ES2293529T3 - Eje de direccion para vehiculos, en particular para vehiculos de obras publicas o tractores agricolas. - Google Patents

Abstract

Eje (10) de dirección para un vehículo, en particular para un vehículo de obras públicas o un tractor agrícola, que comprende: una estructura (12) de soporte, una pareja de soporte (20) de los cubos, pudiendo girar cada uno de ellos alrededor de un respectivo eje (Z) de rotación, medios (28, 30, 32) de accionamiento para controlar la rotación de los soportes (20) de los cubos alrededor de los respectivos ejes (Z) de rotación; caracterizado porque comprende además: una pareja de piezas telescópicas (18), cada una de las cuales está ubicada en la estructura (12) de soporte como para poder deslizarse en una dirección (Y) esencialmente transversal y que lleva, articulado en su extremo transversalmente exterior, un respectivo soporte (20) de cubo, y medios (40) de conexión, que conectan cada uno de los soportes (20) de los cubos a la estructura (12) de soporte y que están configurados para ocasionar un movimiento de extensión/retracción de las piezas telescópicas (18) con respecto a la estructura (12) de soporte, a medida que varía el ángulo (alfa) de rotación de los soportes de los cubos alrededor de los respectivos ejes (Z) de rotación, por lo que dichos ejes (Z) se desplazan transversalmente alejándose de la estructura del vehículo durante la operación de giro.

Description

Eje de dirección para vehículos, en particular para vehículos de obras públicas o tractores agrícolas.

La presente invención está relacionada con una dirección para vehículos, en particular para vehículos de obras públicas o para tractores agrícolas, como se conoce por el documento US 5236059, definido en el preámbulo de la reivindicación 1.

El tipo de vehículos antes mencionado tiene normalmente problemas de dirección debido a la necesidad de satisfacer el requisito de producir vehículos de pequeño tamaño, con neumáticos lo más grande posible y con una compensación de masas equilibradas entre el eje frontal y el eje trasero. La necesidad de incluir el tamaño del vehículo está conectada, por ejemplo, con la necesidad de cumplir con las regulaciones del tráfico en carretera o de permitir el movimiento en espacios estrechos, tales como por ejemplo en las huertas. La necesidad de proporcionar al vehículo neumáticos de gran tamaño está conectada con el hecho de que, por ejemplo, la tracción, la capacidad de la carga y la altura desde el suelo, aumentan a medida que aumenta el tamaño de neumático. Finalmente, en cuanto se refiere a la necesidad de asegurar una compensación equilibrada de masas, se sabe que una compensación más equilibrada de la masa del vehículo entre los dos ejes, y consecuentemente un aumento del rendimiento y del confort, se consigue desplazando el motor y/u otros componentes del vehículo hacia el lado frontal. Sin embargo, estas necesidades afectan negativamente al rendimiento de la dirección del vehículo, ya que reducen el espacio disponible entre los neumáticos y las piezas mecánicas y, por tanto, el ángulo de giro máximo.

Con el fin de asegurar ángulos de giro adecuados en los vehículos de obras públicas o en los tractores agrícolas de fabricación reciente, se han penalizado por tanto uno o más de los requisitos antes mencionados de vez en cuando, con la consiguiente reducción del rendimiento del vehículo.

Es por tanto el objeto de la presente invención proporcionar un eje de dirección para un vehículo, tal como un vehículo de obras públicas o un tractor agrícola, que permita alcanzar grandes ángulos de giro sin obligar a penalizar los rendimientos del vehículo.

Este y otro objeto se consiguen totalmente de acuerdo con la invención, en virtud de un eje de dirección que tiene las características definidas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Otras características ventajosas de la invención quedan establecidas en las reivindicaciones dependientes.

En resumen, la invención está basada en la idea de construir un eje de dirección que comprende:

una estructura estática de soporte, que se extiende sustancialmente a lo largo de la dirección transversal del vehículo y que está abierta en sus dos extremos transversales opuestos;

una pareja de piezas telescópicas, acomodadas cada una de ellas en la estructura de soporte como para poder deslizarse a lo largo de la dirección transversal;

una pareja de soportes de cubos, estando articulados cada uno de ellos por medio de un acoplamiento a un extremo transversalmente exterior de la respectiva pieza telescópica, para la rotación alrededor de un eje de dirección esencialmente vertical; y

una pareja de miembros de conexión que conectan cada uno de los respectivos soportes de cubos con la estructura de soporte, y están configurados para ocasionar un movimiento de extensión/retracción de las piezas telescópicas con relación a la estructura de soporte a medida que varía el ángulo de giro, de manera que desplaza los ejes de giro de los soportes de cubos transversalmente, alejándolos de la estructura del vehículo durante la operación de giro.

Preferiblemente, el eje de dirección comprende además una varilla transversal, articulada en sus extremos opuestos con los miembros de conexión, para coordinar la rotación de los dos soportes de cubos durante la operación de giro.

