ES2266219T3 - Tren de rodaje para vehiculos. - Google Patents

Abstract

Tren de rodaje (2) para vehículos compuesto por al menos dos ejes longitudinales (5) formado por perfiles tubulares (7) y al menos un juego de ruedas (4) suspendido por medio de suspensiones (11) de forma elástica sobre dos caballetes (8) que están conectados respectivamente con los dos ejes longitudinales (5), en el cual cada uno de los caballetes (8) incluye dos caras (24) paralelas que están conectadas por su parte superior y por los dos lados a las paredes laterales planas de un perfil tubular (7), caracterizado por el hecho de que los ejes longitudinales (5) y los caballetes (8) están hechos de material compuesto, a saber, material sintético con fibras de refuerzo, que las caras paralelas (24) están pegadas, o, si se usa material sintético termoplástico en el material compuesto, pueden estar soldadas al perfil tubular (7) y que cada eje longitudinal (5), en el lugar del caballete (8), incluye al menos dos perfiles tubulares (7) situados uno encima del otro o pegados o soldados entre sí.

Description

Tren de rodaje para vehículos.

El presente invento hace referencia a un tren de rodaje para un vehículo que comprende como mínimo dos ejes longitudinales con perfiles tubulares y un juego de ruedas suspendidos, mediante suspensiones internas, de forma elástica sobre dos caballetes que están conectados a los dos ejes longitudinales respectivamente. Cada uno de los caballetes está compuesto por dos caras paralelas que se conectan por su lado superior con los lados opuestos de las paredes laterales planas pertenecientes a uno de los perfiles tubulares. Dicho tren de rodaje ya se describe, por ejemplo, en la patente US 5.118.131 A.

Por vehículo se entiende en este caso tanto un vehículo remolcado como un vehículo automóvil, con un árbol como mínimo a ambos extremos y un árbol como mínimo sólo en la parte trasera. En concreto, sin embargo, el presente invento hace referencia, aunque de forma no exclusiva, a un semirremolque con uno o más ejes traseros.

En la solicitud de patente internacional nº 97/
48589 (número de publicación WO9748589A) se describe ya un tren de rodaje para vehículos.

En este documento WO9748589A, los ejes longitudinales, y preferiblemente también los ejes transversales y los caballetes con los que puedan estar conectados los árboles de las ruedas a los ejes longitudinales, se fabrican en resina termocurable reforzada con fibra de vidrio, fibras de carbono, fibras de arámida o similar.

Estos ejes longitudinales incluyen una sección I con un núcleo hueco, mientras que los caballetes, junto con los que los ejes longitudinales descansan sobre los árboles de las ruedas, poseen una cara superior en forma tubular hecha de material compuesto que sobresale por el núcleo de un eje longitudinal y que está pegada a la cara interna de dos paredes laterales perpendiculares pertenecientes a dicho núcleo.

Al insertar un elemento tubular pegado entre las paredes laterales, posiblemente también pegadas, la mayor parte del pegamento se empuja hacia fuera. Resulta prácticamente imposible controlar la capa restante de pegamento entre el elemento tubular de un caballete y las paredes laterales de un núcleo, al igual que también es difícil controlar la calidad del proceso de pegamiento.

Si, en este tren de rodaje conocido, el material sintético del material compuesto fuera un material sintético termoplástico y, por tanto, fuera posible realizar las conexiones por soldadura en lugar de pegamiento, dicha conexión por soldadura es difícil de aplicar en el caso de la unión de un caballete o un árbol con un eje longitudinal. Otro tren de rodaje conocido es el descrito en la patente US 5.118.131 A. Este tren de rodaje está fabricado totalmente con acero, lo que aumenta considerablemente su peso, y emplea un sistema de suspensión en el que sus únicos medios de articulación con el chasis consisten en un par de varillas radiales.

El presente invento tiene por objeto proporcionar un tren de rodaje para vehículos exento de los inconvenientes mencionados, que permita una conexión de los caballetes y los ejes longitudinales mejor y más segura y que, al utilizar material sintético termoplástico, esta conexión también pueda realizarse por
soldadura.

