" se define, en la presente descripción y en las reivindicaciones, como una forma geométrica que envuelve las dos ruedas delanteras, cuando no están giradas. Por tanto, el cilindro de ruedas es un cilindro cuyas dos bases son discos, cada uno tangente al flanco exterior de una rueda delantera no dirigida. La curva directriz del cilindro de ruedas es la proyección del contorno de una rueda delantera no girada en un plano perpendicular al eje que conecta los ejes de rotación de las ruedas delanteras. Por tanto, el cilindro de ruedas puede tener diferentes configuraciones dependiendo del montaje de las ruedas delanteras. Por ejemplo, en los casos más comunes:
- cuando las ruedas delanteras son paralelas, es decir, cuando no presentan inclinación del eje, el cilindro de ruedas es un cilindro circular recto, cada base del cual es un disco que delimita el canto exterior de una rueda delantera, del mismo diámetro que la rueda, cuya curva directriz es un círculo del mismo diámetro que las ruedas, y cuyas generatrices se extienden en dirección transversal, entre las dos ruedas;
- cuando las ruedas delanteras presentan un ángulo de inclinación del eje, el cilindro de ruedas es entonces un cilindro con curva directriz elipsoidal, cada base de la cual es un disco que delimita el canto exterior de una rueda delantera, del mismo diámetro que la rueda, cuya curva directriz es una elipse (la proyección del contorno de una rueda delantera no dirigida en un plano perpendicular al eje que conecta los ejes de rotación de las ruedas delanteras), y cuyas generatrices se extienden en la dirección transversal, entre las dos ruedas .
Alternativamente, las bases del cilindro de ruedas están espaciadas a 5 cm del flanco de cada rueda delantera.
El hecho para un brazo de suspensión de rodear el cilindro de ruedas significa que el brazo de suspensión conecta la viga de chasis a la zona situada sobre la rueda, sin entrar en el cilindro de ruedas.
El hecho para una bieleta de dirección, de pasar por encima del cilindro de ruedas significa que la bieleta pasa por una zona ubicada:
- por encima de un plano paralelo al plano de rodadura del vehículo y que pasa por el eje del cilindro de ruedas;
- fuera del cilindro de ruedas.
El vehículo según la invención tiene una mayor compacidad, aunque está provisto de dos ruedas en la parte delantera. Cuando dos de estos vehículos están acoplados, las ruedas traseras del vehículo delantero se insertan en el medio y paralelas a las ruedas delanteras del vehículo trasero. La invención permite mantener este conjunto lo más cerca posible del chasis, al tiempo que permite que las ruedas delanteras pivoten para asegurar la función del dispositivo de dirección del vehículo trasero, incluso cuando están acoplados.
Según otro aspecto, la invención también se refiere a un convoy de automóviles de carretera que comprende al menos dos vehículos automóviles de carretera acoplados, tales como los descritos anteriormente, estando estos vehículos acoplados dos a dos mediante los respectivos acoplamientos delanteros y traseros de estos vehículos.
El vehículo según la invención puede incluir las siguientes características adicionales, solas o en combinación:
- la viga de chasis tiene una dimensión, en la dirección transversal del vehículo, mayor que la dimensión, en esta dirección transversal, del módulo de acoplamiento rígido en guiñada;
- la viga de chasis se extiende, en la dirección transversal, a cada lado del módulo de acoplamiento rígido en guiñada hasta que llega enfrente de la banda de rodadura de cada rueda delantera;
- cada brazo de suspensión está dispuesto enfrente de la banda de rodadura de la rueda delantera correspondiente;
- el dispositivo de dirección incluye para cada rueda delantera, una palanca de dirección solidaria con el giro de la rueda y conectada por una rótula a la bieleta de control, estando dicha rótula situada fuera del cilindro de ruedas y sobre la parte superior del cilindro de ruedas;
- cada brazo de suspensión incluye, en su extremo opuesto a la viga de chasis, dos bridas en forma de mordaza, extendiéndose un pivote del dispositivo de dirección entre las dos bridas y estando la palanca de dirección dispuesta entre las dos bridas;
- cada palanca de dirección está dispuesta enfrente de la banda de rodadura de la rueda delantera correspondiente; - el módulo de acoplamiento rígido en guiñada incluye dos puntos de acoplamiento que definen un eje de acoplamiento paralelo a la viga de chasis;
- el eje de acoplamiento está contenido en un cilindro de 30 centímetros de diámetro coaxial con el cilindro de ruedas;
- el vehículo incluye una barra estabilizadora que conecta los dos brazos de suspensión y se extiende paralela a la viga de chasis;
- el brazo de suspensión está acodado para rodear el cilindro de ruedas por encima;
- cada brazo de suspensión está montado de forma giratoria en la viga de chasis según un eje paralelo al eje del cilindro de ruedas;
- cada brazo de suspensión incluye una extensión que se extiende desde la parte superior del cilindro de ruedas hacia el cubo de la rueda delantera correspondiente, a lo largo del flanco de la rueda delantera correspondiente, en la dirección del pivote de la rueda;
- cada brazo de suspensión está montado fijo en la viga de chasis.
