BR112019006820B1 - Mecanismo de centralização/amortecimento de direção para um sistema de eixo/suspensão de veículo de trabalho pesado direcionável - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a um mecanismo de centralização/amortecimento de direção para um sistema de eixo/suspensão de veículo de trabalho pesado direcionável que inclui uma estrutura mecanicamente operada que proporciona uma força de centralização de direção positiva para o sistema de eixo/suspensão a um ângulo de direção zero. a estrutura mecanicamente operada do mecanismo de centralização/amortecimento de direção também proporciona uma força de centralização de direção positiva que aumenta em intensidade na medida em que o ângulo de direção do sistema de eixo/suspensão aumenta. em uma modalidade do mecanismo de centralização/amortecimento de direção, a estrutura mecanicamente operada é uma mola plana integrada em um ou mais conjuntos de direção do sistema de eixo/suspensão. a mola plana está em uma condição pré-carregada a um ângulo de direção zero para proporcionar uma força de centralização de direção positiva para o sistema de eixo/suspensão no ângulo de direção zero, e é cada vez mais elasticamente deformada com crescentes ângulos de direção para proporcionar uma força de centralização de direção positiva que aumenta em intensidade na medida em que o ângulo de direção do sistema de eixo/suspensão aumenta.

Description

Referência Cruzada Ao Pedido Relacionado

[001] O presente pedido reivindica os benefícios do Pedido de patente provisória U.S. No. de série 62/403,863, depositado em 4 de Outubro de 2016.

Antecedentes da Invenção Campo Da Técnica

[002] A presente invenção refere-se em geral à técnica de veículos de trabalho pesado. Mais particularmente, a presente invenção é direcionada a um sistema de eixo/suspensão direcionável para um veículo de trabalho pesado. Mais especificamente, a presente invenção é direcionada a um mecanismo de centralização/amortecimento de direção para um sistema de eixo/suspensão direcionável para um veículo de trabalho pesado, que inclui um mecanismo de centralização/amortecimento de direção mecânico que proporciona uma força de centralização de direção positiva a um ângulo de direção zero para reduzir a oscilação da roda a um ângulo de direção zero. O mecanismo de centralização/amortecimento de direção mecânico também proporciona uma força de centralização de direção que aumenta com crescente ângulo de direção, mas com menos intensidade de força em ângulos de direção mais altos do que os mecanismos de centralização/amortecimento de direção mecânicos da técnica anterior para reduzir derrapagem da roda ou fricção do pneu e aumentar a eficiência de arrasto do sistema/suspensão do eixo direcionável durante a curva do veículo. A combinação de oscilação reduzida da roda e fricção reduzida do pneu aumenta a vida do pneu e reduz custos de manutenção do veículo. Adicionalmente, o mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção inclui reduzida complexidade, elimina itens e/ou partes gastas que podem potencialmente falhar, e proporciona acondicionamento aprimorado para permitir que o sistema seja mais facilmente adaptado a aplicações em caminhão de trabalho pesado.

Antecedentes da Técnica

[003] Veículos de trabalho pesado tais como reboques de trator e caminhões em linha reta tipicamente incluem múltiplos sistemas de eixo/suspensão que são longitudinalmente espaçados ao longo do veículo para criar estabilidade da corrida. Federal Bridge Law orienta que de modo a transportar a carga máxima permitida, eixos auxiliares adicionais são necessários em um espaçamento longitudinal especificado. Sistemas de eixo/suspensão auxiliares podem ser não eleváveis ou eleváveis e dirigíveis ou não dirigíveis, dependendo da aplicação específica. Sistemas de eixos/suspensões dirigíveis são bem conhecidos na técnica. É também bem conhecido na técnica que os sistemas de eixo/suspensão dirigíveis são, com frequência, capazes de serem elevados. Assim sendo, por uma questão de simplicidade, referência será feita aqui um sistemas de eixo/suspensão dirigíveis com o entendimento de que os referidos sistemas de eixo/suspensão dirigíveis podem opcionalmente incluir um conjunto de elevação.

[004] A elevação atual do eixo de elevação é realizada pelos conjuntos de suspensão transversalmente espaçados que são associados com o eixo de elevação, com os referidos sistemas de eixo/suspensão de elevação dirigíveis sendo bem conhecidos na técnica. O sistema de eixo de elevação/suspensão tipicamente é operado por um sistema de controle que é por sua vez acionado por uma chave, comumente referida como uma chave de elevação, que é manualmente engatilhada pelo operador do veículo. Chaves de elevação tradicionalmente foram instaladas na cabine do veículo para proximidade ao operador. Isso evita que um operador tenha que sair da cabine, o que pode ser particularmente inconveniente em circunstâncias tais como tempo inclemente.

[005] Adicionalmente, o sistema de eixo/suspensão direcionável tipicamente é localizado em cerca do centro do caminhão ou reboque na direção de frente para trás e em geral usa um único pneu em cada uma das rodas nas extremidades do eixo. Os referidos únicos pneus cada um dos quais tem uma grande área de contato com o solo. Em uma manobra de curva fechada, o posicionamento central do sistema de eixo/suspensão direcionável se combina com a grande área de contato dos pneus e o ângulo agudo entre o trator e o reboque, desse modo fazendo com que as rodas do sistema de eixo/suspensão direcionável atuem como um ponto pivô.

[006] Quando o veículo está em movimento ou operando em uma direção reversa, o sistema de eixo/suspensão direcionável deve ser ou elevado ou travado em uma posição reta de modo a permitir uma manobra segura do veículo. Se o sistema de eixo/suspensão direcionável for elevado ao mesmo tempo em que está operando na direção reversa, então uma vez que o veículo estiver se movendo de novo em uma direção para frente, o sistema de eixo/suspensão direcionável em geral deve ser abaixado de volta em contato com a superfície do solo. Se o sistema de eixo/suspensão direcionável for travado em uma posição reta, ou modo travado, ao mesmo tempo em que se move na direção reversa, então uma vez que o veículo seja de novo movido ou operado em uma direção para frente, o sistema de eixo/suspensão direcionável deve ser destravado, ou disposto em um modo de direção, de modo que o mesmo pode mais uma vez dirigir como é pretendido ao mesmo tempo em que se move em uma direção para frente.

[007] Sistemas auxiliares de eixo/suspensão dirigíveis são em geral de autodireção. As rodas dos referidos sistemas são forçadas a girar em virtude de forças de arrasto proporcionadas nas rodas pela natureza do posicionamento do sistema de eixo/suspensão direcionável com relação ao reboque do trator durante a curva do veículo, assim como cada grande área de contato da roda com a superfície da estrada, e não são manualmente giradas por um operador do veículo, como é conhecido na técnica. Para fins de descrição contida aqui, é entendido que o termo "sistema de eixo/suspensão direcionável" irá englobar "sistemas auxiliares de eixo/suspensão de autodireção”. Em virtude dos sistemas auxiliares de eixo/suspensão dirigíveis serem tipicamente de autodireção, durante uma curva do veículo as rodas do sistema de eixo/suspensão podem experimentar um arrasto impróprio, com referência aos casos nos quais as rodas do sistema de eixo/suspensão são retornam para a posição perpendicular ao eixo do veículo, ou um ângulo de direção zero, pela ocasião na qual o veículo completou a curva. Se as rodas do não retornam para um ângulo de direção zero pela ocasião na qual o veículo completou a curva, as rodas do sistema de eixo/suspensão direcionável podem ser arrastadas pelo reboque do trator, em geral referido na técnica como fricção do pneu, e como um resultado experimenta desgaste excessivo nos pneus do sistema de eixo/suspensão direcionável.