Según el invento, este objetivo se consigue fabricando los ejes longitudinales y los caballetes en material compuesto, a saber, material sintético con fibras de refuerzo, pegando las caras paralelas o, si se utiliza material sintético termoplástico en el material compuesto, soldándolas al perfil tubular y haciendo que cada eje longitudinal posea, en el lugar del caballete, como mínimo dos perfiles tubulares situados el uno encima del otro y pegados o soldados entre sí.

Las caras pueden estar fijadas a los ejes longitudinales desde el lado exterior, lo que permite una fijación más fácil de controlar y, por tanto, mejor.

Si en adelante se hace referencia a soldadura, se entenderá que sólo corresponde a los casos en los que el material sintético del material compuesto es termoplástico. Dicho material sintético puede pegarse o soldarse indistintamente. El material sintético termocurable sólo puede pegarse. En ambos casos, puede aplicarse temporal o definitivamente una fijación mecánica, por ejemplo, mediante pernos o remaches.

El tren de rodaje puede consistir en un semirremolque e incluir un cuello de cisne formado por al menos un perfil tubular subyacente que se pega o suelda debajo de al menos un perfil tubular superior que se extiende aproximadamente en la distancia del tren de rodaje. En el lugar del caballete, el eje longitudinal puede poseer más de un perfil tubular subyacente.

Cada perfil tubular es esencialmente rectangular y posee dos paredes laterales y dos paredes de conexión.

Por tanto, al menos una de las paredes de conexión puede estar provista, en su cara exterior y en su dirección longitudinal, de al menos una ranura y, aparte, al menos un saliente encaje con la misma; preferiblemente, todas las paredes de conexión está provista, en su cara exterior y en su dirección longitudinal, de al menos una ranura y, aparte, al menos un saliente que encaje con la misma, en cuyo caso, el saliente y la ranura de la cara exterior de una pared de conexión ocupan una posición intercambiada con respecto al saliente y la ranura de la otra pared de conexión.

Situados los dos perfiles tubulares uno sobre el otro, el saliente de uno penetra en la ranura del otro independientemente de si el perfil tubular está colocado boca arriba o boca abajo con respecto al otro perfil tubular.

Esto impide que los elementos tubulares se comben cuando están tensados durante el secado del pegamento.

Una de las paredes laterales del perfil tubular también puede alargarse para que uno de sus bordes, más estrecho que la pared de conexión, sobresalga de la pared de conexión, mientras que la otra pared lateral, apoyada contra dicha pared de conexión, se provee de una escotadura correspondiente, de modo que el borde que sobresale encaje con la escotadura; así pues que el borde que sobresale del perfil tubular mencionado en primer lugar encaja en la escotadura del perfil tubular mencionado en último lugar.

En el caso de dos perfiles tubulares situados el uno sobre el otro, en lados opuestos, el eje sobresaliente de uno de los perfiles encaja en la escotadura del otro y puede pegarse dentro de ésta.

Esto también impide que se produzca comba al secarse el pegamento y además aumenta la superficie de pegamiento. Asimismo, cuando se pegan los elementos tubulares, también se obtiene una superficie de pegamiento vertical.

Con la intención de mostrar mejor las características del invento, a continuación, y como ejemplo sin carácter limitativo, se describe, haciendo referencia a los dibujos, una forma preferente de realización de un tren de rodaje y de un método para fabricar un eje longitudinal correspondiente según el invento.

Las figuras muestran:

La figura 1 representa un vehículo con un tren de rodaje según el invento;

La figura 2 representa, a mayor escala, la parte indicada con la designación F2 de la figura 1;

La figura 3 representa una sección transversal por la línea III-III de la figura 1 dibujada a una escala mayor;

La figura 4 representa, a la misma escala que la figura 3, una sección transversal de la línea IV-IV de la figura 1;

La figura 5 representa una sección transversal análoga a la de la figura 4, pero relativa a otra forma de realización del invento;

La figura 6 representa una sección transversal de acuerdo con la línea VI-VI de la figura 1;

La figura 7 representa en perspectiva la sección transversal de la línea VII-VII de la figura 2, pero sólo de los elementos fabricados con el material compuesto;

La figura 8 representa una sección transversal análoga a la de la figura 4, pero relativa a otra realización del invento;

La figura 9 representa en perspectiva una sección transversal análoga a la de la figura 7, pero relativa a otra realización del invento.