Las características adicionales mencionadas anteriormente tienen las siguientes ventajas en particular:
- las dimensiones relativas, según la dirección transversal, de la viga de chasis y del módulo de acoplamiento rígido en guiñada permiten una configuración más compacta;
- el hecho para la viga de chasis de encontrarse enfrente de la banda de rodadura de cada rueda delantera permite prever un dispositivo de suspensión y un dispositivo de dirección liberando espacio para el encaje de las ruedas traseras del vehículo de delante, durante el acoplamiento entre varios vehículos, lo que sucede cuando los brazos y/o elementos del dispositivo de dirección de suspensión están dispuestos enfrente de la banda de rodadura de la rueda correspondiente, y/o por encima del cilindro de rueda, fuera del cilindro de rueda;
- las bridas en forma de mordaza de los brazos de suspensión permiten un guiado confiable y preciso de los elementos que aseguran la dirección, y un refuerzo de los elementos que aseguran la suspensión, todo mientras se garantiza un volumen mínimo;
- el módulo de acoplamiento rígido en guiñada, cuando incluye dos puntos de acoplamiento, permite un encaje compacto del tren de ruedas delanteras con el tren de ruedas traseras de otro vehículo;
- la barra estabilizadora tiene una función de estabilización clásica al crear una conexión entre las suspensiones delanteras, y su recorrido paralelo a la viga de chasis libera el espacio del cilindro de ruedas;
- el brazo de suspensión acodado permite una realización simple y eficiente para rodear el cilindro de ruedas por encima;
- la configuración en la que cada brazo de suspensión está montado móvil en rotación sobre la viga de chasis permite la realización de una suspensión eficiente, mediante la conexión del brazo de suspensión a la viga de chasis, directa o indirectamente, por la interposición de un resorte-amortiguador combinado entre estos elementos; - la extensión del brazo de suspensión permite realizar la función de dirección mediante un pivote o una mangueta colocado lo más cerca posible del cubo de la rueda;
- alternativamente, un brazo de suspensión montado fijo en la viga de chasis permite que las funciones de suspensión y dirección sean realizadas por un dispositivo telescópico;
- las ruedas traseras tienen sustancialmente el mismo diámetro que las ruedas delanteras;
- alternativamente, las ruedas traseras pueden tener un diámetro entre 0,5 y 1,5 veces el diámetro de las ruedas delanteras.
Ahora se describirá un ejemplo de realización preferido de la invención con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 representa en perspectiva un vehículo según la invención;
La figura 2 es una vista esquemática, desde arriba, de la estructura del vehículo de la figura 1;
La figura 3 es una vista similar a la figura 2 que muestra las posibilidades de articulación y dirección del vehículo; La figura 4 representa un convoy de automóviles de carretera compuesto por vehículos como el de la figura 1; La figura 5 es una vista esquemática, desde arriba, de la estructura del convoy de la figura 4;
La figura 6 ilustra un primer modo de realización de la invención;
La figura 7 ilustra un segundo modo de realización de la invención;
La figura 8 ilustra un tercer modo de realización de la invención;
La figura 9 ilustra un cuarto modo de realización de la invención;
Las figuras 10 y 11 ilustran un quinto modo de realización de la invención;
La figura 12 ilustra un sexto modo de realización de la invención;
La figura 13 ilustra una variante del sexto modo de realización.
En estas figuras, se utilizan las mismas referencias para designar los mismos elementos.
En el resto de esta descripción, las características y funciones que son bien conocidas por los expertos en la técnica no se describen en detalle.
La figura 1 muestra en perspectiva un vehículo automóvil 1 de carretera acoplable. Este vehículo es similar al descrito en la solicitud EP2964512. Por tanto, en lo sucesivo, sólo se describirán con detalle los detalles técnicos necesarios para la comprensión de la invención.
El vehículo 1 tiene un habitáculo 2, dos ruedas delanteras 3 y dos ruedas traseras 4. En la parte delantera del vehículo 1, en la posición central, está dispuesto un acoplamiento delantero 5 destinado a acoplar este vehículo a la parte trasera de un vehículo compatible. El vehículo 1 incluye a tal efecto, a cada lado del acoplamiento 5, alojamientos 6 destinados a recibir las ruedas traseras del vehículo de delante en caso de acoplamiento.
En el presente ejemplo, las dos ruedas traseras 4 no son directrices mientras que las dos ruedas delanteras 3 son directrices para dirigir el vehículo 1 cuando circula o para corregir su trayectoria cuando forma parte de un acoplamiento. Las ruedas directrices se pueden girar pivotando alrededor de un eje. Las ruedas no directrices no se pueden girar y, por lo tanto, están permanentemente en una posición no girada.