[008] Para minimizar a fricção do pneu das rodas de um sistema de suspensão direcionável/eixo em virtude do arrasto impróprio durante uma curva do veículo, sistemas de eixo/suspensão dirigíveis da técnica anterior com frequência incluem mecanismos de centralização de direção que ajudam a retornar as rodas para a posição perpendicular ao eixo do veículo, ou ângulo de direção zero, pela ocasião na qual um veículo completa a curva e mais uma vez está se movendo em uma direção para frente. O referido mecanismo mencionado da técnica anterior utiliza um par de amortecedores estabilizadores preenchidos com óleo que incluem espirais sobre molas que são cada uma das quais conectadas em uma extremidade a um respectivo braço que se estende a partir de cada junta de direção, e são conectadas a uma segunda extremidade a um ponto de montagem no corpo do eixo em direção do eixo geométrico central longitudinal de cada lado respectivo do sistema de eixo/suspensão. Por exemplo, na medida em que o veículo encontra uma curva para a esquerda, a mola sobre o amortecedor estabilizador de impacto, fixada ao braço da junta de direção do conjunto de direção no lado de dentro do raio de curva do veículo é comprimida pelo fato de que o braço fixado à junta de direção se curva para dentro com relação ao corpo do eixo do sistema de eixo/suspensão ao qual a segunda extremidade do estabilizador é fixada. De modo oposto, a mola sobre o amortecedor estabilizador de impacto, fixada ao braço da junta de direção do conjunto de direção no lado de fora do raio de curva do veículo é estendida pelo fato de que o braço fixado à junta de direção se curva para fora com relação ao corpo do eixo do sistema de eixo/suspensão ao qual a segunda extremidade do estabilizador é fixada. Em virtude da extensão e compressão da espiral sobre mola, não só o estabilizador estendido, mas também o estabilizador comprimido exibem uma força de centralização de direção positiva que aumenta com o crescente ângulo de direção, com o equilíbrio do sistema sendo alcançado quando as rodas do sistema de eixo/suspensão direcionável estão em um ângulo de direção zero, como é conhecido na técnica. Embora a espiral sobre molas proporcione centralização de direção para o sistema de eixo/suspensão direcionável, o sistema de válvulas e óleo interno aos amortecedores estabilizadores serve para reduzir entradas que podem levar a oscilação ou trepidação do sistema de eixo/suspensão direcionável durante a operação do veículo.

[009] Embora espiral sobre amortecedores estabilizadores proporcione uma adequada centralização de direção/amortecimento durante a curva do veículo, quando o sistema de eixo/suspensão direcionável está próximo de um alinhamento retilíneo ou ângulo de direção zero, as forças de centralização proporcionadas pela espiral sobre molas dos amortecedores estabilizadores no conjunto de direção do lado do condutor e do lado do passageiro do sistema de eixo/suspensão são muito baixas em virtude da configuração da mola. Mais especificamente, quando os amortecedores são instalados no sistema de eixo/suspensão, os mesmos são instalados em um estado comprimido, com cada um proporcionando uma força externa quase igual nos respectivos braços da junta de direção do lado do condutor e do lado do passageiro. Pelo fato dos amortecedores proporcionarem uma força externa quase igual em seus respectivos braço da junta de direção, as forças essencialmente cancelam uma à outra, o que resulta em uma força de centralização pura de cerca de zero a um ângulo de direção zero. Como um resultado, a espiral sobre amortecedores estabilizadores pode experimentar alguma quantidade de oscilação da roda ou trepidação nas rodas fixadas ao sistema auxiliar de eixo/suspensão próxima ao ângulo de curva zero em virtude da força de centralização quase zero. Isso pode resultar em desgaste desigual do pneu, maior desgaste no sistema de eixo/suspensão direcionável, e maior manutenção do veículo, como são conhecidos na técnica. Adicionalmente, a espiral sobre amortecedores estabilizadores é considerada itens de desgaste e deve ser substituída em intervalos regulares, o que resulta em custos de manutenção mais elevados. Espiral sobre amortecedores estabilizadores de modo geral também exibe forças de centralização de direção com intensidades indesejáveis altas em maiores ângulos de direção, que podem reduzir a eficiência de arrasto durante as curvas e aumentar o potencial de fricção do pneu das rodas do sistema de eixo/suspensão. Adicionalmente, o local da mola sobre os amortecedores estabilizadores pode potencialmente ter efeitos adversos no acondicionamento da suspensão ou espaçamento na medida em que os mesmos são relativamente grandes e duas espirais sobre amortecedores estabilizadores são necessárias para cada sistema de eixo/suspensão direcionável.

[010] Outros mecanismos de centralização/amortecimento de direção da técnica anterior para os sistemas de eixo/suspensão dirigíveis utilizam um mecanismo mecanicamente controlado para aplicar de modo constante uma força de centralização de direção a cada um dos conjuntos de direção de veículo, referidos como mecanismos pneumáticos de centralização/amortecimento de direção, e para fins de descrição contida aqui, não são considerados de natureza mecanicamente operacional. Os referidos mecanismos pneumáticos de centralização/amortecimento de direção tipicamente empregam uma mola de ar que se conecta a um par de braços de travamento que interfaceiam com um suporte preso ao tirante de fixação. A pressão dentro da mola de ar aplica a força de centralização de direção através do tirante de fixação igualmente a cada conjunto de direção conectado. Na medida em que o ângulo de direção do sistema de eixo/suspensão direcionável é maior, a mola de ar é comprimida a qual por sua vez aumenta a força de centralização. As forças de reação de centralização de direção/amortecimento associadas com esse tipo de mecanismo podem ser ajustadas para se encaixar na aplicação do sistema de eixo/suspensão direcionável por ajustar a pressão de ar que opera no mecanismo.

[011] Os referidos sistemas podem proporcionar a força de centralização de direção positiva a um ângulo de direção zero, assim minimizando as entradas que podem levar à oscilação da roda enquanto o veículo está trafegando em uma linha reta. Entretanto, os referidos mecanismos pneumáticos de centralização/amortecimento de direção incluem modos de falha potencial conhecidos que podem afetar a sua operação, que incluem: perda de pressão de ar em virtude de uma variedade de falhas de componente, desgaste da mola de ar e introdução de água, gelo ou outros contaminantes dentro do sistema desse modo afetando o desempenho. Adicionalmente, o acondicionamento da mola de ar e seus suportes associados são relativamente grandes e podem potencialmente limitar o seu uso a apenas aplicações em reboque, onde espaço é mais disponível. Em aplicações em caminhão, onde o mecanismo de centralização/amortecimento de direção deve acomodar o eixo de transmissão do veículo, os referidos mecanismos pneumáticos de centralização/amortecimento de direção em geral não podem ser usados.

[012] Assim existe uma necessidade na técnica para um mecanismo mecanicamente operado de centralização/amortecimento de direção que proporciona uma força de centralização de direção positiva enquanto o sistema de eixo/suspensão direcionável é a um ângulo de direção zero, assim como uma força crescente de centralização de direção na medida em que o ângulo de direção do conjunto de direção de veículo aumenta, mas com menos intensidade de força do que os mecanismos de centralização/amortecimento de direção mecânicos da técnica anterior, para reduzir a oscilação da roda a um ângulo de direção zero e reduzir a fricção do pneu e aumentar a eficiência de arrasto do sistema de eixo/suspensão direcionável. O mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção satisfaz as referidas necessidades por empregar um mecanismo de centralização/amortecimento de direção que inclui um conjunto de mola pré-carregada integrada em cada conjunto de direção que aplica uma força de centralização positiva constante em cada conjunto de direção a um ângulo de direção zero para resistir aos efeitos das entradas que levam à suspensão da oscilação e trepidação da roda, e também oferece uma força crescente de centralização de direção nos conjuntos de direção na medida em que o ângulo de direção aumenta com menos intensidade de força, o que reduz a fricção do pneu e aumenta a eficiência de arrasto do sistema de eixo/suspensão direcionável durante uma curva do veículo. A combinação de oscilação reduzida da roda e fricção reduzida do pneu aumenta vida do pneu e reduz os custos de manutenção do veículo. O mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção também elimina os itens de desgaste, tais como espiral sobre amortecedores estabilizadores, e/ou partes que possam potencialmente falhar, tais como as dos mecanismos pneumáticos de centralização/amortecimento de direção. Benefícios adicionais incluem a capacidade de utilizar o mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção em aplicações de caminhão onde o eixo de transmissão do veículo limita o espaço de acondicionamento. Ademais, o mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção pode potencialmente reduzir o envelope de acondicionamento necessário para a frente na medida em que a espiral sobre absorvedores de impacto não são mais necessários. O mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção também inclui reduzida complexidade, o que reduz o peso e custo em relação aos mecanismos pneumáticos de centralização/amortecimento de direção mais complicados e volumosos da técnica anterior utilizados em aplicações de reboque.