En la figura 1, se representa una mezcla de tractor 1 y semirremolque 2 que conforman un vehículo según el invento.

Como es habitual, el semirremolque 2 consta de un chasis 3, que, en su parte trasera, descansa sobre varios juegos de ruedas 4, de los que, por motivos de simplificación, sólo se representa uno en las figuras, y sobre los cuales se sitúa una plataforma o un cuerpo no representados.

El chasis 3 está formado básicamente por dos ejes longitudinales 5 y ejes transversales 6 montados en medio de aquéllos.

Los ejes longitudinales 5 y los ejes transversales 6 están fabricados con material compuesto consistente en material sintético reforzado con fibras.

El material sintético puede ser termocurable, por ejemplo, poliéster, o bien ser termoplástico, como por ejemplo, polipropileno y poliamida, mientras que las fibras de refuerzo adecuadas son, entre otras, fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras kevlar o fibras de arámida.

Cada uno de los ejes longitudinales 5 posee una altura que varía en la extensión longitudinal, ya que consiste, en función de la ubicación en esta extensión, de uno, dos, tres o aún cuatro perfiles tubulares 7 posicionados el uno sobre el otro.

El perfil tubular superior 7 se extiende sobre todo el eje longitudinal 5 y, en el lado delantero, sobre el lado trasero del tractor 1, el eje longitudinal 5 sólo está compuesto por este perfil tubular 7. En este lado delantero, se fija a los perfiles tubulares superiores 7 de los dos ejes longitudinales 5 una plancha transversal, preferentemente hecha del mismo material compuesto, que incorpora la clavija maestra con la que se acopla el semirremolque 2 al tractor 1.

Detrás del tractor 1 y hasta el extremo trasero del semirremolque 2, los ejes longitudinales 5 tienen un segundo perfil tubular 7 bajo el perfil tubular mencionado anteriormente.

En el lugar de los caballetes 8 con los que se suspende el árbol 9 del juego de ruedas 4 sobre el chasis 3, en las realizaciones representadas en las figuras 1, 2 y 7, cada eje longitudinal 5 incluye otros dos perfiles tubulares 7 adicionales, con lo cual hay un total de cuatro perfiles tubulares 7 superpuestos.

Hay dos ruedas 10 fijadas de forma fija, giratoria, respectivamente, en el árbol 9 que puede ser fijo o giratorio.

Estos perfiles tubulares 7 pueden estar fabricados con técnicas tales como la "pultrusión" o "moldeado por compresión continua". Esta última técnica consiste en colocar el material sintético y las fibras de refuerzo o una placa de fibras compuesta de fibras preimpregnadas en un molde calentado y, después, por aplicación de alta presión (por ejemplo, 100 toneladas por m^{2}), prensar la mezcla de polímero y refuerzo hasta obtener la forma deseada.

Tal y como se representa en detalle en la figura 3, un perfil tubular 7 posee básicamente una sección transversal rectangular con dos paredes laterales 12 y 13 y dos paredes de conexión más delgadas 14 y 15, de las que una es más gruesa y la otra es más delgada que las paredes laterales 12 y 13.

Dentro de la pared de conexión 14 situada en la parte superior de la figura 3, la pared exterior está provista de un saliente 16 y una ranura 17 que se extiende en dirección longitudinal.

La pared de conexión 15, situada en la parte inferior en esta figura, está provista de un saliente 16 y una ranura 17 similares en su cara externa, aunque en este caso el saliente 16 y la ranura 17 están intercambiadas en cuanto a su posición o, en otras palabras, la ranura 17 de la pared de conexión 15 está posicionada enfrente del saliente 16 de la pared de conexión
14.

Como se representa en la figura 4, se pegan entre sí dos perfiles tubulares 7. El perfil tubular inferior 7 está invertido con respecto al perfil superior y el saliente 16 y la ranura 17 de la pared de conexión 15 del perfil tubular superior 7 encajan, respectivamente, sobre la ranura 17 y el saliente 16 de la pared de conexión 15 del perfil tubular inferior 7.