La figura 2 representa esquemáticamente la estructura del vehículo 1 visto desde arriba.
En este ejemplo, este vehículo 1 incluye
- un tren de ruedas delanteras que incluye las dos ruedas delanteras 3;
- un tren de ruedas traseras que incluye las dos ruedas traseras 4;
- un chasis, que incluye una parte delantera 7 y una parte trasera 8;
- un dispositivo 9 de articulación;
- un dispositivo 10 de dirección (mostrado esquemáticamente en las figuras 2 y 3);
- un acoplamiento delantero 5 y un acoplamiento trasero 11;
- uno o más motores, tales como motores eléctricos, capaces de propulsar el vehículo 1, y preferiblemente alojados en el cubo de las ruedas delanteras 3 y/o traseras 4 para optimizar el tamaño.
El habitáculo 2 está montado en la parte delantera 7 del chasis.
En la presente descripción y las reivindicaciones, los términos "delantero" y "trasero" se refieren al vehículo 1 en su sentido de marcha hacia delante, según la flecha 51 de la figura 2. La dirección longitudinal del vehículo 1 es la
dirección de la flecha 51 y la dirección transversal del vehículo 1, marcada por la flecha 52, es la dirección horizontal que es perpendicular a la dirección longitudinal.
Las expresiones relativas tales como "debajo", "encima", "por debajo", "por encima", ''horizontalmente'', ''verticalmente'' se refieren al vehículo 1 cuando está en la posición normal, situado sobre una carretera horizontal.
Un "cilindro de ruedas" 15 también se define como una forma geométrica que envuelve las dos ruedas delanteras 3, cuando no están giradas. El cilindro de ruedas 15 es un cilindro cuya base es un disco que delimita el borde exterior de cada rueda delantera 3, del mismo diámetro que estas ruedas 3, cuya curva directriz es la proyección del contorno de la rueda sobre un plano perpendicular al eje que conecta los dos ejes de las ruedas delanteras 3, y cuyas generatrices se extienden en la dirección transversal, entre las dos ruedas. El presente ejemplo descrito se refiere al caso más simple: las ruedas delanteras no tienen un ángulo de inclinación del eje y el cilindro de ruedas es un cilindro circular recto.
El acopamiento delantero 5 y el dispositivo 10 de dirección están montados en la parte delantera 7 que también incluye una viga 12 de chasis. La viga 12 de chasis se extiende en la dirección transversal del vehículo 1, siendo así paralela al eje 16 del cilindro de ruedas 15. La viga 12 de chasis tiene una dimensión, según la dirección transversal, mayor que la dimensión, según la dirección transversal, del acoplamiento delantero 5 y, preferentemente, se extiende hasta que llega frente a la banda de rodadura de cada rueda delantera 3.
La longitud (según la dirección transversal) de la viga 12 de chasis es, en el presente ejemplo, sustancialmente igual a la longitud (también según la dirección transversal) del cilindro de ruedas 15.
La expresión "enfrente de la banda de rodadura de la rueda" designa cualquier zona situada fuera de la rueda y dentro de un espacio delimitado por dos planos tangentes cada uno a un flanco de la rueda.
El dispositivo 9 de articulación solidariza las dos partes delanteras 7 y trasera 8 de manera no desmontable, permitiendo que pivote una con respecto a la otra alrededor de un eje, llamado de articulación, normal a un plano de rodadura del vehículo 1 con el fin de modificar un ángulo 0 de articulación (figura 3) del vehículo 1.
El vehículo 1 está provisto de los dispositivos mecánicos y activadores necesarios para controlar el giro de las partes delantera 7 y trasera 8 alrededor del eje de articulación, y también para bloquearlas en una determinada posición angular.
En la configuración de la figura 2, las partes delanteras 7 y trasera 8 están alineadas a lo largo del eje longitudinal y las ruedas delanteras 3 no están giradas. El vehículo 1 en esta configuración puede circular en línea recta.
Se dice que las ruedas del vehículo 1 no están giradas cuando están alineadas entre sí en una posición tal como un vehículo automóvil, idéntico al vehículo, pero en el que el dispositivo 9 de articulación es reemplazado por una conexión rígida que impide cualquier movimiento de las partes delantera 7 y trasera 8 una con respecto a la otra, es capaz de desplazarse en línea recta.
La figura 3 muestra el vehículo 1 según la misma vista esquemática que la figura 2 y muestra:
- las partes delanteras 7 y trasera 8 que forman un ángulo 0 de articulación gracias al dispositivo 9 de articulación;
- las ruedas delanteras 3 que forman respectivamente un ángulo j1 de dirección y un ángulo j2.
Los acoplamientos delanteros 5 y trasero 11 están situados, respectivamente, en la parte delantera y trasera del vehículo 1.