Breve Sumário da Invenção

[013] Um objetivo da presente invenção inclui proporcionar um mecanismo de centralização/amortecimento de direção com uma força de centralização de direção positiva a um ângulo de direção zero e também a força de centralização de direção que aumenta com crescente ângulo de direção com menos intensidade de força do que os mecanismos de centralização/amortecimento de direção mecânicos da técnica anterior.

[014] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um mecanismo de centralização/amortecimento de direção que reduz a oscilação da roda a um ângulo de direção zero da suspensão/sistema do eixo direcionável.

[015] Ainda outro objetivo da presente invenção é proporcionar um mecanismo de centralização/amortecimento de direção que reduz a fricção do pneu com crescente ângulo de direção para aumentar a eficiência de arrasto do sistema/suspensão do eixo direcionável durante a curva do veículo, que por sua vez aumenta vida do pneu.

[016] Ainda outro objetivo da presente invenção é proporcionar um mecanismo de centralização/amortecimento de direção que reduz os custos de manutenção do veículo.

[017] Ainda outro objetivo da presente invenção é proporcionar um mecanismo de centralização/amortecimento de direção com reduzida complexidade e que elimina partes que possam potencialmente falhar.

[018] Ainda outro objetivo da presente invenção é proporcionar um mecanismo de centralização/amortecimento de direção com acondicionamento aprimorado que permita que o sistema seja mais facilmente adaptado a aplicações em caminhão de trabalho pesado.

[019] Os referidos e outros objetivos são alcançados pelo mecanismo de centralização/amortecimento de direção para um sistema de eixo/suspensão de veículo de trabalho pesado direcionável da presente invenção, que inclui uma estrutura mecanicamente operada que proporciona uma força de centralização de direção positiva para o sistema de eixo/suspensão em cerca de um ângulo de direção zero e uma força crescente de centralização de direção positiva com um crescente ângulo de direção.

Breve descrição das diversas vistas dos desenhos

[020] A modalidade preferida da presente invenção, ilustrativa o melhor modo em que o requerente contemplou a aplicação dos princípios da presente invenção, é determinada na descrição a seguir e é mostrada nos desenhos.

[021] A Figura 1 é uma vista em perspectiva do lado do condutor de um sistema de eixo/suspensão direcionável com o chassi do veículo representado por linhas pontilhadas, que mostram o sistema de eixo/suspensão utilizando um par de mecanismos de centralização/amortecimento de direção de espiral sobre amortecedor estabilizador de impacto da técnica anterior.

[022] A Figura 2 é uma representação gráfica da relação entre a força de centralização de direção e o ângulo de direção para os mecanismos de centralização/amortecimento de direção de mola sobre o amortecedor estabilizador de impacto mostrado na Figura 1.

[023] A Figura 3 é a vista em perspectiva do lado do condutor de porções de um sistema de eixo/suspensão direcionável, que mostram um par de conjuntos de direção, cada um montado em uma extremidade respectiva do eixo do sistema de eixo/suspensão, e que mostram o mecanismo mecanicamente controlado de centralização/amortecimento de direção da técnica anterior montado no eixo e fixado em modo de operação a um tirante de fixação que se estende entre os conjuntos de direção.

[024] A Figura 4 é uma representação gráfica da relação entre a força de centralização de direção e o ângulo de direção para o mecanismo mecanicamente controlado de centralização/amortecimento de direção mostrada na Figura 3.

[025] A Figura 5 é uma vista em perspectiva do lado do condutor de um sistema de eixo/suspensão direcionável com o chassi do veículo representado por linhas pontilhadas, que mostram o sistema de eixo/suspensão utilizando a modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção.

[026] A Figura 6 é uma representação gráfica da relação entre a força de centralização de direção e o ângulo de direção para a modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção mostrada na Figura 5.

[027] A Figura 7 é uma vista plana de topo fragmentada grandemente ampliada da porção circulada do lado do condutor do sistema de eixo/suspensão direcionável mostrado na Figura 5 marcado "Vide a Figura 7".

[028] A Figura 8 é uma vista similar à Figura 7, que mostra o conjunto de direção do lado do condutor e conjunto de mola integrado durante a curva para a esquerda.

[029] Numerais similares se referem a partes similares através dos desenhos.

Descrição detalhada da invenção

[030] De modo a melhor compreender o mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção e o ambiente em que o mesmo opera, um sistema de eixo/suspensão direcionável auxiliar, indicado em geral em 10, que incorporam um par de espiral sobre amortecedores estabilizadores da técnica anterior 42, é mostrado na Figura 1, e será agora descrito em detalhes abaixo.

[031] Continuando com referência à Figura 1, o sistema de eixo/suspensão direcionável auxiliar 10 é um sistema de suspensão do tipo de eixo de elevação de autodireção auxiliar tendo uma geometria de braço posterior em paralelogramo. O sistema de eixo/suspensão direcionável 10 tipicamente é uma suspensão relativamente leve, projetado para permitir a conformidade com quaisquer regulamentações de peso e tensão aplicável em ponte, tais como a Federal Bridge Formula associadas com as leis relevantes e regulamentações aplicáveis dentro dos Estados Unidos da América.

[032] Continuando com referência à Figura 1, o sistema de eixo/suspensão direcionável 10 inclui um par de conjuntos de elevação 11, um par de ganchos 20, um par de molas de ar de movimento 92, um eixo 30, um par de conjuntos de direção 40, e espiral sobre amortecedores estabilizadores da técnica anterior 42.

[033] Com relação ao sistema de eixo/suspensão direcionável 10, a maioria dos componentes posicionados no lado do condutor do veículo terá componentes similares posicionados de modo correspondente no lado do passageiro do veículo. Assim sendo, nessa descrição, quando referência é feita a um componente de suspensão particular, será entendido que um componente similar está presente no lado oposto do veículo, a não ser que de outro modo indicado.

[034] Cada conjunto de elevação 11 inclui um par de vigas superior e inferior paralelas ente si que se estendem longitudinalmente 12, 14, respectivamente. As vigas superior e inferior 12, 14 são espaçadas e verticalmente alinhadas e são conectadas em modo de pivô em suas extremidades dianteiras por um par de conjuntos de bucha pivô (não mostrado) ao suporte de gancho de chassi de trilho lateral 20 que, por sua vez, é rigidamente fixado a e depende a partir de um respectivo par de membros principais de chassi que se estendem paralelos e transversalmente espaçados entre si 22 do veículo de trabalho pesado. Vigas superior e inferior paralelas entre si 12, 14 também são conectadas em modo pivô em suas extremidades traseiras a um suporte de mola de ar 24 por conjuntos de bucha pivô (não mostrado). O suporte de mola de ar 24 é montado em um eixo fabricado que se estende lateralmente 30 tendo um corpo oco do eixo 32, e porções em forma de pescoço de cisne 34 que se estendem para fora em cada extremidade do corpo do eixo. Uma mola de ar de elevação em linha (não mostrado) é montada nas vigas 12, 14 por meio dos suportes 38, 39, respectivamente. A mola de ar de movimento vertical 92 é montada no suporte de mola de ar 24 e é conectada ao membro de chassi 22 através de um suporte superior de mola de ar 44 fixada ao topo da mola de ar. Na medida em que o ar a partir de uma fonte de fornecimento de ar (não mostrada) instalada no veículo de trabalho pesado é introduzido em cada mola de ar em linha (não mostrada), e o ar é simultaneamente liberado a partir de cada mola de ar de movimento vertical 92, sistema de eixo/suspensão direcionável 10 é elevado em um modo conhecido na técnica.

