ES3062899T3 - Axle drive system - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un sistema de transmisión por eje (1) para vehículos, que comprende un eje de transmisión (2) y una unidad motor-reductora (30) dispuesta en el eje de transmisión (2), donde la unidad motor-reductora (30) tiene al menos un, en particular dos, motores eléctricos (31) y al menos un engranaje reductor interno (32), donde el engranaje reductor interno (32) comprende etapas de entrada y salida, donde los motores eléctricos (31) están acoplados a las etapas de entrada y las etapas de salida están acopladas al eje de transmisión (2) en un área de acoplamiento. Se proporciona un engranaje reductor externo (33) dispuesto en cada extremo del eje de transmisión (2) orientado en dirección opuesta al área de acoplamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema de accionamiento de eje

[0003] La invención se refiere a un sistema de accionamiento de eje para vehículos con un árbol de accionamiento y una unidad motor-engranaje dispuesta sobre el árbol de accionamiento.

[0004] Según un estudio sobre transporte de mercancías realizado en 2019 por la Allianz pro Schiene, alrededor del 71 % de los alimentos y mercancías en Alemania se transportan hasta el consumidor final a través de camiones articulados y camiones. Funcionan con motores diésel para los fines previstos y contaminan el medio ambiente con gases de escape nocivos debido al peso relativamente elevado del sistema y al alto consumo de combustible asociado.

[0005] Además, en el transporte de mercancías moderno existe una gran presión sobre los precios, lo que obliga a los transportistas, en particular, a reducir los costes de explotación de sus flotas de camiones y camiones articulados y, al mismo tiempo, a aumentar la flexibilidad de sus flotas. Por eso cada vez se utilizan más camiones de bajo consumo para el transporte de mercancías, que además están equipados con modernos sistemas de depuración de gases de escape. Desgraciadamente, los avances que pueden hacerse en el ámbito de la eficiencia de los camiones con motores de combustión interna son cada vez más limitados. La eficiencia de las unidades tractoras, en particular, ya ha alcanzado un nivel muy alto y en el futuro solo podrán lograrse mejoras moderadas sobre la base de los motores de combustión interna.

[0006] Esto no incluye los nuevos desarrollos en el ámbito de la electromovilidad para unidades tractoras, que aún no se han aplicado enérgicamente en el transporte de larga distancia debido a su limitada autonomía. Además, los esfuerzos realizados hasta la fecha en el ámbito de la electromovilidad se han limitado en gran medida a las unidades tractoras y los camiones individuales. Por otra parte, hasta la fecha no se han considerado realmente modificaciones para mejorar la eficiencia de los semirremolques que se acoplan directamente a las unidades tractoras. Aparte del método de elevación de ejes, muy utilizado y conocido en el transporte pesado de mercancías, en el que uno de los tres ejes que se suelen llevar se eleva para reducir la resistencia a la rodadura cuando se viaja vacío o con carga parcial, no existen soluciones o propuestas de soluciones para los semirremolques que supongan un aumento significativo de la eficiencia y una reducción importante de las emisiones. Un sistema de accionamiento de eje para vehículos de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por el documento DE 112018004167 T5.

[0007] El objetivo en el que se basa la invención puede entenderse, por tanto, como aumentar significativamente la eficiencia energética de los camiones articulados, en particular de los semirremolques, mediante una tecnología de accionamiento alternativa, haciendo que su explotación sea más barata y más respetuosa con el medio ambiente. El sistema de accionamiento de eje propuesto puede instalarse en el semirremolque, por ejemplo, y está destinado principalmente a apoyar la unidad de accionamiento principal accionada por un motor de combustión interna presente en la unidad tractora, de modo que esta pueda ser significativamente más pequeña y/o reducir su consumo de combustible. Al mismo tiempo, el sistema de accionamiento de eje debe apoyar los frenos de fricción mecánicos convencionales con una función de frenado electromecánico, ser de fabricación económica y tener un diseño compacto.

[0008] Las principales características de la invención se indican en la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones 2 a 15.

[0009] El objetivo planteado se resuelve mediante un sistema de accionamiento de eje para vehículos, con un árbol de accionamiento y una unidad motor-engranaje dispuesta sobre el árbol de accionamiento, en donde la unidad motorengranaje tiene al menos uno, en particular dos motores eléctricos y al menos un engranaje reductor interno, en donde el engranaje reductor interno comprende etapas de accionamiento y de salida, en donde los motores eléctricos están acoplados a las etapas de accionamiento y las etapas de salida están acopladas al árbol de accionamiento en una zona de acoplamiento, en donde en cada caso un engranaje reductor externo está dispuesto en los extremos del árbol de accionamiento orientados en sentido opuesto a la zona de acoplamiento.

[0010] El sistema de accionamiento de acuerdo con la invención puede utilizarse en particular en vehículos sin accionamiento propio, como los semirremolques, pero también adicionalmente a un accionamiento principal en un vehículo accionado por motor, como un autocar, y accionar un eje que no esté acoplado al accionamiento principal. A este respecto, ayuda al accionamiento principal en situaciones de conducción en las que se requiere una mayor potencia de accionamiento, como al acelerar y viajar cuesta arriba.

[0011] Una de sus ventajas es que el uso de uno o varios motores eléctricos hace que no se produzcan gases de escape contaminantes a nivel local durante la conducción. Por principio, los motores eléctricos pueden funcionar en modo motor y en modo generador, en donde también suelen tener un nivel de eficiencia relativamente alto en funcionamiento a carga parcial. A este respecto, el modo motor se utiliza para fines de accionamiento y el modo generador en las fases de desaceleración. Una unidad de almacenamiento de energía, en particular un acumulador de alto voltaje de iones de litio o de fosfato de hierro y litio, suministra electricidad o energía eléctrica a los motores eléctricos en las fases de accionamiento, mientras que la energía eléctrica generada en el modo generador puede retroalimentarse a la unidad de almacenamiento de energía en sentido contrario. De este modo, la invención proporciona un sistema de accionamiento de eje con una opción de recuperación de energía que puede recuperar al menos parte de la energía de frenado y devolverla a la cadena cinemática. Esto supone un aumento considerable de la eficiencia, ya que el frenado electromecánico genera muchas menos pérdidas de frenado y, por tanto, se pierde menos energía de frenado en forma de calor. Además, el frenado electromecánico produce muchas menos emisiones de partículas y un desgaste mucho menor de los frenos. Adicionalmente, los motores eléctricos tienen salidas de par motor ininterrumpidas en toda la gama de velocidades, lo que significa que no se requiere sincronización de arranque ni relaciones de transmisión conmutables.