Aquí, estos acoplamientos 5, 11 están situados, respectivamente, en la parte delantera 7 y trasera 8 del chasis, sin ningún grado de libertad en la rotación en guiñada.
El acoplamiento delantero 5 es desplazable, alternativamente, entre una posición acoplada y una posición desacoplada. En su posición acoplada, el acoplamiento 5 coopera con el acoplamiento trasero de otro vehículo, idéntico o compatible, para sujetar mecánicamente los vehículos. En la posición acoplada, la parte delantera 7 del vehículo 1 está conectada mecánicamente, sin ningún grado de libertad en rotación en guiñada, a la parte trasera del chasis del otro vehículo.
El acoplamiento delantero 5 incluye a este fin un módulo 18 de acoplamiento rígido en guiñada montado en la viga 12 de chasis. El módulo 18 de acoplamiento rígido en guiñada comprende dos uniones 19 para cooperar con el acoplamiento trasero 11 de otro vehículo. Las dos uniones 19 forman dos puntos de acoplamiento que están separados a lo largo del eje transversal y garantizan que el acoplamiento tenga lugar sin un grado de libertad en guiñada. El módulo 18, de hecho, debe tener al menos dos de estos puntos de acoplamiento que se pueden realizar de varias maneras, tales como por ejemplo una única superficie de apoyo vertical y que se extiende según la dirección transversal, dos bridas de un brazo de acoplamiento o, como en el presente ejemplo, mediante dos uniones 19 asociadas con una superficie 20 de apoyo. El módulo 18 puede consistir ventajosamente en un acoplamiento conocido
en la industria ferroviaria con el nombre de "acoplamiento Scharfenberg". Los puntos de acoplamiento, formados en el presente ejemplo por las uniones 19, están alineados según un eje 21 de acoplamiento que es sustancialmente coaxial con el cilindro de ruedas 15.
El eje de acoplamiento 21 se considera aquí coaxial con el cilindro de ruedas 15 cuando está contenido en un cilindro coaxial con el cilindro de ruedas 15 y con un diámetro de 30 centímetros.
En la posición desacoplada, los dos vehículos están separados entre sí y pueden desplazarse libremente de forma independiente.
De manera similar, el acoplamiento trasero 11 es desplazable, alternativamente, entre una posición acoplada y una posición desacoplada. En su posición acoplada, el acoplamiento trasero 11 coopera con el acoplamiento delantero de otro vehículo, idéntico o compatible, para unir mecánicamente estos vehículos. Para ello, los acoplamientos delanteros 5 y trasero 11 son compatibles.
La figura 4 representa un convoy 53 de automóviles de carretera formado por tres vehículos 1 acoplados gracias a sus respectivos acoplamientos delantero 5 y trasero 11. Este convoy 53 también está representado en la figura 5, visto desde arriba en una vista esquemática donde se ve la estructura del chasis y que muestra el posible trabajo de los dispositivos 9 de articulación y de los dispositivos de dirección. Las ruedas delanteras 3 se muestran no giradas en el primer vehículo 1A del convoy, mientras que las ruedas delanteras 3 de los otros dos vehículos 1B, 1C se representan giradas, lo que es posible durante la rodadura o la maniobra, por el conductor o por un dispositivo de servo asistencia. Tanto si un vehículo está en cabeza, como en el centro o al final del convoy, puede girar sus ruedas delanteras o, por el contrario, mantenerlas no giradas, siendo posibles todas las combinaciones.
En el presente ejemplo, las ruedas delanteras 3 y las ruedas traseras 4 de los vehículos tienen sustancialmente el mismo diámetro. Cuando dos vehículos están encajados, las ruedas traseras 4 del vehículo delantero vienen a colocarse sustancialmente en el cilindro de ruedas 15 del vehículo trasero.
El vehículo 1 también incluye un dispositivo de suspensión.
Se describirán ahora diferentes modos de realización del dispositivo de suspensión y del dispositivo de dirección con referencia a las figuras 6 a 13. En estas figuras, los elementos con la misma función llevan el mismo número de un modo de realización al otro.
La figura 6 ilustra un primer modo de realización. Esta vista representa la rueda delantera izquierda 3 del vehículo 1 y muestra su conexión con la parte delantera 7 del chasis. La rueda delantera derecha del vehículo incorpora simétricamente los mismos elementos.
Según este primer modo de realización, el vehículo 1 comprende una viga 12 de chasis, que se extiende en la dirección transversal hasta enfrente de la banda de rodadura de la rueda 3, así como un brazo 22 de suspensión montado móvil en rotación a lo largo de un eje transversal en la viga 12 de chasis.
El brazo 22 de suspensión está realizado aquí mediante una chapa plegada y perforada que constituye una viga rígida que soporta los esfuerzos de suspensión. Está conectado a la viga 12 por dos cojinetes 23 que le permiten el movimiento vertical necesario para el trabajo de la suspensión.
