ES2263404B1 - Dispositivo de control de la rodadura de un vehiculo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de control de rodadura de un vehículo, del tipo de vehículo que comprende, al menos, una rueda que gira alrededor de un eje, caracterizado porque comprende medios de modificación de los parámetros de rodadura del vehículo que comprenden, al menos, medios para variar la anchura de, al menos, un elemento de la citada rueda.

Description

Dispositivo de control de la rodadura de un vehículo.

La presente invención hace referencia a un dispositivo de control de la rodadura de un vehículo.

Más en particular, la presente invención hace referencia a un novedoso sistema que permite variar los parámetros de rodadura de un vehículo del tipo de vehículo que presenta, al menos, una rueda que gira alrededor de un mismo eje.

La presente invención será de ventajosa aplicación a los vehículos automóviles de transporte por carretera, si bien la invención no se limita necesariamente a dichos vehículos, siendo determinadas realizaciones de la presente invención aplicables, por ejemplo, al transporte ferroviario.

En dichos vehículos, los parámetros de rodadura resultan fijos, al menos para un trayecto dado. Como consecuencia, el comportamiento del coche resulta rígido y presenta limitaciones en situaciones extremas o especiales de conducción (por ejemplo, curvas cerradas, grandes pendientes). Esto, además, puede afectar a la seguridad, por cuanto la respuesta del vehículo varía en dichas situaciones, en relación con una situación normal, sin que el conductor tenga conocimiento de dicho cambio.

Para dar una solución a dicho problema, la presente invención da a conocer medios que permiten variar los parámetros de rodadura del vehículo, preferentemente durante el movimiento del vehículo, es decir, mientras las ruedas se encuentran girando, pudiendo controlar parámetros tales como la adherencia, la resistencia y el esfuerzo al giro, mediante modificaciones tales como la distancia entre caras exteriores de ruedas paralelas (lo que supone una modificación del ancho de rueda, de la distancia entre cubos de rueda o una combinación de ambas), el diámetro de rueda y la presión del neumático.

En una realización básica, el dispositivo objeto de la presente invención comprende medios de modificación de los parámetros de rodadura del vehículo que comprenden, al menos, medios para variar la anchura de al menos un elemento de la citada rueda. Dichos medios podrán comprender medios para variar la anchura de rueda, preferentemente medios para variar la anchura de la llanta de la rueda, y/o vehículos que comprenden dos ruedas que giran alrededor de un eje, medios para variar la distancia entre ruedas, preferentemente medios para modificar la anchura del cubo de la rueda.

Estos dispositivos podrán combinarse con un dispositivo para modificar de manera controlada la presión del fluido en el interior de un neumático que recubre la rueda. La presión del neumático, que es un parámetro de rodadura en sí, puede también tener influencia en el diámetro efectivo de la rueda, el cual es a su vez otro parámetro de rodadura que afecta al comportamiento del vehículo.

En una realización especialmente preferente, para conseguir la modificación de los parámetros de rodadura del vehículo, el elemento de anchura variable del dispositivo comprenderá una primera pieza y una segunda pieza, presentando la primera pieza un saliente introducido parcialmente en un entrante conjugado de la segunda pieza, de tal manera que la zona del entrante conjugado no ocupada por el saliente define un compartimiento interior y medio para mover el saliente en relación con el entrante. Dicho medio podrá comprender, por ejemplo, un líquido oleohidráulico conectado a un grupo de presión que alimenta el compartimiento interior de líquido oleohidráulico, de tal manera que cuando el grupo de presión bombea líquido oleohidráulico al compartimiento, aumenta la anchura del elemento de anchura variable.

El elemento de anchura variable podrá tratarse, por ejemplo, de la llanta del vehículo. El aumento de la anchura de la llanta conlleva un aumento del ancho de rueda. El elemento de anchura variable también podrá tratarse, por ejemplo, del cubo de la rueda. Un aumento de la anchura del cubo de la rueda conlleva un aumento de la distancia entre ruedas en un mismo eje, o lo que es lo mismo, la distancia entre los puntos de rodadura de las citadas dos ruedas.

Al aumentar la anchura de la llanta, se aumenta la superficie de contacto del neumático y disminuye, en general, el diámetro. Por el contrario, al disminuir la anchura de la llanta se disminuye la superficie de contacto y aumenta el diámetro. En definitiva, mediante la modificación de la anchura de la llanta se consigue una mayor o menor resistencia al giro y avance, según convenga.