[035] Para permitir que as rodas (não mostradas) fixadas ao sistema de eixo/suspensão direcionável 10 girem, o conjunto de direção 40 é fixado para fora de cada porção em forma de pescoço de cisne 34 localizado em cada extremidade de corpo do eixo 32, como é conhecido na técnica. Cada conjunto de direção 40 inclui uma junta de direção 46, um pino mestre 47, e uma extremidade de eixo 60. A porção em forma de pescoço de cisne 34 de corpo do eixo 32 é formada com uma abertura que se estende verticalmente (não mostrada) próximo à sua extremidade externa. A junta de direção 46 é em geral em forma de C, e é formada com aberturas verticalmente alinhadas 45 no topo e no fundo da junta de direção. As aberturas 45 de junta de direção 46 são alinhadas com a abertura (não mostrada) de porção em forma de pescoço de cisne 34 do corpo do eixo 32, de modo que a porção em forma de pescoço de cisne é situada entre o topo e o fundo da junta de direção em forma de C. O pino mestre 47 é disposto através de aberturas verticais 45 da junta de direção 46 e a abertura vertical da porção em forma de pescoço de cisne 34 do corpo do eixo 32 para conectar em modo pivô a junta de direção à porção em forma de pescoço de cisne. A junta de direção 46 inclui um braço de direção 48 que se estende para trás a partir da porção em forma de C da junta. Um tirante de fixação 50 é fixado à extremidade traseira de cada braço de direção 48 por pinos pivô 51, e se estende transversalmente entre o lado do condutor e braços de direção do lado do passageiro, desse modo ligando cada braço de direção de cada junta de direção 46 montada no lado do condutor e no lado do passageiro do veículo. O tirante de fixação 50 proporciona sincronização do movimento pivô de ambas as juntas de direção do lado do condutor e do lado do passageiro 46 durante a curva do veículo, como é conhecido na técnica. A extremidade de eixo 60, na qual a roda (não mostrada) é montada em modo de rotação, é rigidamente fixada à superfície externa da junta de direção 46.

[036] O sistema de eixo/suspensão direcionável 10 emprega um mecanismo de centralização/amortecimento de direção que utiliza a espiral sobre amortecedores estabilizadores 42 para proporcionar centralização de direção e amortecimento. Cada espiral sobre amortecedor de impacto 42 inclui uma bainha plástica 64 que envolve a espiral sobre mola (não mostrada). Um corpo de pistão preenchido de óleo 66 e um eixo de pistão (não mostrado), que é disposto dentro de e engata em modo de deslize o corpo de pistão, são dispostos dentro da espiral sobre mola. Uma válvula interna (não mostrada) é fixada à extremidade externa do eixo de pistão disposto dentro do corpo do pistão 66. Como determinado acima, o corpo do pistão 66 e o eixo do pistão são dispostos através de uma mola (não mostrada) que é fixada à extremidade interna do amortecedor estabilizador de impacto 42 e que é também fixada ao corpo do pistão 66. Um suporte de montagem 33 é soldado ou de outro modo rigidamente fixado ao corpo do eixo 32 relativamente dentro da porção em forma de pescoço de cisne 34 do corpo do eixo 32. O amortecedor estabilizador de impacto 42 é fixado em uma extremidade ao suporte de montagem 33 por meio do prendedor 68, e o amortecedor estabilizador de impacto é fixado a sua outra extremidade do braço de direção 48 dentro da fixação do tirante de fixação 50 ao braço de direção por meio do prendedor 67. Na medida em que o eixo do pistão é comprimido ou retraído dentro de corpo do pistão 66, a passagem do óleo entre a válvula variável (não mostrada) situada dentro do corpo de pistão resulta em uma força compressiva ou força de rechaço, respectivamente, no eixo de pistão que resiste ao movimento do eixo na direção oposta da respectiva força compressiva ou de rechaço, como é conhecido na técnica. Adicionalmente, na medida em que a mola sobre o amortecedor estabilizador de impacto é comprimida ou estendida, a mola fixada ao corpo do pistão 66 e o eixo de pistão é também comprimida ou estendida, o que resulta em uma força de mola oposta em direção à compressão ou extensão para contrabalançar a respectiva força para retornar o sistema ao equilíbrio. A combinação da força de mola e das forças de pressão de fluido experimentada por cada espiral sobre amortecedor estabilizador de impacto 42 proporciona a centralização de direção e amortecimento ao sistema de eixo/suspensão 10 durante a curva do veículo, como será agora descrito com relação a um veículo que encontra uma curva para a esquerda.

[037] Na medida em que um veículo de trabalho pesado utilizando o sistema de eixo/suspensão direcionável 10 encontra uma curva, em virtude de forças de arrasto proporcionadas nas rodas fixadas ao sistema de eixo/suspensão direcionável, assim como a sincronização pivô de juntas de direção do lado do condutor e do lado do passageiro 46 pelo tirante de fixação 50, ambas as rodas (não mostrada) fixadas ao sistema de eixo/suspensão direcionável são forçadas a virar na mesma direção, como é conhecido na técnica. Na medida em que a roda do lado do condutor (não mostrada) do conjunto de eixo/suspensão direcionável 10 é virada para a esquerda, a espiral sobre amortecedor estabilizador de impacto do lado do condutor 42 fixada à junta de direção do lado do condutor 46 é cada vez mais comprimida na medida em que o ângulo de direção aumenta pelo fato de que o braço de direção 48 da junta de direção pivota no sentido anti-horário sobre o pino mestre 47, forçando o movimento do braço de direção sobre a conexão pivô. De modo oposto, na medida em que a roda do lado do passageiro (não mostrada) do sistema de eixo/suspensão direcionável 10 é forçada a virar para a esquerda, a espiral sobre amortecedor estabilizador de impacto do lado do passageiro 42 fixada à junta de direção do lado do passageiro 46 é cada vez mais estendida na medida em que o ângulo de direção aumenta pelo fato de que o braço de direção do lado do passageiro 48 da junta de direção também pivota no sentido anti-horário sobre o pino mestre 47, forçando o movimento para fora do braço de direção sobre a conexão pivô. Com referência à Figura 2, na medida em que o ângulo de curva de direção aumenta, a compressão da espiral sobre amortecedor estabilizador de impacto do lado do condutor 42 e a extensão da espiral sobre amortecedor estabilizador de impacto do lado do passageiro 42 aumenta. Em virtude da força compressiva e das forças de rechaço no lado do condutor e a espiral sobre amortecedor estabilizador de impacto do lado do passageiro 42, respectivamente, não só o amortecedor estabilizador de impacto estendido, mas também o amortecedor estabilizador de impacto comprimido exibem uma força de centralização de direção positiva crescente com crescente ângulo de direção, como é conhecido na técnica.

[038] Embora a espiral sobre amortecedores estabilizadores 42 proporcione a centralização de direção e amortecimento durante uma curva do veículo, quando o sistema de eixo/suspensão direcionável está em um alinhamento retilíneo, e cada conjunto de direção está em um ângulo de direção zero, as forças de centralização proporcionadas pelos estabilizadores no conjuntos de direção do lado do passageiro e do lado do condutor 40 do sistema de eixo/suspensão direcionável 10 são muito baixos, o que resulta em uma força de centralização quase zero. Consequentemente, as rodas fixadas ao sistema de eixo/suspensão direcionável 10 podem potencialmente experimenta oscilação da roda na medida em que o veículo está trafegando em linha reta, o que pode resultar em desgaste desigual do pneu, maior desgaste no sistema de eixo/suspensão direcionável, e mais manutenção necessária do veículo. A espiral sobre amortecedores estabilizadores 42 também em geral experimenta elevadas intensidades de força de centralização de direção em crescentes ângulos de direção, o que pode aumentar o potencial de fricção do pneu das rodas do sistema de eixo/suspensão direcionável 10. Adicionalmente, a espiral sobre amortecedores estabilizadores 42 são componentes relativamente complexos e são considerados itens de desgaste e devem ser substituídos em intervalos regulares, o que resulta em custos de manutenção mais elevados. Também, o local de espiral sobre amortecedores estabilizadores 42 pode potencialmente ter efeitos adversos no acondicionamento da suspensão na direção de frente para trás, na medida em que os mesmos são relativamente grandes e duas espirais sobre amortecedores estabilizadores são necessárias para cada sistema de eixo/suspensão direcionável 10.