[0012] Además, el sistema de accionamiento de eje de acuerdo con la invención se caracteriza por un diseño especialmente compacto. Gracias a los engranajes reductores externos, que están dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento además del o de los engranajes reductores internos, el o los engranajes reductores internos acoplados a los motores eléctricos pueden dimensionarse más pequeños, con lo que se ahorra un espacio de instalación considerable. Además, el par transmitido a través del árbol de accionamiento puede reducirse, de modo que el árbol de accionamiento puede fabricarse con material convencional y dimensiones convencionales.

[0013] Además, el sistema de accionamiento de eje de acuerdo con la invención puede mejorar la dinámica general de conducción o el confort de conducción de un camión articulado o un vehículo remolcador similar y, por ejemplo, contrarrestar el viraje incontrolado del semirremolque debido a un ángulo de guiñada excesivamente elevado. En tal caso, el sistema de accionamiento de eje utiliza un sistema de control para aplicar una distribución de par motor específica.

[0014] Preferiblemente, el árbol de accionamiento está construido en varias partes, en donde el árbol de accionamiento tiene al menos dos articulaciones cardán. La división del árbol de accionamiento se encuentra en la zona de acoplamiento, a través de la cual las etapas de salida del engranaje reductor interno se acoplan directamente al árbol de accionamiento. Esto significa que el sistema de accionamiento de eje puede diseñarse con gran flexibilidad. Además, las articulaciones cardán liberan al árbol de accionamiento de cargas mecánicas y, al mismo tiempo, lo desacoplan de las masas no suspendidas. En general, la construcción en varias partes tiene un efecto especialmente positivo en la transmisión de pares motores entre la unidad motor-engranaje y la superficie de la carretera. Las articulaciones homocinéticas o los ejes de transmisión de velocidad constante, como los que se utilizan en los coches modernos, también serían concebibles. Son especialmente económicos y fáciles de producir.

[0015] Según una forma de realización preferida, el árbol de accionamiento está guiado y montado de manera giratoria en la zona de los extremos por elementos de buje, en donde los elementos de buje tienen adaptadores de brida, en donde los elementos de buje están dispuestos más cerca de las etapas de salida del engranaje reductor interno que los engranajes reductores externos dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento. Los elementos de buje pueden ampliarse con elementos adaptadores o intermedios adicionales según sea necesario para una conexión de rueda de ajuste preciso y también representan una solución económica para un montaje giratorio mecánico para el árbol de accionamiento. La disposición definida de los elementos de buje ahorra espacio de instalación en una zona de llanta ya de por sí limitada, porque los engranajes reductores externos dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento son más grandes que los elementos de buje y, gracias a la disposición definida, son "desplazados" a una zona externa de llanta no limitada. A este respecto, los adaptadores de brida proporcionan una opción de conexión de rueda suficientemente segura para los elementos de buje.

[0016] A ello contribuye también, en particular, una disposición preferida, de acuerdo con la cual, entre los elementos de buje y los engranajes reductores externos dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento están dispuestos cubos de rueda, frenos y/o elementos adaptadores. Esto significa que los engranajes reductores externos dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento son los grupos dispuestos más hacia fuera del árbol de accionamiento.

[0017] Según una forma de realización preferida, además de los frenos de fricción mecánicos convencionales y/o el frenado electromecánico recuperativo, está prevista una función de frenado continuo electrodinámico en modo generador, en donde la energía eléctrica generada por la función de frenado continuo electrodinámico, en particular cuando se alcanza un nivel de carga de la batería predefinido de, por ejemplo, el 90 %, se alimenta a una resistencia calefactora y allí se convierte en energía térmica. La función de frenado continuo electrodinámico elimina la necesidad de un freno continuo hidrodinámico adicional, que suele utilizarse en vehículos comerciales y autobuses. Esto ahorra costes y espacio de instalación, ya que la unidad motor-engranaje puede cumplir la función de frenado continuo.

[0018] Como material para las resistencias calefactoras se utilizan preferiblemente aleaciones especiales de conductores calefactores o aleaciones de resistencia (DIN 17471) a partir de aleaciones CrFeNi austeníticas o aleaciones CrFeAl ferríticas, que tienen una resistencia eléctrica específica casi constante en amplios intervalos de temperatura, tienen un punto de fusión especialmente alto (por ejemplo, tungsteno para filamentos en ausencia de oxígeno) o son resistentes a la oxidación por el oxígeno atmosférico (por ejemplo, kanthal y aleaciones de níquel-hierro). La resistencia a altas temperaturas de estos materiales se debe, a este respecto, a la formación de una capa protectora de óxido en la superficie.

[0019] Preferiblemente, unos brazos funcionales están guiados por debajo del árbol de accionamiento en la dirección de un eje longitudinal del vehículo, en donde los brazos funcionales están fijados a los elementos de buje, en donde en los extremos de los brazos funcionales hay dispuestos elementos de fijación para su conexión a un bastidor de vehículo. Los brazos funcionales soportan ventajosamente el árbol de accionamiento y lo unen al bastidor de vehículo a través de los elementos de buje.