El sistema también podrá comprender un sistema de control electrónico para modificación de los parámetros de rodadura citados en función de señales recibidas de sensores de medición, tales como velocidad del vehículo, aceleraciones, circunstancias meteorológicas, distribución de carga, tipo de superficie,
etc.

Al aumentar o disminuir la presión se modifica la flexibilidad o dureza del neumático. Un neumático más blando presenta una mayor adaptabilidad a la superficie de contacto, pero una mayor resistencia al giro y avance.

Un dispositivo electrónico de control automático podrá controlar los parámetros de cada rueda del dispositivo de forma independiente entre sí. Por ejemplo, el dispositivo podrá estar configurado para ordenar, en el caso de que el vehículo trace una curva, que las ruedas situadas en el lado interior de la trazada disminuyan su diámetro a la vez que las exteriores lo aumentan, de manera que se modifica el centro de gravedad del vehículo mejorando el paso por curva.

En el caso de frenada, el centro de gravedad del vehículo tiende a desplazarse hacia delante, lo que puede provocar un vuelco. Modificando la presión de las ruedas, preferentemente en función de la superficie de contacto, ensanchando las ruedas del eje trasero y/o estrechando las del eje delantero podemos compensar el desplazamiento del centro de gravedad del coche.

El dispositivo objeto de la presente invención también permite modificar las características de adherencia en aquellos momentos en los cuales se necesita una mayor tracción, como por ejemplo, en una arrancada en cuesta.

También permite la mejora de la maniobrabilidad del vehículo en maniobras de aparcamiento marcha atrás. En este caso, el dispositivo podrá ordenar un alejamiento de las ruedas del eje trasero del vehículo y/o un acercamiento de las del eje delantero.

En definitiva, mediante la modificación de los parámetros de rodadura se consigue un efecto diferencial, una mayor o menor resistencia a giro y avance (adherencia), una mejora en la frenada y en la seguridad pasiva del vehículo, una disminución del consumo del combustible y una optimización de la potencia.

El sistema de modificación de la distancia entre ruedas es asimismo aplicable al mundo ferroviario para operaciones de cambio de ancho de vía.

El dispositivo de control podrá comprender sensores para realizar el ajuste de los parámetros de rodadura, tales como sensores de velocidad, aceleración, de detección de circunstancias meteorológicas, de distribución de carga del vehículo, etc.

Para una mejor compresión de la invención, se adjunta a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realizaciones de la presente invención.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una rueda con neumático que dispone de un dispositivo de control de la rodadura objeto de la presente invención.

Las figuras 2 y 3 son sendas vistas en perspectiva de una sección de un octavo del cubo, radios y llanta de una rueda que dispone de un dispositivo según la presente invención, en dos posiciones diferentes correspondientes a dos anchuras de llanta diferente.

Las figuras 4 y 5 son sendas vistas en perspectiva de una sección de un octavo del cubo, radios y llanta de una rueda que dispone de otro dispositivo según la presente invención, en dos posiciones diferentes correspondientes a dos distancias entre ruedas diferentes.

En la figura 1 se observa una rueda (1), tal como, por ejemplo, la de un vehículo de transporte por carretera (por ejemplo, un automóvil o una moto), que está compuesta por un cubo (5), una zona de disco (4) que comprende, en este caso, los radios, y una llanta (3) sobre la que, en este caso, se sitúa un neumático (2). El dispositivo objeto de la presente invención tiene como objeto la modificación, preferentemente en orden de marcha, de los parámetros de rodadura del vehículo, tales como diámetro de la rueda, presión interna, distancia entre ruedas de un mismo eje, y anchura de las ruedas. De acuerdo con la presente invención, los parámetros de rodadura a modificar implican preferentemente la modificación de la anchura de alguno de los elementos que componen la rueda. De acuerdo con realizaciones preferentes de la presente invención, se disponen dispositivos para modificar la altura del neumático (A) y/o la presión de los mismos (lo que implica un aumento del diámetro de rodadura), la anchura de rueda (B), y la distancia entre los planos medios de las ruedas extremas que giran alrededor de un mismo eje (C).