[039] Um mecanismo pneumático de centralização/amortecimento de direção da técnica anterior que é pneumaticamente controlado para aplicar a força de centralização de direção de modo constante, é incorporado em um sistema de eixo/suspensão direcionável de trabalho pesado 100, é indicado em geral em 110 e é mostrado na Figura 3. O sistema de eixo/suspensão direcionável 100 em geral inclui um tubo de eixo central que se estende transversalmente 130, e um par de conjuntos de direção 140. O tubo de eixo central 130 é suportado por um par de vigas de braço traseiro transversalmente espaçadas (não mostrado), que são tipicamente soldadas ou de outro modo rigidamente fixadas ao tubo de eixo central. Cada viga de braço traseiro (não mostrado) é fixada em modo pivô em um modo bem conhecido em sua extremidade dianteira a um respectivo de um par de ganchos de chassi transversalmente espaçados (não mostrado), que por sua vez são rigidamente fixados a e pendem a partir do chassi (não mostrado) do veículo. O sistema de eixo/suspensão direcionável 100 tipicamente também inclui um par de molas de ar (não mostrado), cada uma das quais se estende entre e é montada entre a extremidade traseira de uma respectiva viga (não mostrado) e um membro principal de chassi de reboque correspondente (não mostrado), como é conhecido na técnica.

[040] Com relação ao sistema de eixo/suspensão direcionável 100, a maioria dos componentes posicionados no lado do condutor do veículo terá componentes posicionados de modo correspondente similares no lado do passageiro do veículo. Assim sendo, na presente descrição, quando referência é feita a um componente de suspensão particular, será entendido que um componente similar está presente no lado oposto do veículo, a não ser que de outro modo indicado.

[041] Para permitir que as rodas (não mostradas) fixadas ao sistema de eixo/suspensão direcionável 100 virem, cada conjunto de direção 140 é fixado a uma extremidade externa de tubo de eixo central 130 oposta uma à outra, como é conhecido na técnica. Cada conjunto de direção 140 inclui uma junta de direção 146, um pino mestre 147, um braço fixo 154, e uma extremidade de eixo 160. O braço fixo 154 do conjunto de direção 140 é soldado ou de outro modo rigidamente fixado à extremidade externa do tubo de eixo central 130. O braço fixo 154 é formado com uma abertura que se estende verticalmente (não mostrada) próximo à sua extremidade externa. A junta de direção 146 é em geral em forma de C, e é formada com aberturas verticalmente alinhadas 145 no topo e no fundo da junta de direção. As aberturas da junta de direção 145 são alinhadas com a abertura (não mostrada) do braço fixo 154, de modo que o braço fixo é situado entre o topo e o fundo da junta de direção em forma de C. O pino mestre 147 é disposto através de aberturas verticais da junta de direção 145 e a abertura vertical de braço fixo 154 para conectar em modo pivô a junta de direção ao braço fixo. A junta de direção 146 inclui um braço de direção 148 que se estende para trás a partir da porção em forma de C da junta. A extremidade de eixo 160, na qual a roda (não mostrada) é montada em modo de rotação, é rigidamente fixada à superfície externa de junta de direção 146.

[042] O sistema de eixo/suspensão direcionável 100 emprega mecanismo pneumático de centralização/amortecimento de direção 110 para proporcionar centralização de direção e amortecimento ao sistema de eixo/suspensão direcionável durante uma curva do veículo. O mecanismo pneumático de centralização/amortecimento de direção 110 inclui um suporte de montagem de eixo 112 fixado de modo fixo em geral à porção de fundo de tubo de eixo central 130, por meio de soldas (não mostrado). O suporte de montagem de eixo 112 é em geral em forma de U e se estende ao longo do tubo de eixo central 130. O suporte de montagem de eixo 112 é conectado a um suporte que se estende para trás 116 que inclui a porção de topo 111 que é em forma de C com extremidades fixadas à superfície traseira do suporte de montagem de eixo 112. O suporte de montagem de eixo 112 também é conectado à porção de fundo 115 do suporte que se estende para trás 116 e é paralelo à porção de topo 111 e é espaçado para baixo a partir do mesmo para formar uma abertura voltada em geral para trás e inclui características para fixar de modo pivotável os braços de travamento 114. Um parafuso de parada 121 é rigidamente conectado ao suporte de montagem de eixo 112 e se estende para fora a partir de ambos o lado do condutor e o lado do passageiro do suporte de montagem de eixo. Uma montagem do tirante de fixação 113 é localizada entre a porção de topo 111 e a porção de fundo 115 do suporte 116 de modo que a mesma pode livremente se mover de lado a lado entre as porções de topo e de fundo. A montagem do tirante de fixação 113 é formada com um par de pontos de contato de braço de travamento transversalmente espaçados entre si 118. Um braço de travamento 114 é fixado em modo pivô a cada pivô do braço de travamento (não mostrado). Cada braço de travamento 114 se estende longitudinalmente para frente em baixo do tubo de eixo central 130 e é conectado em modo pivô à extremidade dianteira do suporte de montagem 112 (não mostrado). Cada braço de travamento 114 proporciona a fixação de uma mola de ar 149. Especificamente, cada braço de travamento 114 inclui um suporte de mola de ar 142 soldado ou de outro modo fixado à extremidade dianteira do braço de travamento. O suporte de mola de ar do lado do condutor 142 é fixado de modo fixo a uma extremidade de uma mola de ar 149 em um modo bem conhecido na técnica. O suporte de mola de ar do lado do passageiro 142 é fixado de modo fixo à outra extremidade da mola de ar 149 em um modo bem conhecido na técnica.

[043] A Montagem Do Tirante De Fixação 113 Se Estende Para Trás E Para Baixo A Partir De Seu Engate Entre A Porção De Topo Do Suporte Que Se Estende Para Trás 111 E A Porção De Fundo Do Suporte Que Se Estende Para Trás 115, E Inclui A Abertura Que Se Estende Transversalmente 117. Um Tirante De Fixação 150 É Disposto Dentro Da Abertura Que Se Estende Transversalmente 117 E É Fixado De Modo Imóvel Dentro Da Abertura Que Se Estende Transversalmente Por Uma Pluralidade De Prendedores Do Tipo Presilha 119. Cada Extremidade Do Tirante De Fixação 150 É Fixada À Extremidade Traseira De Um Respectivo Dos Braços De Direção 148 Por Prendedores 151, E Se Estende Transversalmente Entre Os Braços De Direção Do Lado Do Condutor E Do Lado Do Passageiro, Desse Modo Ligando Cada Braço De Direção 148 De Cada Junta De Direção 146 Montada No Lado Do Condutor E No Lado Do Passageiro Do Veículo. O Tirante De Fixação 150 Proporciona A Sincronização Do Movimento Pivô De Ambas As Juntas De Direção Do Lado Do Condutor E Do Lado Do Passageiro 146 Durante Uma Curva Do Veículo, Como É Conhecido Na Técnica. Pelo Fato De Cada Braço De Travamento 114 Ser Fixado Em Modo Pivô Ao Suporte De Montagem 112 E Em Contato Com Cada Respectivo Ponto De Contato Do Braço De Travamento 118 E Parafuso De Parada 121, Na Medida Em Que A Montagem Do Tirante De Fixação 113 É Movida Transversalmente Entre A Porção De Topo 111 E A Porção De Fundo 115 Do Suporte De Montagem De Suporte De Eixo Que Se Estende Para Trás 116, A Extremidade Dianteira De Cada Braço De Travamento Se Movimenta Transversalmente Oposta À Direção De Movimento Da Montagem Do Tirante De Fixação 113, Enquanto A Extremidade Traseira De Cada Braço De Travamento Se Movimenta Transversalmente Com A Montagem Do Tirante De Fixação. Pelo Fato Da Mola De Ar 149 Ser Fixada Às Extremidades Dianteiras De Cada Braço De Travamento 114, Que Por Sua Vez São Conectadas Em Modo Pivô À Montagem Do Tirante De Fixação 113, O Controle Da Pressão Da Mola De Ar Permite Que O Mecanismo Mecanicamente Controlado De Centralização/Amortecimento De Direção 110 Proporcione A Centralização De Direção E Amortecimento Para O Sistema De Eixo/Suspensão Direcionável Durante Uma Curva Do Veículo, Como Será Agora Descrito.