[0020] También resulta ventajoso que los extremos de los brazos funcionales estén montados de forma articulada a los elementos de fijación, en donde los brazos funcionales están conectados a los elementos de buje mediante abrazaderas de resorte y elementos portantes correspondientes a las abrazaderas de resorte. El montaje articulado de los extremos a los elementos de fijación alivia los brazos funcionales y, al mismo tiempo, proporciona un grado de libertad para el movimiento de suspensión de la masa de la superestructura. Esto, a su vez, aumenta la seguridad de los componentes del brazo funcional.

[0021] Otra configuración de la invención prevé que las abrazaderas de resorte estén dispuestas por encima de los elementos de buje y que los elementos portantes correspondientes estén dispuestos por debajo de los elementos de buje, en donde las abrazaderas de resorte encierran al menos parcialmente los elementos de buje y están conectadas a los elementos portantes. Este diseño crea una conexión segura entre el árbol de accionamiento, los elementos de buje y el brazo funcional, en donde las abrazaderas de resorte se pueden apretar si es necesario.

[0022] Preferentemente están previstos elementos de amortiguación, en donde los elementos de amortiguación están conectados a los elementos de fijación y a los elementos portantes. Los elementos de amortiguación permiten que las vibraciones de la masa suspendida decaigan más rápidamente y amortiguan las vibraciones de la masa no suspendida. Esto aumenta la seguridad del sistema de accionamiento de eje durante la conducción.

[0023] Preferiblemente, los engranajes reductores externos dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento están diseñados como engranajes planetarios, en donde los engranajes planetarios pueden conectarse a las llantas de las ruedas. Gracias al diseño, por principio, cilíndrico y compacto de su carcasa, los engranajes planetarios son especialmente adecuados para su instalación en la zona de la llanta y el cubo de la rueda. A este respecto, los engranajes planetarios están conectados a las llantas, los cubos de rueda y los adaptadores de brida de los elementos de buje en una zona exterior. Además, los engranajes planetarios están menos desequilibrados que otros tipos de engranajes, como los engranajes excéntricos, y pueden transmitir pares motores elevados.

[0024] Preferentemente, los engranajes planetarios están diseñados como engranajes fijos, en donde los engranajes planetarios tienen una relación de transmisión fija, en particular una relación de transmisión fija de entre 3 y 5, en particular de 4. Gracias a las relaciones de transmisión fijas, los engranajes planetarios pueden ser relativamente pequeños a pesar de tener, por principio, un diseño complejo, lo que los hace muy económicos. El tamaño es menor gracias a la relación de transmisión fija, en particular en dirección axial.

[0025] Desde el punto de vista del diseño y de la tecnología de accionamiento, es especialmente ventajoso que la unidad motor-engranaje esté dispuesta centralmente en el árbol de accionamiento, en donde el engranaje reductor interno tiene dos etapas de accionamiento y de salida dispuestas en paralelo. La disposición centrada de la unidad motorengranaje en el árbol de accionamiento garantiza un desarrollo y una transmisión de par motor uniformes. Gracias a las dos etapas de accionamiento y de salida paralelas del engranaje reductor interno, ambas ruedas pueden accionarse de forma independiente. Esto, a su vez, ofrece la posibilidad de una redistribución controlada de los pares de tracción. Esta distribución de par motor independiente también puede utilizarse para dirigir un vehículo adicionalmente a través de las ruedas distribuyendo los pares de tracción de forma diferente a izquierda y derecha. En conjunto, esta medida mejora toda la dinámica de conducción y aumenta el confort y la seguridad al volante, como ya es práctica habitual en los turismos actuales. Al mismo tiempo, esto elimina la necesidad de un engranaje diferencial clásico, lo que a su vez ahorra costes y espacio de instalación. Sin embargo, también sería concebible un engranaje complementario con diferencial y acoplamientos viscosos y/u otras disposiciones de tipo de engranaje y combinaciones de elementos. Gracias a la disposición de los engranajes complementario y diferencial, en caso necesario pueden transmitirse pares motores más elevados a una de las ruedas.

[0026] Preferiblemente, el engranaje reductor interno está dispuesto entre los motores eléctricos, en donde el engranaje reductor interno conecta los motores eléctricos al árbol de accionamiento. Esta disposición hace que la unidad de accionamiento sea especialmente compacta. Las etapas de accionamiento y de salida pueden acoplarse directamente a los motores eléctricos y al árbol de accionamiento sin ejes intermedios o similares. Además, las etapas de accionamiento y de salida pueden alojarse así en una sola carcasa.

[0027] Preferiblemente, el engranaje reductor interno tiene engranajes fijos y de una sola etapa, en particular engranajes rectos de una sola etapa. Gracias a la transmisión directa y puramente mecánica, los engranajes rectos son muy eficaces y se caracterizan al mismo tiempo por un diseño muy sencillo y robusto. Se utilizan menos piezas móviles y los engranajes rectos, que suelen tener dientes externos, son más fáciles de fabricar que los engranajes helicoidales o cónicos, por ejemplo.

[0028] Las etapas de entrada y de salida del engranaje reductor interno tienen preferiblemente a este respecto relaciones de transmisión fijas, en particular relaciones de transmisión fijas comprendidas entre 4 y 6, especialmente de 5,5. Esto significa que los engranajes planetarios dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento pueden ser más pequeños y estar diseñados con una relación de transmisión menor. De todos modos, los engranajes rectos suelen tener una relación de transmisión máxima de aproximadamente 6. Con el intervalo de relaciones de transmisión definido de 4 a 6 y/o el valor de relación de transmisión fijo de 5,5, el sistema de accionamiento de eje utiliza esencialmente la capacidad de carga máxima de un dentado recto.

[0029] Según una forma de realización preferida, los motores eléctricos tienen lados frontales abiertos por el lado del engranaje, en donde los lados frontales de los motores eléctricos orientados en sentido opuesto al engranaje reductor interno están provistos de soportes de motor. Los soportes de motor sirven como elemento de montaje y, a este respecto, también podrían proteger el funcionamiento interno de los motores eléctricos de la suciedad y la humedad. Los lados frontales abiertos permiten acoplar directamente los motores eléctricos a las etapas de accionamiento del engranaje reductor interno, lo que hace que la unidad motor-engranaje sea especialmente compacta. Además, el engranaje reductor interno y los motores eléctricos pueden refrigerarse fácilmente utilizando el mismo medio.