Las figuras 2 y 3 muestran un ejemplo de dispositivo según la presente invención, destinado a controlar la anchura de una rueda. Esto puede conseguirse variando la anchura de la llanta (3). Para ello, la llanta (3) está compuesta por dos piezas (31), (32). Una de dichas piezas (32) dispone de un saliente (321) que se introduce parcialmente en un entrante conjugado (311) de la otra pieza (31). El espacio no ocupado del entrante (311) forma un compartimiento que es ocupado por un líquido oleohidráulico, tal como un aceite, que es alimentado mediante un grupo de presión (no mostrado) a través del conducto (321) labrado en el interior de la zona de disco (4) y del distribuidor (6) situado en la zona del cubo (5). Cuando el grupo de presión bombea aceite a presión hacia el espacio (311), éste desplaza al entrante (321) hacia fuera, y con ello a la pieza (32), provocando con ello un aumento de la anchura de la llanta en forma de U que comprende las piezas conjugadas (31) y (32). En el caso de que el grupo de presión, u otro mecanismo, haga evacuar aceite del espacio (311), el entrante (321) se introduce en la abertura conjugada (311) y disminuye la anchura aparente de la llanta (3). Si la presión del neumático montado sobre la llanta se mantiene constante, mediante la disminución de la anchura de la llanta se obtiene simultáneamente un aumento del diámetro de la rueda y una disminución de la anchura del neumático, y con ello una disminución de la zona de pisada.

También se ha mostrado un conducto (21) alimentado igualmente desde el distribuidor (6) cuya finalidad es la de modificar la presión del fluido que llena el neumático (gas o líquido), mediante la introducción o extracción de dicho fluido a través del conducto (21). Un aumento de la presión aumenta la dureza del neumático y disminuye la adaptabilidad al terreno, aumentando a su vez el diámetro total de la rueda, y viceversa. El efecto de aumento de la altura del neumático es conseguible y/o optimizable mediante una correcta elección del material que los forma y de los grosores relativos de las paredes laterales y la cara de rodadura del neumático.

En las figuras 3 y 4 se ha mostrado una realización alternativa en la que la anchura de llanta (3) no es modificable. Sin embargo, en este caso, el cubo (5) de la rueda está formado por dos piezas (51), (52). La pieza (51) dispone de un saliente que se introduce en una abertura conjugada (521) definiendo un compartimiento relleno de fluido oleohidráulico alimentado desde un grupo de presión (no mostrado) a través del distribuidor (6) y del conducto (512). El resto de los elementos, que resultan similares a los de las figuras 2 y 3, han sido designados con idénticos numera-
les.

Mediante el sistema mostrado en las figuras 3 y 4, al variar la anchura del cubo de la rueda se produce un alejamiento de las zonas de contacto de las ruedas situadas a cada lado del eje de giro, y por lo tanto un aumento de la distancia entre las zonas de rodadura de las citadas ruedas, lo que provoca un efecto de aumento de la distancia de las ruedas, o de longitud del eje.

La realización de las figuras 4 y 5 también puede ser aplicada, por ejemplo, a ruedas de vehículos que circulan sobre vías de ferrocarril, para realizar cambios de vía, incluso con el vehículo o tren en movimiento. Para ello, simplemente es necesario prescindir de los neumáticos, del conducto (21) de inflado y la adaptación correspondiente de las formas de la llanta (3), y disco (4).

Por supuesto, los sistemas mostrados en las figuras 2, 3 y 4, 5, pueden combinarse en una única rueda.

Si bien no se ha mostrado en las figuras, de manera preferente, el dispositivo de control de la rodadura comprenderá también un dispositivo de control electrónico, destinado a ordenar modificaciones en los parámetros de rodadura (modificación de presión de neumático, anchura de cubo y/o de llanta, etc.) en función de la situación del tránsito del vehículo. Para detectar la situación de tránsito, el dispositivo podrá disponer medios sensores de la velocidad, tal como, por ejemplo una señal procedente de un tacómetro del vehículo que es proporcionada al dispositivo de control. También pueden disponerse sensores de aceleración. Dichos sensores podrán captar preferentemente aceleraciones en diferentes direcciones, lo que será útil para detectar situaciones como curvas cerradas, frenazos, aceleraciones bruscas. También podrán disponerse sensores de distribución de carga. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante un sistema de galgas. También pueden disponerse medios de detección de circunstancias meteorológicas, tales como un termómetro (para determinar indirectamente la presencia de hielo en la calzada) o un detector de lluvia (lo que indicará que la adherencia del terreno queda reducida). Una vez recibidos dichos datos por parte del dispositivo de control, este dispondrá de medios computacionales, preferentemente programables, que, en función de los datos proporcionados por los sensores podrá simular una situación de rodadura del vehículo y determinar unas medidas correctivas adecuadas mediante. El cálculo de las medidas correctivas (corrección de parámetros de rodadura) podrá realizarse aplicando leyes físicas y medios técnicos conocidos. Preferentemente, el sistema podrá controlar los parámetros de cada rueda de manera independiente. Esta característica será de especial importancia cuando el vehículo comprenda, al menos, cuatro ruedas distribuidas en cada uno de los extremos de un eje delantero y un eje trasero.