[044] Quando um veículo de trabalho pesado utilizando um sistema de eixo/suspensão direcionável 100 encontra uma curva, em virtude de forças de arrasto proporcionadas nas rodas fixadas ao sistema de eixo/suspensão, assim como a sincronização pivô de juntas de direção do lado do condutor e do lado do passageiro 146 pelo tirante de fixação 150, ambas as rodas (não mostrado) fixadas ao sistema de eixo/suspensão são forçadas a girar na mesma direção, como é conhecido na técnica. Pelo fato da mola de ar 149 ser fixada entre os suportes de mola de ar do lado do passageiro e do lado do condutor 142, mecanismo pneumático de centralização/amortecimento de direção 110 proporciona centralização de direção/amortecimento ajustável ao sistema de eixo/suspensão direcionável 100 que depende da pressão da mola de ar, e é aplicada igualmente a ambos os conjuntos de direção do lado do passageiro e do lado do condutor 140. Mais especificamente, na medida em que o ar é cada vez mais introduzido na mola de ar 149, o movimento pivô de cada braço de travamento 114 sobre a sua fixação pivô ao suporte de montagem 112 e o ponto de contato do braço de travamento 118 é cada vez mais restrito, como é conhecido na técnica. Pelo fato do tirante de fixação 150 ser fixado a ambos os conjuntos de direção do lado do passageiro e do lado do condutor 140 e ser fixado dentro da montagem do tirante de fixação 113, que por sua vez é conectada em modo pivô a cada braço de travamento 114, ambos os conjuntos de direção do lado do passageiro e do lado do condutor 140 experimentam uma força de centralização de direção constante igual à resistência de movimento transversal proporcionada no tirante de fixação 150 pela pressão de mola de ar configurada 149. Pelo incremento da pressão interna da mola de ar 149, a força de centralização de direção proporcionada no sistema de eixo/suspensão direcionável 100 é maior. De modo oposto, por reduzir a pressão interna de mola de ar 149, a força de centralização de direção proporcionada no sistema de eixo/suspensão direcionável 100 é reduzida. De modo similar, durante uma curva, na medida em que as forças de arrasto dos pneus fazem com que os braços de travamento 114 pivotem, a mola de ar 149 é comprimida o que resulta em uma maior pressão na mola de ar e assim uma maior força de centralização.

[045] Com particular referência à Figura 4, mecanismo pneumático de centralização/amortecimento 110 proporciona a força de centralização de direção positiva a um ângulo de direção zero que é constante em relação à pressão de mola de ar configurada 149. A força de centralização de direção proporcionada em cada conjunto de direção 140 aumenta com o aumento do ângulo de direção dos conjuntos de direção, pelo fato de que, como determinado acima, durante uma curva do veículo a pressão de mola de ar comprimida 149 aumenta. O mecanismo pneumático de centralização/amortecimento 110 pode proporcionar uma força de centralização de direção positiva ao eixo/suspensão direcionável 100 a um ângulo de direção zero, assim minimizando a oscilação da roda enquanto o veículo está trafegando em linha reta, e a crescente eficiência de arrasto da roda além da resistência constante alcançada pela pressão de operação configurada da mola de ar. Entretanto, o mecanismo pneumático de centralização/amortecimento de direção 110 potencialmente exibe modos de falha conhecidos que podem afetar a sua operação, que pode incluir: perda de pressão de ar em virtude de uma variedade de falhas de componente, desgaste de mola de ar, introdução de água, gelo ou outros contaminantes dentro do sistema desse modo afetando o desempenho. Adicionalmente, o acondicionamento de mola de ar 149 e seus suportes associados são relativamente grandes e pode potencialmente limitar o seu uso a apenas aplicações de reboque, onde o espaço é mais disponível. Em aplicações de caminhão, onde o eixo de transmissão do veículo é centralizar longitudinalmente sob o veículo, o mecanismo pneumático de centralização/amortecimento de direção 110 não pode ser usado em virtude de restrições de espaço.

[046] Portanto, existe uma necessidade na técnica para um mecanismo mecanicamente operado de centralização/amortecimento de direção para um sistema de eixo/suspensão direcionável de trabalho pesado que proporcione uma força de centralização de direção positiva enquanto as rodas do sistema de eixo/suspensão estão em ângulo zero, e também proporcione uma força crescente de centralização de direção positiva na medida em que o ângulo de direção das rodas aumenta com menos intensidade de força em ângulos de direção mais altos do que os mecanismos de centralização/amortecimento de direção mecânicos da técnica anterior, desse modo minimizando a oscilação da roda a um ângulo de direção zero e minimizando a fricção do pneu das rodas do sistema de eixo/suspensão direcionável em ângulos de direção crescentes para aprimorar a eficiência de arrasto da roda durante a curva do veículo. Há também uma necessidade na técnica para um mecanismo de centralização/amortecimento de direção com reduzida complexidade e que elimina os itens e/ou as partes gastas que podem potencialmente falhar, minimiza os custos de manutenção, assim como proporciona acondicionamento aprimorado para permitir que o sistema seja mais facilmente adaptado às aplicações em caminhão de trabalho pesado. A modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção para veículos de trabalho pesado da presente invenção satisfaz as referidas necessidades, como será descrito abaixo.

[047] A modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção incorporado em um sistema de eixo/suspensão direcionável de trabalho pesado 200 é mostrada na Figura 5 e é indicada em geral em 208. O sistema de eixo/suspensão direcionável 200 é similar em estrutura e função àquela do sistema de eixo/suspensão direcionável 10 anteriormente descrito, exceto em que o sistema de eixo/suspensão direcionável 200 inclui a modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção e elimina espiral sobre amortecedores estabilizadores 42. Como um resultado, apenas as diferenças entre o eixo/suspensão direcionável 200 e o sistema de eixo/suspensão direcionável 10 que irão ajudar a explicar a modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção serão descritas abaixo.

[048] Com relação ao sistema de eixo/suspensão direcionável 200, a maioria dos componentes posicionados no lado do condutor do veículo terá componentes de modo correspondente similares posicionados no lado do passageiro do veículo. Assim sendo, na presente descrição, quando referência é feita a um componente de suspensão particular, será entendido que o componente similar está presente no lado oposto do veículo, a não ser que de outro modo indicado.