[0030] Preferiblemente, los motores eléctricos están diseñados como motores asíncronos, en donde cada uno de los motores eléctricos tiene valores de potencia en el intervalo de 250 kW a 350 kW, en particular en el intervalo de 300 a 320 kW. Los motores asíncronos requieren poco mantenimiento y tienen una larga vida útil. Además, los motores asíncronos tienen automáticamente la propiedad de un freno motor si el número de revoluciones mecánico es superior a la frecuencia del campo giratorio eléctrico. A este respecto, esto crea una especie de "efecto dinamo".

[0031] Preferentemente, cada uno de los motores eléctricos tiene pares motores en el intervalo de 550 Nm a 650 Nm, en particular en el intervalo de 600 a 620 Nm. De este modo se obtiene suficiente potencia de accionamiento que, por un lado, proporciona un apoyo significativo al accionamiento principal y, por otro, puede transferirse de forma segura a la superficie de la carretera a través de los neumáticos.

[0032] Según otra forma de realización preferida, en los laterales de la unidad motor-engranaje hay dos placas de alojamiento, en donde las placas de alojamiento pueden conectarse firmemente al bastidor de vehículo. El montaje directo de la unidad motor-engranaje mediante placas de alojamiento a la altura del bastidor de vehículo acorta la distancia entre el bastidor de vehículo y la unidad motor-engranaje, mejorando la resistencia mecánica y reduciendo al mismo tiempo el efecto palanca. Las placas de alojamiento permiten montar fácilmente la unidad motor-engranaje en el bastidor de vehículo. A este respecto, el perfilado de las placas de alojamiento se corresponde ventajosamente con el perfilado del bastidor de vehículo y simplifica la fijación.

[0033] En consecuencia, la unidad motor-engranaje se fija a las placas de alojamiento, en donde las placas de alojamiento tienen amortiguadores. A este respecto, se utilizan amortiguadores de goma. Los amortiguadores de goma son un método de montaje especialmente económico y sencillo y conectan la unidad motor-engranaje a las placas de alojamiento. A este respecto, los soportes de goma amortiguan las vibraciones y los ruidos estructurales generados por la unidad motor-engranaje durante el funcionamiento y, de este modo, desacoplan la unidad motor-engranaje de las masas suspendidas.

[0034] Preferiblemente, el contacto entre la unidad motor-engranaje y los amortiguadores de goma de las placas de alojamiento se realiza esencialmente mediante contactos lineales y/o puntuales. Esto garantiza un desacoplamiento uniforme de la unidad motor-engranaje de las masas suspendidas o de la masa de la superestructura, lo que significa que las vibraciones se pueden compensar mucho mejor.

[0035] Según otra forma de realización preferida, está previsto un travesaño en paralelo a la unidad motor-engranaje, que puede conectarse firmemente al bastidor de vehículo, en donde el travesaño tiene un elemento de apoyo dispuesto centralmente en una parte inferior, que se acopla en la dirección del engranaje reductor interno y se fija a él. El elemento de apoyo sirve, a este respecto, como apoyo para el par motor, permitiendo igualar mejor los pares motores diferenciales de entrada y salida y su introducción en la carcasa de engranajes o en el bastidor de vehículo.

[0036] También está previsto un puente de eje, en donde el puente de eje está dispuesto en paralelo al árbol de accionamiento. El resultado es una rigidez suficiente del sistema de accionamiento de eje.

[0037] Según una forma de realización ventajosa de la invención, el puente de eje tiene un cuerpo de base y dos cuerpos de extremo dispuestos en los extremos longitudinales, en donde el puente de eje conecta los extremos de los brazos funcionales orientados en sentido opuesto a los elementos de fijación. A este respecto, el puente de eje sirve ventajosamente como elemento de unión y soporte de los brazos funcionales. El puente de eje también proporciona la plataforma para los elementos de resorte y refuerza la configuración del eje en la dirección transversal.

[0038] Preferiblemente, el cuerpo de base está diseñado como un perfil tubular rectangular, en donde el perfil tubular rectangular tiene un entramado interno. El perfil tubular y el entramado interno aumentan la rigidez y la resistencia mecánica del puente de eje. Al mismo tiempo, se reduce el peso total del sistema de accionamiento de eje. También son concebibles otras formas de perfil tubular con entramado interior. A este respecto, la selección del perfil viene determinada principalmente por el esfuerzo de producción y los costes de fabricación.

[0039] A este respecto, el entramado tiene preferiblemente puntales transversales y/o longitudinales y/o diagonales. Los puntales rigidizan el puente de eje y, sobre todo, aumentan la resistencia mecánica a la flexión.

[0040] Según una forma de realización preferida, los cuerpos de extremo son perfiles macizos rectangulares y tienen aberturas de fijación, en donde los cuerpos de extremo se insertan parcialmente en los perfiles tubulares del cuerpo de base. Las cargas de peso de las masas de la superestructura o de las masas suspendidas son de esperar en la zona de los cuerpos de extremo. Gracias al perfil macizo, los cuerpos de extremo son más fuertes y pueden soportar mayores cargas mecánicas. Esto aumenta la resistencia general del puente de eje, en particular en la zona de los cuerpos de extremo. A este respecto, las aberturas de fijación sirven para alojar elementos de fijación adecuados a fin de conectar el puente de eje a los elementos de resorte y, a través de estos, al bastidor de vehículo.

