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