[049] Continuando com referência à Figura 5, o sistema de eixo/suspensão direcionável 200 em geral inclui um tubo de eixo central que se estende transversalmente 230 e um par de conjuntos de direção 240. Para permitir que as rodas (não mostrada) fixadas ao sistema de eixo/suspensão direcionável 200 girem, o conjunto de direção 240 é fixado para fora de uma das respectivas porções em forma de pescoço de cisne 234 localizada em cada extremidade do corpo do eixo 232. Cada conjunto de direção 240 inclui uma junta de direção 246, um pino mestre 247, e uma extremidade de eixo 260. A porção em forma de pescoço de cisne 234 do corpo do eixo 232 é formada com a abertura que se estende verticalmente (não mostrada) próxima à sua extremidade externa. A junta de direção 246 é em geral em forma de C, e é formada com aberturas verticalmente alinhadas 245 no topo e no fundo da junta de direção. As aberturas 245 de junta de direção 246 são alinhadas com a abertura (não mostrada) da porção em forma de pescoço de cisne 234 do corpo do eixo 232, de modo que a porção em forma de pescoço de cisne é situada entre o topo e o fundo da junta de direção em forma de C. O pino mestre 247 é disposto através das aberturas verticais 245 da junta de direção 246 e a abertura vertical da porção em forma de pescoço de cisne 234 do corpo do eixo 232 para conectar em modo pivô a junta de direção à porção em forma de pescoço de cisne. A junta de direção 246 inclui um braço de direção 248 que se estende para trás a partir da porção em forma de C da junta. Um tirante de fixação 250 é fixado à extremidade traseira de cada braço de direção 248 por pinos pivô 251, e se estende transversalmente entre o lado do condutor e braços de direção do lado do passageiro, desse modo ligando cada braço de direção de cada junta de direção 246 montado no lado do condutor e no lado do passageiro do veículo. O tirante de fixação 250 proporciona sincronização do movimento pivô de ambas as juntas de direção do lado do condutor e do lado do passageiro 246 durante uma curva do veículo, como é conhecido na técnica. A extremidade de eixo 260, na qual a roda (não mostrada) é montada em modo de rotação, é rigidamente fixada à superfície externa de junta de direção 246. De acordo com uma importante característica da modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção da presente invenção, o mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 inclui um conjunto de mola 209 integrado em cada conjunto de direção 240, como é mostrado nas Figuras 5, 7 e 8. O conjunto de mola 209 inclui um suporte de eixo de resistência de mola 270. O suporte de eixo de resistência de mola 270 é formado de um material robusto, tal como aço, e é em geral horizontalmente em forma de C na direção externa. O suporte de eixo de resistência de mola 270 é circunferencialmente disposto em torno da extremidade interna de um conjunto de direção braço fixo 254, de modo que a extremidade aberta do formato de C está voltado para fora. O suporte de eixo de resistência de mola 270 é soldado ou de outro modo rigidamente fixado ao braço fixo 254. O suporte de eixo de resistência de mola 270 é formado com a extremidade dianteira 271 e a extremidade traseira 272. A extremidade dianteira 271 e a extremidade traseira 272 se estendem para fora e para frente e para fora e para trás a partir do braço fixo 254, respectivamente, e proporcionam um ponto de parada positivo para uma mola plana ou planar 274 do conjunto de mola 209, que será descrito em maiores detalhes abaixo.

[050] Com particular referência às Figuras 5 e 7, o conjunto de mola 209 adicionalmente inclui um suporte de montagem de mola dianteira 275 e um suporte de montagem de mola traseira 276. Cada suporte de montagem de mola 275, 276 é em geral em forma de C e é formado de um material robusto, tal como metal. Os suportes de montagem de mola 275, 276 são rigidamente fixados a superfície de topo da junta de direção 246 e são longitudinalmente espaçados em lados opostos do pino mestre 247. Os suportes de montagem de mola 275, 276 se estendem para dentro a partir de suas respectivas fixações para a junta de direção 246. A extremidade interna de cada suporte de montagem 275, 276 é formada com um par de aberturas verticalmente alinhadas 277 (apenas uma mostrada) relativamente dentro do pino mestre 247. Um pino de montagem de mola 278 é disposto através de cada abertura 277 e é soldado ou de outro modo rigidamente fixado dentro da abertura.

[051] Uma mola plana 274 é longitudinalmente disposta entre a superfície interna do pino mestre 247, a superfície externa dos pinos de montagem de mola 278, e a superfície externa de extremidade dianteira 271 e da extremidade traseira 272 do suporte de eixo de resistência de mola 270 em uma condição pré-carregada. A mola plana 274 inclui uma estrutura mecanicamente operada formada a partir de um material capaz de deformação elástica, tal como aço de mola. Para fins de descrição aqui, deve ser entendido que a "estrutura mecanicamente operada" exclui estruturas pneumáticas, tais como os componentes do mecanismo pneumático de centralização/amortecimento da técnica anterior 110.

[052] Com particular referência à Figura 7, quando o conjunto de direção 240 está em um ângulo de direção zero, a mola plana 274 entra em contato com a superfície interna de pino mestre 247, e as superfícies externas dos pinos de montagem de mola 278, e as extremidades dianteira e traseira 271, 272 do suporte de eixo de resistência de mola 270 para constantemente proporcionar uma força de centralização positiva para o conjunto de direção. Na medida em que um veículo de trabalho pesado utilizando o sistema de eixo/suspensão direcionável 200 encontra uma curva, em virtude das forças de arrasto proporcionadas nas rodas fixada para o sistema de eixo/suspensão, assim como a sincronização pivô das juntas de direção do lado do condutor e do lado do passageiro 246 pelo tirante de fixação 250, ambas as rodas (não mostrado) fixadas ao sistema de eixo/suspensão são forçadas a virar na mesma direção. Com particular referência à Figura 8, na medida em que um veículo de trabalho pesado utilizando o conjunto de eixo/suspensão 200 experimenta uma curva para frente e para a esquerda, a junta de direção do lado do condutor 246 pivota no sentido anti-horário sobre a sua conexão pivô ao pino mestre 247. Pelo fato de que a mola plana 274 é disposta entre o pino de montagem de mola 277 do suporte de montagem de mola 275 e pino mestre 247, na medida em que o ângulo de direção de conjunto de direção do lado do condutor 240 aumenta, a extremidade dianteira da mola plana é puxada para fora pelo pino de montagem, e é elasticamente deformado em torno do perímetro interno do pino mestre, enquanto a extremidade traseira de mola plana 274 é forçada contra e é positivamente parada pela borda externa da extremidade traseira 272 do suporte de eixo de resistência de mola 270. A deformação elástica da mola plana 274 em torno do pino mestre 247 resulta em uma centralização ou força de mola direcionada para dentro, com o equilíbrio do sistema alcançado pelo conjunto de direção 240 retornando a um ângulo de direção zero. Com particular referência à Figura 6, na medida em que o ângulo de direção do conjunto de direção 240 aumenta a força para dentro ou a força de centralização da direção do conjunto de mola 209 também aumenta na medida em que a extremidade dianteira da mola plana 274 é cada vez mais elasticamente deformada em torno do pino mestre 247.

[053] Durante a curva para a esquerda, a junta de direção do lado do passageiro 246 também pivota no sentido anti-horário sobre a sua conexão pivô ao pino mestre 247 fazendo com que um aumento similar na força de centralização de direção do conjunto de mola do lado do condutor 209, exceto que na medida em que o ângulo de direção de conjunto de direção do lado do passageiro 240 aumenta, a extremidade traseira da mola plana do lado do passageiro 274 é puxada para fora pelo pino de montagem de mola 277 do suporte de montagem de mola traseira 276, e é elasticamente deformada, em torno do perímetro interno do pino mestre do lado do passageiro 247, enquanto que a extremidade dianteira da mola plana é forçada contra e é positivamente parada pela borda externa da extremidade dianteira do lado do passageiro 271 do suporte de eixo de resistência de mola do lado do passageiro 270. Com particular referência à Figura 6, quando um veículo com o sistema de eixo/suspensão direcionável 200 encontra uma curva para a esquerda ou uma curva para a direita, não só o conjunto de mola do lado do condutor, mas também o do lado do passageiro 209 da modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 proporciona uma força de centralização de direção a cada respectivo conjunto de direção 240 que aumenta com o crescente ângulo de direção.