Gracias a que los salientes 16 y las ranuras 17 encajan entre sí se evita que los perfiles se desplacen lateralmente durante el pegamiento y se impide también la combadura por encogimiento del pegamento durante la fase de secado. En esta fase, los dos perfiles tubulares 7 pueden sujetarse entre dos paredes que, por el lado opuesto a las paredes de conexión 15, presionan las paredes laterales 13 la una contra la
otra.

Para evitar aún con más seguridad el desplazamiento lateral y obtener una adhesión más fuerte entre los dos perfiles tubulares 7, en la realización de la figura 5, la pared lateral 13 puede alargarse más allá de la pared de conexión 15 mediante un reborde 18 cuyo grosor es aproximadamente la mitad del de la pared lateral 13 y cuyo lado externo está situado en el mismo plano que la cara externa de la pared lateral
13.

Hacia la pared de conexión 15, el grosor de la otra pared lateral 12 se reduce a la mitad sobre una altura correspondiente a la anchura del reborde 18, de tal modo que se forma una escotadura 19 en la cara exterior en la que se encaja un reborde 18 de otro perfil tubular 7.

Es evidente que gracias a la adhesión de los rebordes 18 en las escotaduras 19, se obtienen conexiones por pegamento en dirección vertical.

Cuando se pegan dos perfiles tubulares 7 el uno sobre el otro, en un lado se pega el reborde 18 del perfil tubular superior 7 en la escotadura 19 del perfil tubular inferior 7 y, en el otro lado, se pega el reborde 18 del perfil tubular inferior 7 en la escotadura 19 del perfil tubular superior 7.

En el punto en el que el eje longitudinal 5 está compuesto por tres perfiles tubulares 7, uno sobre el otro, el tercer perfil tubular 7 se pega contra la cara inferior, es decir, la pared de conexión 14 del perfil tubular inferior 7 del par superior de perfiles.

En la realización del tercer perfil tubular 7 con reborde 18, dicho reborde 18 bien debe quedar abajo o, posiblemente, eliminarse. En la realización sin reborde 18, el tercer perfil tubular 7 puede pegarse boca arriba o boca abajo.

En el punto en el que el eje longitudinal 5 está compuesto por cuatro perfiles tubulares 7 situados el uno sobre el otro, un par de perfiles tubulares 7, tal y como se representa en la figura 6 o 7, se pega a otro par similar de perfiles tubulares 7; como se representa en la figura 6, se pega un par de perfiles tubulares 7 similares según la figura 4 a otro par de perfiles tubulares 7 según la figura 5.

Sobre el perfil tubular superior 7, puede adherirse un perfil de cobertura 20 que incluye una ranura 17 y un saliente 16 que encajan con el saliente 16 y la ranura 17 de la cara superior de dicho perfil tubular superior 7.

Este perfil de cobertura 20 posee a ambos lados un reborde 21 que sobresale lateralmente y que está situado a una altura más baja que el lado superior del perfil 20. Sobre los bordes 21 de los perfiles de cobertura 20 de los dos ejes longitudinales 5, por ejemplo, se puede instalar o fijar una plataforma.

En una variante, cada perfil tubular 7 puede estar provisto de unos rebordes 22 a cada lado de la pared lateral 13 que sobresalen hacia fuera y están situados a poca distancia de la pared de conexión 14, tal y como se indica en la figura 8. En este caso, huelga la instalación de un perfil de cobertura 20.

Como se representa en detalle en la figura 2, las extremidades del árbol 9 descansan sobre una chumacera 23 que, mediante una suspensión 11, está conectada a uno de los ejes longitudinales 5 del chasis 3 a través de un caballete 8.

Este caballete 8 también está fabricado con material compuesto, por ejemplo, mediante el método conocido como "laminación manual" (hand lay-up) o por moldeo por presión y calor, conocido como "moldeo por compresión" o incluso por pultrusión de placas.

El caballete 8 está compuesto por dos caras 24 que, de hecho, son placas planas que se pegan contra los lados planos de los ejes longitudinales 5 tal como se indica en detalle en la figura 7.