La viga 12 de chasis es solidaria de una estructura 24 de chasis que incluye vigas adicionales 25 paralelas a la viga de chasis e interconectadas por un montante 26 situado en el extremo transversal de las vigas 24, 25, es decir, enfrente de la banda de rodadura de la rueda 3.
El brazo 22 de suspensión también está conectado al montante 26 mediante un resorte amortiguador 26 combinado convencional.
El dispositivo de suspensión incluye además una horquilla 28 conectada por un pivote 29 al brazo 22 de suspensión, en su extremo opuesto a los cojinetes 23. En el presente ejemplo, el pivote 29 es sustancialmente vertical. Este pivote permite el giro de la rueda 3 y contribuye al funcionamiento del dispositivo de dirección. La horquilla 28 está, en su otro extremo, conectada al cubo de la rueda 3. Para simplificar la figura, no se ha mostrado la llanta de la rueda 3.
Opcionalmente, se puede disponer un motor eléctrico en la rueda 3 y/o, como se muestra en la figura 6, también se puede disponer un dispositivo 30 de frenado en la rueda 3.
El dispositivo de dirección incluye además una bieleta 31 de control conectada, por una rótula 33, a una palanca 32 de dirección que es solidaria de la horquilla 28. La bieleta 31 de control está conectada, por su extremo opuesto a la rótula 33, a una cremallera de dirección convencional (no mostrada) que engrana con el volante del vehículo y/u otro dispositivo de control, como un activador. El desplazamiento en la dirección transversal de la bieleta 31 de control, provocado por el conductor del vehículo o por un dispositivo de asistencia, controla por lo tanto la dirección de la rueda 3.
La figura 7 ilustra un segundo modo de realización de la invención. Como antes, esta figura muestra la rueda delantera izquierda del vehículo 1.
Según este segundo modo de realización, la viga 12 de chasis está en una posición más baja que en el modo de realización anterior, se extiende sustancialmente en el mismo plano horizontal que el cubo de la rueda 3. Esta viga 12 de chasis se extiende en la dirección transversal, hasta que se sitúa enfrente de la banda de rodadura de la rueda 3. En esta zona enfrentada a la banda de rodadura de la rueda 3, la viga de chasis comprende cojinetes 23 que permiten el montaje de un brazo 22 de suspensión al mismo tiempo que le permiten un movimiento vertical. En el presente ejemplo, los cojinetes 23 tienen un eje de articulación sustancialmente transversal.
El brazo 22 de suspensión tiene aquí una forma acodada. Por su parte formando un ángulo, se une a una viga adicional 25 de la estructura 24 de chasis.
Por su extremo opuesto a los cojinetes 23, el brazo 22 de suspensión está conectado, mediante un pivote 29, a una horquilla 34 de un solo brazo que se extiende por un lado de la rueda 3 en dirección del cubo de la rueda 3. En el ejemplo de la figura 7, la horquilla 34 de un solo brazo se extiende sobre el flanco interno de la rueda 3. Alternativamente, puede extenderse sobre el flanco exterior de la rueda, liberando así completamente el cilindro de ruedas de cualquier componente de suspensión y dirección.
La horquilla 34 de un solo brazo incluye, cerca del pivote 29, una palanca 32 de dirección unida por una rótula 33 a una bieleta 31 de control para el dispositivo de dirección, como en el modo de realización anterior.
El dispositivo de suspensión incluye además una barra estabilizadora 35 fijada, por uno de sus extremos, sobre el brazo 22 de suspensión. La barra estabilizadora se extiende en la dirección transversal, a lo largo de la viga de chasis, y está fijada, por su otro extremo, en el brazo de suspensión del otro lado del vehículo, el que coopera con la rueda delantera derecha (no representada en la figura 7).
La figura 8 ilustra un tercer modo de realización de la invención. Este modo de realización es similar al segundo modo de realización. Un brazo 22 de suspensión acodado rodea el cilindro de ruedas 15 con, en uno de sus extremos, unos pivotes 29 para su fijación a la viga 12 de chasis, y en el otro de sus extremos, un pivote 29 para su fijación a una horquilla 34 de un solo brazo. También están presentes una barra estabilizadora 35 y una bieleta 31 de control de dirección.
Según este tercer modo de realización, el brazo 22 de suspensión tiene dos bridas 36 en forma de mordaza al nivel del pivote 29 de manera que este último se extiende entre las dos bridas 36.
El espacio entre las dos bridas 36 se utiliza para alojar y proteger la palanca 32 de dirección. El pivote 29 sustancialmente vertical, de mayor longitud, también permite un guiado a lo largo de la rotación de la horquilla 34 de un solo brazo, que es más fiable y más preciso.
El brazo 22 de suspensión se refuerza por la presencia de las bridas 36, en particular al nivel de su fijación al resorte amortiguador 27 combinado.