[0041] Preferiblemente, a este respecto están previstos elementos de resorte que están conectados al bastidor de vehículo en un lado superior, en donde los elementos de resorte están conectados a los extremos de los brazos funcionales y a los cuerpos de extremo del puente de eje en un lado inferior. La superposición apilada del bastidor de vehículo, los elementos de resorte y los extremos de los brazos funcionales en la zona de los cuerpos de extremo, que tienen perfiles macizos, crea una fijación especialmente segura y mecánicamente fuerte. A este respecto, los cuerpos de extremo forman superficies de contacto adecuadas para los componentes enumerados, en particular para los elementos de resorte.

[0042] Según una forma de realización especialmente preferida, el puente de eje dispone de un dispositivo de guiado de trayectoria con un mecanismo de Watt. El dispositivo de guiado de trayectoria sirve principalmente como elemento de guiado transversal y puede absorber e igualar las fuerzas transversales y las fuerzas de guiado lateral mediante el mecanismo de Watt, que actúa como una especie de engranaje de acoplamiento. El dispositivo de guiado de trayectoria garantiza que se respete la trayectoria de manera forzada, mejora la dinámica de conducción y, al mismo tiempo, aumenta el confort al volante. El dispositivo de guiado de trayectoria también garantiza que el sistema de accionamiento de eje pueda utilizarse de forma segura para propósitos de accionamiento y que puedan transmitirse pares de tracción además de pares de frenado.

[0043] A este respecto, el mecanismo de Watt tiene preferiblemente al menos dos varillas transversales y un elemento de fijación, en donde el elemento de fijación está diseñado esencialmente de forma elíptica. A este respecto, las varillas transversales convierten los movimientos giratorios en el plano del elemento de fijación elíptico en un movimiento esencialmente lineal. El diseño elíptico del elemento de fijación es especialmente adecuado para el alojamiento articulado de las varillas transversales.

[0044] Según otra forma de realización importante, el dispositivo de guiado de trayectoria tiene dos elementos de montaje dispuestos perpendicularmente al puente de eje, en donde los elementos de montaje pueden conectarse al bastidor de vehículo. Los elementos de montaje dispuestos perpendicularmente al puente de eje conectan las varillas transversales al bastidor de vehículo y, a este respecto, sirven también de elemento intermedio de refuerzo. Como los elementos de montaje están dispuestos perpendicularmente, las varillas transversales pueden fijarse mediante un montaje con pernos sin afectar al movimiento deseado del mecanismo de Watt.

[0045] A este respecto, los elementos de montaje tienen preferiblemente perfiles en U, en donde los perfiles en U tienen aberturas laterales y rebajes en la parte superior e inferior. Gracias al perfil en U y a las aberturas laterales y rebajes, las varillas transversales pueden fijarse fácilmente a los elementos de montaje mediante un montaje articulado. Preferentemente, los elementos de montaje son de diseño idéntico, en donde los elementos de montaje tienen al menos un puntal de refuerzo. Gracias a su diseño idéntico, las varillas transversales pueden montarse en la parte superior o inferior en función de las necesidades. Además, esto también ofrece la posibilidad de utilizar dos varillas transversales adicionales si es necesario para absorber mayores fuerzas.

[0046] Preferiblemente, las varillas transversales están conectadas a los elementos de montaje de forma articulada, en donde el elemento de fijación está dispuesto centralmente en el puente de eje y conectado a las varillas transversales en los extremos estrechos de forma articulada. Esta disposición permite que el mecanismo de Watt se aplique de manera uniforme y con un grado de eficacia relativamente alto.

[0047] A este respecto, las varillas transversales son preferiblemente varillas de Watt ajustables en longitud, en donde las varillas de Watt tienen roscas finas en sentidos contrarios en los extremos. Gracias a la variabilidad de longitud y a las roscas finas en sentidos contrarios dispuestas en los extremos, las varillas de Watt pueden alargarse o acortarse en dirección transversal sin necesidad de desmontarlas. Gracias a las roscas finas en sentidos contrarios dispuestas en los extremos de las varillas de Watt, es posible realizar un ajuste de la trayectoria de forma rápida y sencilla. A este respecto, las uniones articuladas de las varillas transversales se realizan preferiblemente mediante pernos de rótula. Preferiblemente, el dispositivo de guiado de trayectoria tiene un perfil de refuerzo que está dispuesto perpendicularmente en un lado superior del puente de eje, en donde el perfil de refuerzo tiene dos refuerzos transversales. El perfil de refuerzo rigidiza adicionalmente el puente de eje y aumenta la resistencia mecánica del dispositivo de guiado de trayectoria. La forma y la dirección exacta de disposición de los elementos de refuerzo del perfil de refuerzo pueden variar a este respecto. A este respecto, los principales criterios de selección son el esfuerzo de fabricación y los costes de fabricación.

[0048] Según una forma de realización preferida, los refuerzos transversales tienen un elemento de conexión, en donde el elemento de conexión está dispuesto perpendicularmente al árbol de accionamiento. Debido a la disposición perpendicular al árbol de accionamiento, el elemento de conexión puede sobresalir en la dirección de las varillas de Watt y soportar el mecanismo de Watt. A este respecto, el elemento de conexión sirve como una especie de perno de cojinete para el elemento de fijación.

[0049] Preferiblemente, el elemento de conexión es esencialmente cilíndrico. Esto facilita la implementación de un montaje pivotante o giratorio del elemento de fijación elíptico.

[0050] Según otra forma de realización, el elemento de fijación elíptico está centrado y montado de manera giratoria en el elemento de conexión, en donde los extremos estrechos del elemento de fijación están conectados a las varillas transversales esencialmente a la misma altura que los elementos de montaje. Esta disposición garantiza un guiado transversal y una transmisión de fuerzas uniformes. Al mismo tiempo, los elementos de montaje se descargan mecánicamente gracias al montaje giratorio de las varillas de Watt en el elemento de fijación.