En el caso de vehículos en los que las ruedas no van unidas a otras ruedas mediante un eje, el cambio de anchura de la rueda podrá realizarse tanto mediante la modificación de la anchura de la llanta como de la anchura del cubo, de manera similar a los ejemplos antes mostrados.

Así, por ejemplo, el dispositivo podrá variar los parámetros de rodadura para favorecer la adherencia de los neumáticos en una situación de arrancada.

También se puede configurar el dispositivo para que en las curvas se aumente en la anchura y disminuya la presión de las ruedas de la parte interior de la trazada, y disminuya la anchura y aumenta la presión de las ruedas de la parte exterior de la trazada para contrarrestar los efectos de la aceleración centrípeta y del peralte. Por supuesto, el grado de modificación de los parámetros de rodadura podrá tener en cuenta los valores de las lecturas de aceleración en la dirección radial de la trayectoria, reparto de cargas y velocidad del vehículo.

También resulta posible configurar el dispositivo para que el dispositivo aumente la distancia entre las ruedas del eje trasero cuando el vehículo de marcha atrás en situación de aparcamiento. Esto facilitará las maniobras de aparcamiento. La "situación de aparcamiento" podrá ser indicada por el conducto mediante un botón a tal efecto, o bien podrá ser detectada automáticamente por el dispositivo de control al poner el conductor la marcha atrás del vehículo.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims (20)

1. Dispositivo de control de rodadura de un vehículo, del tipo de vehículo que comprende, al menos, una rueda que gira alrededor de un eje, caracterizado porque comprende medios de modificación de los parámetros de rodadura del vehículo que comprenden, al menos, medios para variar la anchura de, al menos, un elemento de la citada rueda.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios actúan cuando la citada rueda gira alrededor de su eje.

3. Dispositivo, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dichos medios para variar la anchura comprenden una primera y una segunda piezas que forman parte del elemento de anchura variable, presentando la primera pieza un saliente introducido parcialmente en un entrante conjugado de la segunda pieza, de tal manera que la zona del entrante conjugado no ocupada por el saliente define un compartimiento interior y un medio para mover el saliente en relación con el entrante.

4. Dispositivo, según la reivindicación 3, caracterizado porque el citado medio para mover el saliente en relación con el entrante comprende un líquido oleohidráulico conectado a un grupo de presión que alimenta el citado compartimiento interior de líquido oleohidráulico, de tal manera que cuando el grupo de presión bombea líquido oleohidráulico al compartimiento, aumenta la anchura del elemento de anchura variable.

5. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el citado elemento de anchura variable es la llanta de la rueda.

6. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende medios para variar de manera controlada la presión interna de los neumáticos.

7. Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque la altura del neumático aumenta con la presión del mismo.

8. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el citado elemento de anchura variable es el cubo de la rueda.

9. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el vehículo comprende dos ruedas que giran alrededor de un mismo eje.

10. Dispositivo, según las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque la modificación de la anchura de la rueda comprende una modificación de la distancia entre los puntos de rodadura de las citadas dos ruedas.

11. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende un dispositivo electrónico de control automático de los parámetros de rodadura variables del vehículo.

12. Dispositivo, según la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo de control comprende medios sensores de velocidad.

13. Dispositivo, según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque el dispositivo de control comprende medios sensores de aceleración.

14. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque comprende medios de detección de circunstancias meteorológicas.

15. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque comprende medios de detección de la distribución de carga del vehículo.

16. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque el dispositivo está configurado para controlar los parámetros de rodaduras de, al menos, cuatro ruedas, distribuidas en cada uno de los extremos de un eje delantero y un eje trasero.

17. Dispositivo, según la reivindicación 16, caracterizado porque el dispositivo de control controla de manera independiente los parámetros de rodadura de cada rueda.

18. Dispositivo, según la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque el dispositivo está configurado para aumentar la anchura de las ruedas del eje trasero y/o disminuir la anchura de las ruedas del eje delantero en caso frenada del automóvil.

19. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque el dispositivo de control está configurado para, cuando el vehículo traza una curva, aumentar la anchura y disminuir el diámetro y/o presión de las ruedas de la parte interior de la trazada y/o disminuir la anchura y aumentar el diámetro y/o la presión de las ruedas de la parte exterior de la trazada.

20. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque el dispositivo está configurado para aumentar la distancia entre las ruedas del eje trasero cuando el vehículo da marcha atrás en situación de aparcamiento.