[054] A modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção proporciona o sistema de eixo/suspensão direcionável de trabalho pesado 200 com uma força de centralização de direção positiva em cada conjunto de direção 240 a um ângulo de direção zero, que reduz a oscilação da roda enquanto o veículo está trafegando em uma linha reta para frente, assim como a força de centralização de direção que aumenta com crescente ângulo de direção com menos intensidade de força em ângulos de direção mais altos que os mecanismos de centralização/amortecimento de direção mecânicos da técnica anterior, que reduz o potencial de fricção do pneu e aumenta a eficiência de arrasto do sistema de eixo/suspensão direcionável durante uma curva do veículo. Por minimizar a fricção do pneu e a oscilação da roda, a modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção reduz os custos de manutenção do veículo por aumentar a vida do pneu e reduzir o desgaste dos ado sistema de eixo/suspensão como um resultado de oscilação da roda e ineficiente arrasto da roda. A modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 também elimina a necessidade de mecanismos complexos e consumíveis de centralização/amortecimento, tais como espiral sobre molas do estabilizador. Benefícios adicionais da presente invenção incluem a capacidade de utilizar o mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção em aplicações de caminhão onde o eixo de transmissão do veículo limita o espaço de acondicionamento. Ademais, o mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção pode potencialmente reduzir o envelope de acondicionamento necessário para frente na medida em que a espiral sobre absorvedores de impacto não é mais necessária. O mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção também reduz o peso e o custo em relação aos mecanismos pneumáticos de centralização/amortecimento de direção mais complicados e volumosos da técnica anterior utilizados em aplicações de reboque.

[055] A modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção pode ser utilizada em aplicações vocacionais de caminhão assim como aplicações de reboque. A modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção reduz a complexidade e elimina modos potenciais de falha dos dispositivos controlados de modo pneumático, que podem potencialmente incluir a perda de pressão de ar em virtude de uma variedade de falhas de componente, desgaste da mola de ar, introdução de água, gelo ou outros contaminantes dentro do sistema desse modo afetando o desempenho.

[056] Deve ser entendido que a estrutura e os arranjos da modalidade preferida acima descrita do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 para veículos de trabalho pesado da presente invenção podem ser alterados ou rearranjados sem afetar o conceito geral ou a operação da presente invenção. Adicionalmente, o mecanismo de centralização/amortecimento de direção para veículos de trabalho pesado da presente invenção pode ser empregado com outros tipos de eixos, conjuntos de extremidade de roda e sistemas de eixo/suspensão do que os mostrados e descritos acima, tais como sistemas de eixo/suspensão de braço traseiro e dianteiro, e sistemas de eixo/suspensão eleváveis e não eleváveis, sem afetar o conceito geral ou a operação da presente invenção. É adicionalmente entendido que a modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção pode ser automatizada ou manualmente operada sem mudar o conceito geral ou a operação da presente invenção. É ainda adicionalmente entendido que diferentes formatos, materiais e tamanhos podem ser utilizados para os componentes da modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 da presente invenção sem mudar o conceito geral ou a operação da presente invenção. É ainda adicionalmente contemplado que a modalidade preferida do mecanismo de centralização/amortecimento de direção 208 pode utilizar uma estrutura mecanicamente operada diferente a partir das mostradas e descritas acima para proporcionar uma força de centralização de direção positiva a um ângulo de direção zero e uma força de centralização de direção que aumenta com o crescente ângulo de direção com menos intensidade de força em ângulos de direção mais altos do que os mecanismos de centralização/amortecimento de direção mecânicos da técnica anterior, sem afetar o conceito geral ou a operação da presente invenção. Ademais, embora referência tenha sido feita aqui em geral a veículos de trabalho pesado por uma questão de conveniência, foi com o entendimento de que a referida referência inclui caminhões, reboques de trator, semirreboques, e reboques dos mesmos.

[057] Assim sendo, o mecanismo de centralização/amortecimento de direção é simplificado, proporciona uma estrutura eficaz, segura, econômica e eficiente que alcança todos os objetivos enumerados, proporciona a eliminação das dificuldades encontradas com relação aos mecanismos de centralização/amortecimento de direção da técnica anterior, e resolve os problemas e obtém novos resultados na técnica.

[058] Na descrição anterior, certos termos foram usados por uma questão de concisão, clareza e compreensão; mas não devem implicar em limitações desnecessárias além das exigências da técnica anterior, pelo fato de que os referidos termos são usados para fins descritivos e destinam-se a ser amplamente interpretados. Além disso, a presente invenção foi descrita com referência a uma modalidade específica. Deve ser entendido que esta ilustração é a título de exemplo e não como limitação, uma vez que o âmbito da invenção não está limitado aos detalhes exatos mostrados ou descritos. Possíveis modificações e alterações ocorrerão a outros mediante uma leitura e compreensão desta descrição, e deve ser entendido que a invenção inclui todas essas modificações e alterações e as equivalentes das mesmas.

[059] Tendo agora descrito as características, descobertas e princípios da presente invenção, a maneira pela qual o mecanismo de centralização/amortecimento de direção para o sistema de eixo/suspensão de veículo de trabalho pesado direcionáveis da presente invenção é usado e instalado, as características de construção, arranjo e etapas do método, e os resultados vantajosos, novos e uteis obtidos; os novos e uteis estruturas, dispositivos, elementos, arranjos, processos, partes e combinações são determinados nas reivindicações em anexo.

Claims (9)

1. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, compreendendo: uma estrutura mecanicamente operada que proporciona uma força de centralização de direção positiva ao referido sistema de eixo/suspensão (200) em cerca de um ângulo de direção zero, a referida estrutura mecanicamente operada proporcionando uma força crescente de centralização de direção positiva com um ângulo de direção crescente do sistema de eixo/suspensão (200), CARACTERIZADO pelo fato de que a referida estrutura mecanicamente operada é pelo menos uma mola plana (274); e pelo menos um suporte de eixo (270) fixado a um eixo (230) do referido sistema de eixo/suspensão (200), o referido pelo menos um suporte de eixo (270) proporcionando um ponto de parada positivo para a referida pelo menos uma mola plana (274) para proporcionar a referida força de direção de centralização positiva no referido ângulo de direção zero e a referida força de centralização positiva crescente com o ângulo de direção crescente do referido sistema de eixo/suspensão (200).

2. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida estrutura mecanicamente operada é integrada em pelo menos um conjunto de direção (240) do referido sistema de eixo/suspensão (200).

3. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida estrutura mecanicamente operada é formada de um material elasticamente deformável.

4. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida pelo menos uma mola plana (274) está em uma condição pré-carregada em um ângulo de direção zero para proporcionar a referida força de centralização de direção positiva no referido ângulo de direção zero.

5. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida pelo menos uma mola plana (274) é formada de aço de mola.

6. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida pelo menos uma mola plana (274) é disposta entre pelo menos um par de suportes (275, 276) fixados a uma junta de direção (246) do referido sistema de eixo/suspensão (200), os referidos suportes (275, 276) fazendo com que a referida pelo menos uma mola plana (274) se deforme elasticamente para proporcionar a força de centralização de direção positiva crescente com o ângulo de direção crescente durante o arrasto do referido sistema de eixo/suspensão (200).

7. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida pelo menos uma mola plana (274) é elasticamente deformada em torno de um pino mestre (247) de uma junta de direção (246) do referido sistema de eixo/suspensão (200).

8. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um do referido par de suportes (275, 276) é em forma de C.

9. Mecanismo de centralização/amortecimento de direção (208) para um sistema de eixo/suspensão (200) de veículo de trabalho pesado direcionável, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida pelo menos uma mola plana (274) é disposta entre o referido pino mestre (247) e o referido par de suportes (275, 276) de modo que a mola plana (274) está em uma condição pré-carregada para proporcionar a referida força de centralização de direção positiva no referido ângulo de direção zero.