[0051] Según una forma de realización preferida, los elementos de montaje están hechos de un material con una alta resistencia a la tracción, en particular acero estructural S500. En particular, los elementos de montaje están sometidos a esfuerzos mecánicos extremadamente elevados durante el funcionamiento del dispositivo de guiado de trayectoria. Gracias a su elevada resistencia a la tracción, los elementos de montaje también pueden soportar grandes fuerzas de guiado transversal y lateral. Esto reduce el riesgo de rotura y contrarresta la flexión.

[0052] Más características, detalles y ventajas de la invención se desprenden del contenido de las reivindicaciones, así como de la siguiente descripción de ejemplos de realización con referencia a los dibujos. Muestran:

[0053] la Fig.1 un sistema de accionamiento de eje de acuerdo con la invención en vista ISO (3D);

[0054] la Fig.2 el sistema de accionamiento de eje en vista delantera;

[0055] la Fig.3 el sistema de accionamiento de eje en vista superior;

[0056] la Fig.4 el sistema de accionamiento de eje y un bastidor de vehículo en estado fijado en vista ISO (3D); la Fig.5 el sistema de accionamiento de eje y el bastidor de vehículo en estado fijado en una vista desde abajo; la Fig.6 el sistema de accionamiento de eje y el bastidor de vehículo en estado fijado en vista lateral;

[0057] la Fig.7 un puente de eje de acuerdo con la invención en vista lateral, vista superior (dibujo en sección) y en vista ISO (3D);

[0058] la Fig.8 un elemento de montaje de acuerdo con la invención en vista ISO (3D);

[0059] la Fig.9 un elemento de buje con adaptador de brida de acuerdo con la invención en vista ISO (3D);

[0060] La Fig.1 muestra un sistema de accionamiento de eje 1 para vehículos, con un árbol de accionamiento 2 y una unidad motor-engranaje 30 dispuesta sobre el árbol de accionamiento 2. Como puede apreciarse, el árbol de accionamiento 2 está dispuesto coaxialmente a un eje de accionamiento A, en donde la unidad motor-engranaje 30 tiene dos motores eléctricos 31 y un engranaje reductor interno 32. En la forma de realización mostrada, el engranaje reductor interno 32 comprende dos etapas de accionamiento y de salida dispuestas en paralelo, en donde los motores eléctricos 31 están acoplados a las etapas de accionamiento y las etapas de salida están acopladas al árbol de accionamiento 2 en una zona de acoplamiento. A este respecto, las etapas de accionamiento y de salida dispuestas en paralelo se alojan en una carcasa común.

[0061] La vista conjunta de las Figs.1 a 3 aclara que la unidad motor-engranaje 30 está dispuesta esencialmente en el centro del árbol de accionamiento 2 y que el engranaje reductor interno 32 está dispuesto entre los dos motores eléctricos 31. A este respecto, el engranaje reductor interno 32 conecta los motores eléctricos 31 al árbol de accionamiento 2. Además, en cada caso un engranaje reductor externo 33 está dispuesto en los extremos del árbol de accionamiento 2 orientados en sentido opuesto a la zona de acoplamiento. A este respecto, el engranaje reductor interno 32 está diseñado como engranaje recto, en donde los engranajes reductores externos 33 dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento 2 están diseñados como engranajes planetarios y están conectados a llantas de rueda, no representadas. En el ejemplo de realización mostrado, los dos motores eléctricos 31 son, en cada caso, máquinas asíncronas.

[0062] El árbol de accionamiento 2 está construido en varias partes y tiene dos articulaciones cardán. Como puede verse sobre todo en la Fig. 3, el árbol de accionamiento 2 está guiado y montado de manera giratoria en la zona de los extremos por elementos de buje 4. A este respecto, los elementos de buje 4 tienen adaptadores de brida 5 y están dispuestos más cerca de las etapas de salida del engranaje reductor interno 32 que los engranajes reductores externos 33 dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento 2. Entre los elementos de buje 4 y los engranajes reductores externos 33 dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento 2 también están dispuestos cubos de rueda, frenos y elementos adaptadores para la conexión de rueda del árbol de accionamiento.

[0063] La Fig.4 muestra que los motores eléctricos 31 tienen lados frontales abiertos 36 por el lado del engranaje, en donde los lados frontales de los motores eléctricos 31 orientados en sentido opuesto al engranaje reductor interno 32 están provistos de soportes de motor 37. Además, unos brazos funcionales 44 están guiados por debajo del árbol de accionamiento 2 en la dirección de un eje longitudinal del vehículo. Los brazos funcionales 44 se fijan a los elementos de buje 4 mediante abrazaderas de resorte 47 y elementos portantes 48 correspondientes a las abrazaderas de resorte 47. A este respecto, en los extremos de los brazos funcionales 44 están dispuestos elementos de fijación 43 para conectar los brazos funcionales 44 a un bastidor de vehículo 100, en donde los extremos de los brazos funcionales 44 están montados de forma articulada en los elementos de fijación 43. A este respecto, en el ejemplo de realización mostrado, se trata de un montaje con pernos.

[0064] Las abrazaderas de resorte 47 están dispuestas por encima de los elementos de buje 4 y los correspondientes elementos portantes 48 están dispuestos por debajo de los elementos de buje 4, en donde las abrazaderas de resorte 47 encierran parcialmente los elementos de buje 4 y están conectadas a los elementos portantes 48 mediante elementos de fijación que se pueden apretar. Además, están previstos elementos de amortiguación 60, que están conectados a los elementos de fijación 43 y a los elementos portantes 48.

[0065] En los laterales de la unidad motor-engranaje 30 están previstas placas de alojamiento 40 (Fig. 1) que están firmemente unidas al bastidor de vehículo 100. Los motores eléctricos 31 están fijados a las placas de alojamiento 40, en donde las placas de alojamiento 40 tienen amortiguadores. Además, en paralelo a la unidad motor-engranaje 30 está previsto un travesaño 41, que está firmemente unido al bastidor de vehículo 100 y tiene en un lado inferior un elemento de apoyo 42 dispuesto centralmente, que se acopla en la dirección del engranaje reductor interno 32 y está fijado a él (Figs.1 - 4).