Así pues, las caras 24 están conectadas con una amplia superficie a los lados externos de las paredes laterales 12 o 13 de los cuatro perfiles tubulares 7 y se extienden hasta los rebordes 21 o 22.

Es evidente que, si los perfiles tubulares 7 son del tipo que se representa en la figura 8, los rebordes 22 de los perfiles tubulares 7, con la excepción del reborde superior, deben extraerse al instalar las caras 24.

En la parte inferior, las caras 24 del caballete 8 sobresalen por debajo del eje longitudinal 5 y, debajo de estos ejes longitudinales, entre las caras 24, se fija el muelle de lámina 25 de la suspensión 11 en forma de bisagra. A cierta distancia del caballete 8, se une el árbol 9 al muelle de lámina 25 a través de la chumacera 23 mediante medios de unión 26.

La suspensión 11 posee, además, un amortiguador 27 entre la chumacera 23 y el caballete 8, y un fuelle 28 conectado a una fuente de aire comprimido (no representada) entre la extremidad libre del muelle de lámina 25 y la parte inferior del eje longitudinal
5.

Los ejes transversales 6 también están fabricados con el material compuesto mencionado y pueden ser tubulares con rebordes en sus extremidades que están pegados a los ejes longitudinales 5. Como se representa en la figura 2, uno de ellos puede estar adherido a las caras 24 más internas de dos caballetes 8.

La estructura de perfil tubular de los ejes longitudinales 5 obtenida proporciona unos ejes ligeros con una resistencia especial a la torsión. Los ejes transversales 6 no sólo mantienen los dos ejes longitudinales 5 en su lugar sino que además soportan la fuerza de torsión del chasis 3 en dirección longitudinal.

Cuando los perfiles tubulares 7 y los ejes transversales 6 están hechos de material compuesto con material sintético termoplástico, el pegamiento puede sustituirse por soldadura, de tal manera que determinadas realizaciones del invento corresponden a las realizaciones ya descritas anteriormente, con la excepción de que en lugar de "pegar" se utilizaría "soldar".

El número máximo de perfiles tubulares 7 no tiene por qué limitarse a cuatro. En algunos casos, dos o tres perfiles pueden ser más que suficientes. Es importante que el cuello de cisne esté formado por una serie de perfiles tubulares 7 que aumente en dirección a la parte trasera.

Los perfiles tubulares 7 no deben incluir obligatoriamente un único saliente 16 o una única ranura 17 en las paredes de conexión 14 y 15. También es posible que tengan, por ejemplo, dos salientes y dos ranuras; sin embargo, el número de ranuras 17 y salientes 16 debe ser el mismo para poder adherir el perfil tubular 17 por la pared de conexión 14 o la pared de conexión 15, a elección, con la pared de conexión 15 del otro perfil tubular 7.

Posiblemente, los perfiles tubulares 7 también pueden no incluir salientes 16 y ranuras 17. En la figura 9 se representa una realización del invento que difiere en esencia de las realizaciones descritas anteriormente. Por un lado, los perfiles tubulares 7 no poseen ni salientes 16 ni ranuras 17 en sus paredes de conexión 14 y 15, sin embargo, sí que están provistos de un reborde 18 en la prolongación de la pared lateral 13 y una escotadura 19 en la pared lateral 12 y, por otro lado, sólo hay dos perfiles tubulares 7 en el lugar del caballete 8.

Estos perfiles tubulares 7 se pegan entre sí por sus paredes de conexión 15, mientras que el reborde 18 de cada uno de los perfiles tubulares 7 se adhiere a una escotadura 19 del otro perfil tubular.

Además, no hay perfil de cobertura 20, pero sí que existen rebordes 22, como en la realización según la figura 8; sin embargo, únicamente en el perfil tubular superior 7.

Las dos caras 24 del caballete 8 están pegadas, hasta estos ejes 22, a las paredes laterales 12 y 13 del par de perfiles tubulares 7.

El invento no está limitado de ningún modo a las realizaciones descritas anteriormente y representadas en las figuras, sin embargo, el tren de rodaje puede realizarse en distintas variantes sin que se supere el ámbito del invento.