En el primer segundo, y tercer modo de realización, el brazo 22 de suspensión rodea el cilindro de ruedas 15 (mostrado esquemáticamente en líneas de puntos en la figura 6), mientras que la bieleta 31 de control se encuentra por encima del cilindro de ruedas 15. Más específicamente en estos modos de realización, el brazo 22 de suspensión rodea la rueda delantera 3 mientras permanece enfrentado con la banda de rodadura de la rueda 3, cuando no está dirigida. Además, en estos modos de realización, la rótula 33 que conecta la bieleta 31 y la palanca 32 también está enfrentada a la banda de rodadura de la rueda 3.
La figura 9 ilustra un cuarto modo de realización de la invención. La figura 9 es una vista despiezada de la rueda delantera derecha de un vehículo 1, de su dispositivo de suspensión y de su dispositivo de dirección.
En este modo de realización, un brazo 22 de suspensión está dispuesto enfrente de la banda de rodadura de la rueda 3 y contornea el cilindro de ruedas 15 por encima. El brazo 22 de suspensión está montado móvil en rotación sobre la viga 12 de chasis. Un resorte-amortiguador combinado (no representado en la figura 9) cumple su función entre el brazo 22 de suspensión y la viga 12 de chasis.
Según este modo de realización, el brazo 22 de suspensión incluye una extensión 37 alineada con el eje del pivote 29, y que aquí es sustancialmente vertical, y que se extiende en la dirección del cubo de la rueda 3. La extensión 37 se extiende lateralmente al cuerpo del brazo 22 de suspensión, desde su canto interno 38, para discurrir a lo largo de la rueda 3 por su flanco interno.
La extensión 37 del brazo 22 de suspensión lleva, cerca del cubo de la rueda 3, cojinetes 39 para asegurar una conexión de pivote con una mangueta 40. El cubo de la rueda 3 está montado de forma giratoria en la mangueta 40 para permitir la rotación de la rueda 3.
El movimiento de dirección de la rueda 3 es permitido por la conexión de pivote entre la mangueta 40 y la extensión 37. Este movimiento es controlado por una palanca 32 de dirección solidaria de la mangueta 40 por uno de sus extremos. En el otro de sus extremos, la palanca 32 de dirección comprende una rótula 33 para su conexión con una bieleta de control del dispositivo de dirección (no representada en la figura 9) que pasa por encima del cilindro de ruedas 15.
Las figuras 10 y 11 ilustran un quinto modo de realización de la invención. Según este modo de realización, el brazo 22 de suspensión está hecho de un material tubular en forma de Y que permite rodear el cilindro de ruedas 15 por encima. El brazo 22 de suspensión incluye, además, de manera similar al modo de realización anterior, una extensión 37, también tubular, que se extiende sustancialmente en vertical a lo largo del flanco interno de la rueda 3 hasta el cubo de la rueda 3.
La extensión 37 está, por su extremo, en una conexión de pivote según un eje sustancialmente vertical con una mangueta 40 que está conectada al cubo de la rueda 3 (véase la figura 11 que es un corte vertical que pasa por la extensión 37).
Una palanca 32 de dirección es solidaria con la mangueta 40 y atraviesa el tubo de la extensión 37 para desembocar en su parte superior, donde se puede conectar por una rótula 33 de una bieleta 31 de control del dispositivo de dirección (no representado en las figuras 10 y 11). La palanca 32 de dirección y la extensión 37 están conectadas de forma pivotante de modo que la palanca 32 pueda pivotar en la extensión 37.
En su extremo opuesto al cubo de la rueda 3, el brazo 22 de suspensión está en una conexión pivotante, según un pivote sustancialmente transversal, con la viga de chasis (no mostrada) como en los modos de realización anteriores.
La figura 12 ilustra un sexto modo de realización de la invención en la que el brazo 22 de suspensión está montado de forma fija en la viga 12 de chasis. El brazo 22 de suspensión es, de hecho, fijado por su base sobre la viga 12 de chasis y rodea el cilindro de ruedas 15, mientras que dos travesaños 41 de rigidización aseguran la sujeción del conjunto al ser fijado sobre una viga adicional 25 de la estructura 24 de chasis.
El brazo 22 de suspensión incluye un cojinete deslizante 42 que consta de un orificio pasante provisto de un anillo que permite el deslizamiento y pivote, a través del brazo 22 de suspensión, de una horquilla 34 con un solo brazo cilíndrico. La horquilla 34 de un solo brazo está, por uno de sus extremos, en conexión pivotante con la rueda 3 para permitirle girar y, por el otro de sus extremos, en conexión pivotante con un balancín 43.
El balancín 43 está montado sobre el brazo 22 de suspensión, sobre el que pivota, y está en una conexión pivotante, por un lado, con la horquilla 34 de un solo brazo y por el otro con un resorte-amortiguador 27 combinado conectado a la viga 12 de chasis. Así, los movimientos verticales de la rueda 3, permitidos por el deslizamiento de la horquilla 34 de un solo brazo en el cojinete deslizante 42, son transmitidos por el balancín 43 al resorte-amortiguador 27 combinado para asegurar las funciones del dispositivo de suspensión. .