[0066] Las Figs.4 y 7 muestran un puente de eje 70, que está dispuesto en paralelo al árbol de accionamiento 2 y al eje de accionamiento A. El puente de eje 70 tiene un cuerpo de base 71 y dos cuerpos de extremo 72 dispuestos en los extremos longitudinales. El puente de eje 70 une los extremos de los brazos funcionales 44 orientados en sentido opuesto a los elementos de fijación 43. A este respecto, el cuerpo de base 71 es un perfil tubular rectangular y tiene un entramado 79 interior formado por puntales longitudinales y diagonales. Los cuerpos de extremo 72 son perfiles macizos rectangulares y tienen aberturas de fijación 73, en donde los cuerpos de extremo 72 se insertan parcialmente en los perfiles tubulares del cuerpo de base 71.

[0067] Además, están previstos elementos de resorte 50, que están conectados al bastidor de vehículo 100 en un lado superior y amortiguan la masa de la superestructura. Los elementos de resorte 50 están conectados por su parte inferior a los extremos de los brazos funcionales 44 y a los cuerpos de extremo 72 del puente de eje. De acuerdo con el ejemplo de realización mostrado, se utilizan resortes de fuelle como elementos de resorte 50.

[0068] Las Figs. 5 y 6 muestran el bastidor de vehículo 100 con el sistema de accionamiento de eje 1 de acuerdo con la invención y dos ejes rígidos adyacentes guiados simultáneamente. Los ejes rígidos guiados simultáneamente también tienen elementos de fijación 43, brazos funcionales 44, elementos de resorte 50, abrazaderas de resorte 47 y elementos portantes 48. Esto significa que el sistema de accionamiento de eje 1 también puede adaptarse a la configuración del eje delantero o trasero.

[0069] Una vista conjunta de las Figs.2, 3 y 5 muestra que el puente de eje 70 tiene un dispositivo de guiado de trayectoria 20 con un mecanismo de Watt. Para ello se han previsto dos varillas transversales 22 y un elemento de fijación 25, en donde el elemento de fijación 25 es esencialmente elíptico y las varillas transversales 22 son, en particular, varillas de Watt ajustables en longitud con una rosca fina. El dispositivo de guiado de trayectoria 20 tiene un perfil de refuerzo 29 dispuesto perpendicularmente en un lado superior del puente de eje 70, en donde el perfil de refuerzo 29 tiene dos refuerzos transversales 28. A este respecto, en los refuerzos transversales 28 está dispuesto un elemento de conexión 26, en donde el elemento de conexión 26 está dispuesto perpendicularmente al árbol de accionamiento 2 y sobresale a través de los refuerzos transversales 28. Como puede verse en el ejemplo de realización mostrado, el elemento de conexión 26 es esencialmente cilíndrico.

[0070] Las Figs.1, 2, 3, 5 y 6 muestran que el dispositivo de guiado de trayectoria 20 tiene dos elementos de montaje 21 dispuestos perpendicularmente al puente de eje 70, en donde los elementos de montaje 21 están conectados al bastidor de vehículo 100. Las varillas transversales 22 están conectadas de manera articulada a los elementos de montaje 21 y el elemento de fijación 25 está dispuesto centralmente en el puente de eje 70. Las varillas transversales 22 están montadas de manera articulada simultáneamente a los extremos estrechos del elemento de fijación 25. A este respecto, el elemento de fijación 25 elíptico está centrado y montado de manera giratoria en el elemento de conexión 26, en donde los extremos estrechos del elemento de fijación 25 están conectados a las varillas transversales 22 esencialmente a la misma altura que los elementos de montaje 21.

[0072] Los elementos de montaje 21 se muestran con más detalle en la Fig.8. Los elementos de montaje 21 tienen perfiles en U, en donde los perfiles en U tienen aberturas laterales 23 y rebajes 24 en un lado superior e inferior. De acuerdo con el ejemplo de realización mostrado, las varillas transversales 22 se montan en las aberturas 23 mediante pernos. Un punto correspondiente del bastidor de vehículo 100 puede insertarse en los rebajes 24. Alternativamente, como se muestra en la Fig.8, se puede insertar una placa de refuerzo separada en el rebaje 24.

[0074] Los elementos de montaje 21 son de diseño idéntico, en donde los elementos de montaje 21 tienen al menos un puntal de refuerzo 27. A este respecto, el puntal de refuerzo 27 se encuentra en diagonal dentro del perfil en U.

[0076] El elemento de buje 4 de acuerdo con la invención se ilustra con más detalle en la Fig. 9. Como puede verse, el elemento de buje 4 tiene un adaptador de brida 5. A este respecto, en particular, el adaptador de brida 5 está dispuesto en un lado frontal del elemento de buje 4 orientado en sentido opuesto a la zona de acoplamiento. El elemento de buje 4 está fijado por el lado del adaptador de brida a los demás elementos de conexión de rueda previstos y, al mismo tiempo, al engranaje reductor externo 33 (Figs.1 - 3).

[0078] El sistema de accionamiento de eje de acuerdo con la invención puede utilizarse generalmente con fines de accionamiento en vehículos. En particular, el sistema de accionamiento de eje está destinado a semirremolques de camiones articulados.