Claims (10)

1. Tren de rodaje (2) para vehículos compuesto por al menos dos ejes longitudinales (5) formado por perfiles tubulares (7) y al menos un juego de ruedas (4) suspendido por medio de suspensiones (11) de forma elástica sobre dos caballetes (8) que están conectados respectivamente con los dos ejes longitudinales (5), en el cual cada uno de los caballetes (8) incluye dos caras (24) paralelas que están conectadas por su parte superior y por los dos lados a las paredes laterales planas de un perfil tubular (7), caracterizado por el hecho de que los ejes longitudinales (5) y los caballetes (8) están hechos de material compuesto, a saber, material sintético con fibras de refuerzo, que las caras paralelas (24) están pegadas, o, si se usa material sintético termoplástico en el material compuesto, pueden estar soldadas al perfil tubular (7) y que cada eje longitudinal (5), en el lugar del caballete (8), incluye al menos dos perfiles tubulares (7) situados uno encima del otro o pegados o soldados entre sí.

2. Tren de rodaje según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que se trata de un semirremolque e incluye un cuello de cisne formado al menos por un perfil tubular subyacente (7) que se pega o suelda debajo de un perfil tubular superior (7) como mínimo que se extiende aproximadamente en toda la longitud del tren de rodaje (2).

3. Tren de rodaje según la reivindicación 2 caracterizado por el hecho de que un eje longitudinal (5) incluye un perfil tubular superior (7) que se extiende en toda la longitud del eje longitudinal (5) y un segundo eje tubular (7) situado a cierta distancia de la cara frontal y debajo de aquél para formar el cuello de cisne.

4. Tren de rodaje según las reivindicaciones 1 y 3 caracterizado por el hecho de que el eje longitudinal (5) incluye uno o varios perfiles tubulares adicionales (7) en el lugar del caballete (8).

5. Tren de rodaje según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que cada perfil tubular (7) es en esencia rectangular con dos paredes laterales (12, 13) y dos paredes de conexión
(14, 15).

6. Tren de rodaje según la reivindicación 5 caracterizado por el hecho de que al menos una de las paredes de conexión (14, 15) del perfil tubular incluye al menos una ranura (17) y, adyacente a ésta, al menos un saliente (16) que encaja con ella en su cara externa y en dirección longitudinal.

7. Tren de rodaje según la reivindicación 5 caracterizado por el hecho de que todas las paredes de conexión (14, 15) incluyen al menos una ranura (17) y, adyacente a ésta, al menos un saliente (16) que encaja con ella, estando el saliente (16) y la ranura (17) del lado exterior de una pared de conexión (14) intercambiados con respecto al saliente (16) y la ranura (17) de la otra pared de conexión (15).

8. Tren de rodaje según una de las reivindicaciones de la 5 a la 7 caracterizado por el hecho de que una de las paredes laterales (13) del perfil tubular (7) está alargado en un reborde (18) que se extiende más allá de la pared de conexión (15) y que es más estrecho que la pared lateral (13) misma, mientras que la otra pared lateral (12) está provista, en dirección a la misma pared de conexión (15), con una escotadura (19) correspondiente de tal modo que el reborde (18) sobresaliente de otro perfil tubular (7) encaja con la escotadura (19) y el reborde (18) sobresaliente del perfil tubular (7) mencionado en primer lugar encaja con la escotadura (19) del perfil tubular (7) mencionado en último lugar.

9. Tren de rodaje según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que cada eje longitudinal (5) incluye un perfil de cobertura (20) que se pega o suelda sobre el lado superior del perfil tubular superior (7) y que incluye, a ambos lados, un reborde (21) que sobresale por las paredes laterales (12, 13) del perfil tubular superior (7).

10. Tren de rodaje según una de las reivindicaciones de la 1 a la 8 caracterizado por el hecho de que cada perfil tubular (7) incluye en cada pared lateral (12, 13) un reborde (22) que sobresale hacia fuera; dichos rebordes (22), con excepción del superior, se eliminan en la zona del caballete (8) para permitir la instalación de las caras (24) del caballete (8) contra el eje longitudinal (5).