La horquilla 34 de un solo brazo es solidaria en su parte superior de una palanca 32 de dirección conectada por una rótula 33 a una bieleta 31 de control.
La figura 13 ilustra una variante del sexto modo de realización. Según esta variante, el conjunto telescópico 50 mostrado en la figura 13 sustituye a la horquilla 34 de un solo brazo del modo de realización anterior.
La figura 13 muestra un manguito 44 en el que está montada una varilla 45 que puede deslizar longitudinalmente en el manguito 44. Los extremos de la varilla 45, de la varilla de un amortiguador 46 y de un resorte 47 están montados sobre un semieje 48 de rueda que recibe la rueda 3 en rotación. El otro extremo del amortiguador 46 y del resorte 47 están montados en el manguito 44. La función del dispositivo de suspensión queda así asegurada, mediante el deslizamiento de la varilla 45 en el manguito 44, movimiento al que se opone el resorte 47 y el amortiguador 46.
Este conjunto telescópico 50 está montado en el brazo 22 de suspensión de la Fig. 12 por el palier 49 que permite que el manguito 44, y por lo tanto el conjunto telescópico 50, giren con respecto al brazo 22 de suspensión, a lo largo de un eje sustancialmente vertical, con el fin para permitir la dirección de la rueda 3. Este movimiento de dirección es controlado por la palanca 32 de dirección conectada a la bieleta 31 de control (no mostrada en la figura 13) por la rótula 33.
Pueden implementarse otras variantes de realización sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, los modos de realización se pueden combinar y, en particular, cada rueda delantera puede tener un dispositivo de suspensión y dirección diferente.
Además, las ruedas traseras también pueden ser directrices e implementar los mismos dispositivos de suspensión y de dirección.
Como variante, cada brazo de suspensión está montado móvil en rotación sobre la viga de chasis a lo largo de un eje que no es paralelo al eje del cilindro de ruedas, pero que presenta un ángulo con respecto al eje del cilindro de ruedas.
Además, aunque los ejemplos descritos se refieren a un solo brazo 22 de suspensión para cada rueda delantera, es posible, como variante, prever varios brazos de suspensión para una rueda delantera.
Los ejemplos descritos se refieren a vehículos en los que el diámetro de las ruedas delanteras 4 es sustancialmente el mismo que el diámetro de las ruedas traseras 5. Como variante, el diámetro de las ruedas delanteras y traseras pueden ser diferentes.
En el caso de ruedas traseras más grandes que las ruedas delanteras, los brazos 22 de suspensión rodean ventajosamente no sólo el cilindro de ruedas 15 por encima, sino también las ruedas traseras del vehículo de delante en un convoy. Asimismo, las bieletas 31 de control están situadas ventajosamente no solo por encima del cilindro de ruedas 15, sino también por encima de las ruedas traseras del vehículo de delante en un convoy.
Según una alternativa, en el caso de ruedas traseras más pequeñas que las ruedas delanteras, los brazos 22 de suspensión ya no pueden rodear por encima el cilindro de ruedas 15, sino un cilindro de ruedas relativo esta vez a las ruedas traseras. Asimismo, según esta alternativa, las bieletas 31 de control pueden estar situadas por encima no del cilindro de ruedas 15, sino de un cilindro de ruedas relativo esta vez a las ruedas traseras.