[0080] Lista de referencias

[0082] A Eje de accionamiento 50 Elemento de resorte

[0083] 1 Sistema de accionamiento de eje 60 Elemento de amortiguación

[0084] 2 Árbol de accionamiento

[0085] 4 Elementos de buje 70 Puente de eje

[0086] 5 Adaptador de brida 71 Cuerpo de base

[0087] 72 Cuerpo de extremo

[0088] 73 Aberturas de fijación

[0089] 20 Dispositivo de guiado de trayectoria 79 Entramado

[0090] 21 Elementos de montaje

[0091] 22 Varillas transversales 100 Bastidor de vehículo

[0092] 23 Aberturas laterales

[0093] 24 Rebajes

[0094] 25 Elemento de fijación (cruz del eje)

[0095] 26 Elemento de conexión

[0096] 27 Puntal de refuerzo

[0097] 28 Refuerzo transversal

[0098] 29 Perfil de refuerzo

[0099] 30 Unidad motor-engranaje

[0100] 31 Motores eléctricos

[0101] 32 Engranaje reductor interno

[0102] 33 Engranaje reductor externo

[0103] 36 Lados frontales abiertos

[0104] 37 Soporte de motor

[0105] 40 Placas de alojamiento

[0106] 41 Travesaño

[0107] 42 Elemento de apoyo

[0108] 43 Elementos de fijación

[0109] 44 Brazos funcionales

[0110] 47 Abrazadera de resorte

[0111] 48 Elementos portantes

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1. Sistema de accionamiento de eje (1) para vehículos, con un árbol de accionamiento (2) y una unidad motorengranaje (30) dispuesta sobre el árbol de accionamiento (2), en donde la unidad motor-engranaje (30) tiene al menos uno, en particular dos, motores eléctricos (31) y al menos un engranaje reductor interno (32), en donde el engranaje reductor interno (32) comprende etapas de accionamiento y etapas de salida, en donde los motores eléctricos (31) están acoplados a las etapas de accionamiento y las etapas de salida están acopladas al árbol de accionamiento (2) en una zona de acoplamiento, en donde en cada caso un engranaje reductor externo (33) está dispuesto en los extremos del árbol de accionamiento (2) orientados en sentido opuesto a la zona de acoplamiento,caracterizado por quelos lados frontales de los motores eléctricos (31) orientados en sentido opuesto al engranaje reductor interno (32) están provistos de soportes de motor (37), en donde están previstas dos placas de montaje (40) en los lados frontales de los motores eléctricos (31) orientados en sentido opuesto al engranaje reductor (32), en donde las placas de alojamiento (40) están firmemente conectadas a un bastidor de vehículo (100), en donde los motores eléctricos (31) están fijados a las placas de alojamiento (40) y en donde las placas de montaje (40) tienen amortiguadores.

2. Sistema de accionamiento de eje según la reivindicación 1,caracterizado por queel árbol de accionamiento (2) está construido en varias partes, en donde el árbol de accionamiento (2) tiene al menos dos articulaciones cardán.

3. Sistema de accionamiento de eje según la reivindicación 1 o 2,caracterizado por queel árbol de accionamiento (2) está guiado y montado de manera giratoria en la zona de los extremos por elementos de buje (4), en donde los elementos de buje (4) tienen adaptadores de brida (5), en donde los elementos de buje (4) están dispuestos más cerca de las etapas de salida del engranaje reductor interno (32) que los engranajes reductores externos (33) dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento (2).

4. Sistema de accionamiento de eje según la reivindicación 3,caracterizado por queunos brazos funcionales (44) están guiados por debajo del árbol de accionamiento (2) en la dirección de un eje longitudinal del vehículo, en donde los brazos funcionales (44) están fijados a los elementos de buje (4), en donde en los extremos de los brazos funcionales (44) hay dispuestos elementos de fijación (43) para la conexión con el bastidor de vehículo (100).

5. Sistema de accionamiento de eje según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quelos engranajes reductores externos (33) dispuestos en los extremos del árbol de accionamiento (2) están diseñados como engranajes planetarios, en donde los engranajes planetarios pueden conectarse a las llantas de las ruedas.

6. Sistema de accionamiento de eje según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela unidad motor-engranaje (30) está dispuesta centralmente en el árbol de accionamiento (2), en donde el engranaje reductor interno (32) tiene dos etapas de accionamiento y de salida dispuestas en paralelo.

7. Sistema de accionamiento de eje según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel engranaje reductor interno (32) está dispuesto entre los motores eléctricos (31), en donde el engranaje reductor interno (32) conecta los motores eléctricos (31) con el árbol de accionamiento (2).

8. Sistema de accionamiento de eje según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quelos motores eléctricos (31) tienen lados frontales (36) abiertos por el lado del engranaje.

9. Sistema de accionamiento de eje según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queestá previsto un puente de eje (70), en donde el puente de eje (70) está dispuesto en paralelo al árbol de accionamiento (2).

10. Sistema de accionamiento de eje según la reivindicación 10,caracterizado por queel puente de eje (70) tiene un cuerpo de base (71) y dos cuerpos de extremo (72) dispuestos en los extremos longitudinales, en donde el puente de eje (70) conecta los extremos de los brazos funcionales (44) orientados en sentido opuesto a los elementos de fijación (43).

11. Sistema de accionamiento de eje según la reivindicación 10 u 11,caracterizado por queel cuerpo de base (71) está diseñado como un perfil tubular rectangular, en donde el perfil tubular rectangular tiene un entramado (79) interior.

12. Sistema de accionamiento de eje según una de las reivindicaciones 10 a 12,caracterizado por queel puente de eje (70) tiene un dispositivo de guiado de trayectoria (20) con un mecanismo de Watt.

13. Sistema de accionamiento de eje según la reivindicación 13,caracterizado por queel dispositivo de guiado de trayectoria (20) tiene dos elementos de montaje (21) dispuestos perpendicularmente al puente de eje (70), en donde los elementos de montaje (21) pueden conectarse al bastidor de vehículo (100).

14. Sistema de accionamiento de eje según la reivindicación 13 o 14,caracterizado por queel dispositivo de guiado de trayectoria (20) tiene un perfil de refuerzo (29) dispuesto perpendicularmente en un lado superior del puente de eje (70), en donde el perfil de refuerzo (29) tiene dos refuerzos transversales (28).

15. Sistema de accionamiento de eje según la reivindicación 15,caracterizado por quelos refuerzos transversales (28) tienen un elemento de conexión (26), en donde el elemento de conexión (26) está dispuesto esencialmente perpendicular al árbol de accionamiento (2).