Claims (15)
1. Vehículo automóvil (1) de carretera acoplable que incluye:
• un tren de ruedas delanteras que incluye dos ruedas (3) y un tren de ruedas traseras que incluye al menos una rueda (4);
• un chasis que incluye una parte delantera (7), sobre la que está montado el tren de ruedas delanteras, y una parte trasera (8), sobre la que está montado el tren de ruedas traseras;
• un dispositivo (9) de articulación, interpuesto entre las partes delantera (7) y trasera (8) del chasis, y que permite que la parte delantera (7) pivote con respecto a la parte trasera (8) alrededor de un eje de articulación normal a un plano de rodadura del vehículo (1);
• un dispositivo de dirección capaz de modificar el ángulo de giro de las dos ruedas (3) del tren delantero, pudiendo accionarse este dispositivo de dirección independientemente del dispositivo (9) de articulación;
• acoplamientos delanteros (5) y trasero (11), situados respectivamente en la parte delantera y trasera del vehículo (1);
siendo desplazable, alternativamente, el acoplamiento delantero (5) entre:
- una posición acoplada, en la que este acoplamiento delantero coopera con un acoplamiento trasero, idéntico al acoplamiento trasero (11) de este vehículo (1) y situado en otro vehículo, para unirse mecánicamente, sin ningún grado de libertad de giro en guiñada, estos vehículos entre sí, y para alinear la parte delantera de este vehículo con la parte trasera del otro vehículo; y
- una posición desacoplada, en la que estos vehículos están separados uno de otro;
siendo desplazable, alternativamente, el acoplamiento trasero (11) entre:
- una posición acoplada, en la que este acoplamiento trasero coopera con un acoplamiento delantero, idéntico al acoplamiento delantero (5) de este vehículo (1) y situado en otro vehículo, para unir mecánicamente, sin ningún grado de libertad de giro en guiñada, estos vehículos entre sí, y para alinear la parte trasera de este vehículo con la parte delantera del otro vehículo; y
- una posición desacoplada, en la que estos vehículos están separados uno de otro,
siendo definido un cilindro de ruedas (15) como la forma geométrica cilíndrica que envuelve las dos ruedas delanteras (3) cuando no están giradas y extendiéndose transversalmente entre las dos ruedas delanteras (3), caracterizado por que:
• la parte delantera (7) del chasis comprende una viga (12) de chasis que se extiende paralela al eje (16) del cilindro de ruedas (15) y dispuesta detrás de las ruedas delanteras (3), fuera del cilindro de ruedas (15);
• el acoplamiento delantero (5) incluye un módulo (18) de acoplamiento rígido en guiñada montado en la viga (12) de chasis entre las dos ruedas delanteras (3), teniendo este módulo (18) un eje (21) de acoplamiento sustancialmente coaxial al cilindro de ruedas (15);
• el vehículo (1) incluye, para cada rueda delantera (3):
- un brazo (22) de suspensión montado en la viga (12) de chasis y que rodea el cilindro de ruedas (15) por encima;
- una bieleta (31) de control del dispositivo de dirección que controla el giro de la rueda para modificar el ángulo de giro de la rueda, estando esta bieleta (31) situada encima del cilindro de ruedas (15).
2. Vehículo según la reivindicación 1, caracterizado por que el tamaño de la viga (12) de chasis, según la dirección transversal (52) del vehículo (1), es mayor que el tamaño, en esta dirección transversal (52), del módulo (18) de acoplamiento rígido en guiñada.
3. Vehículo según la reivindicación 2, caracterizado por que la viga (12) de chasis se extiende, según la dirección transversal (52), a cada lado del módulo (18) de acoplamiento rígido en guiñada hasta llegar enfrente de la banda de rodadura de cada rueda delantera (3).
4. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada brazo (22) de suspensión está dispuesto enfrente de la banda de rodadura de la rueda delantera (3) correspondiente.
5. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de dirección incluye, para cada rueda delantera (3), una palanca (32) de dirección solidaria del giro de la rueda (3) y unida por una rótula (33) a la bieleta (31) de control, estando dicha rótula (33) situada fuera del cilindro de ruedas (15) y en la parte superior del cilindro de ruedas (15).
6. Vehículo según la reivindicación 5, caracterizado por que cada brazo (22) de suspensión incluye, en su extremo opuesto a la viga (12) de chasis, dos bridas (36) en forma de mordaza, extendiéndose un pivote (29) del dispositivo de dirección entre las dos bridas (36), y estando dispuesta la palanca (32) de dirección entre las dos bridas (36).
7. Vehículo según la reivindicación 5 o 6, caracterizado por que cada palanca (32) de dirección está dispuesta enfrente de la banda de rodadura de la rueda delantera (3) correspondiente.
8. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el módulo (18) de acoplamiento rígido en guiñada incluye dos puntos (19) de acoplamiento que definen un eje (21) de acoplamiento paralelo a la viga (12) de chasis.
9. Vehículo según la reivindicación 8, caracterizado por que el eje (21) de acoplamiento está contenido en un cilindro de 30 centímetros de diámetro coaxial al cilindro de ruedas (15).
10. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una barra estabilizadora (35) que conecta los dos brazos (22) de suspensión y se extiende paralela a la viga (12) de chasis.
11. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el brazo (22) de suspensión está acodado para rodear el cilindro de ruedas (15) por encima.
12. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada brazo (22) de suspensión está montado móvil en rotación sobre la viga (12) de chasis según un eje paralelo al eje (16) del cilindro de ruedas (15).
13. Vehículo según la reivindicación 12, caracterizado por que cada brazo (22) de suspensión comprende una extensión (37) que se extiende desde la parte superior del cilindro de ruedas (15) hacia el cubo de la rueda delantera (3) correspondiente, discurriendo junto al flanco de la rueda (3) correspondiente, en la dirección del pivote de la rueda.
14. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que cada brazo (22) de suspensión está montado de forma fija en la viga (12) de chasis.
15. Convoy (53) de automóviles de carretera, que incluye al menos dos vehículos automóviles de carretera unidos, caracterizado por que cada uno de estos vehículos (1) es un vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando estos vehículos unidos dos a dos mediante acoplamientos delanteros (5) y traseros (11) respectivos de estos vehículos.
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