Preferiblemente, los dos miembros de conexión pueden estar formados como simples varillas, estando articuladas cada una de ellas en sus extremos con el respectivo soporte de cubo y con la estructura de soporte. En este caso, el eje longitudinal de cada varilla, que es el eje que conecta los centros de articulación de la varilla, tiene que pasar a través del eje de rotación del respectivo soporte de cubo.

De acuerdo con una variante de construcción, los dos miembros de conexión pueden estar formados como placas, cada una de las cuales está unida al respectivo soporte de cubo y tiene una ranura en la cual encaja deslizantemente un respectivo pasador unido a la estructura de soporte, estando configurada la ranura de tal manera que ocasiona el movimiento de extensión/retracción de la respectiva pieza telescópica, con una ley predeterminada cuando varía el ángulo de giro.

Otras características y ventajas de la invención surgirán claramente a partir de la descripción detallada que viene a continuación, dada meramente a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

\newpage

la figura 1 es una vista en perspectiva que muestra la mitad de un eje frontal de dirección para vehículos, en particular para vehículos de obras públicas o tractores agrícolas, de acuerdo con un primer modo de realización de la presente invención;

la figura 2 es una vista en planta del eje de la figura 1, en una condición en la que el ángulo de giro es cero;

las figuras 3 y 4 son vistas en planta del eje de la figura 1, en una condición en la que el ángulo de dirección es +\alpha y -\alpha, respectivamente;

las figuras 5A y 5B ilustran la operación de giro hacia la derecha, en el caso de un eje frontal de dirección de acuerdo con la técnica anterior y en el caso del eje frontal de dirección de la figura 1, respectivamente;

las figuras 6A y 6B ilustran la operación de giro hacia la izquierda, en el caso de un eje frontal de dirección de acuerdo con la técnica anterior y en el caso del eje frontal de dirección de la figura 1, respectivamente;

la figura 7 es una vista en planta que muestra la mitad de un eje frontal de dirección para vehículos, en particular para vehículos de obras públicas o tractores agrícolas, de acuerdo con otro modo de realización preferido de la presente invención; y

las figura 8 y 9 son vistas en planta del eje de la figura 7, en una condición en la cual el ángulo de dirección es +\alpha y -\alpha, respectivamente.

En la descripción y reivindicaciones que siguen, términos tales como "frontal" y "trasero", "superior" e "inferior", "longitudinal" y "transversal" se han de entender referidos a la condición de montaje en el vehículo. Por razones obvias de simplicidad, solamente se describirá una de las dos piezas simétricas que forman la estructura del eje de dirección de la invención, quedando claramente entendido que la pieza no descrita debe permanecer sustancialmente idéntica a la descrita. Más aún, aunque la invención se describe e ilustra con referencia al eje frontal de transmisión, es claro que puede ser aplicada a un eje que no sea el de transmisión o bien a un eje trasero.

Haciendo referencia primero a la figura 1, se indica en general con el número 10 un eje frontal de dirección para un vehículo, en particular un vehículo de obras públicas o un tractor agrícola, de acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención. El eje 10 comprende básicamente:

una estructura 12 de soporte destinada a ser fijada a la estructura del vehículo y que incluye una parte media 14 en forma de caja (de la cual solamente la mitad está ilustrada en las figuras) adaptada para acomodar una unidad diferencial, de por sí conocida y no ilustrada, y una parte lateral hueca 16 que se extiende sustancialmente a lo largo de la dirección transversal del vehículo (definido por un eje Y en las figuras 2 a 4) y que está abierta en su extremo transversalmente exterior;

una pieza telescópica 18, que tiene preferiblemente también una estructura hueca y está ubicada deslizantemente en la parte lateral hueca 16 de la estructura 12 de soporte como para poder moverse entre una posición retraída (figura 2), en la cual la pieza telescópica 18 queda esencialmente recibida totalmente dentro de la parte lateral hueca 16, y una posición extendida (figura 3), en la cual la pieza telescópica 18 sobresale parcialmente fuera de la parte lateral hueca 16; y

un soporte 20 del cubo para dar soporte giratoriamente a un cubo que comprende, de una manera de por sí conocida, una caja giratoria 22, en la que está ubicada una unidad de engranajes de reducción epicíclica y un dispositivo de frenado (no ilustrado), y está provista de un disco 24 que está conectado rígidamente para girar con la caja 22 y que tiene una pluralidad de orificios pasantes 25 para la fijación, por medio de tornillos u otros miembros roscados de conexión, de una llanta (no ilustrada).

Con el fin de reducir a un mínimo la fricción entre las piezas y por tanto el desgaste, entre la pieza telescópica 18 y la parte lateral hueca 16 de la estructura 12 de soporte se dispone una cierta holgura, una aspereza adecuada de las superficies deslizantes y un sistema de lubricación eficaz.

El soporte 20 del cubo está articulado al extremo de la pieza telescópica 18 por medio de una pareja de pasadores 26 (de los cuales solamente se puede ver el superior en la figura 1) para poder girar alrededor de un eje Z de giro normalmente vertical. El movimiento de rotación del soporte 20 del cubo alrededor del eje Z de giro está controlado por un dispositivo de accionamiento de un tipo de por sí conocido, tal como por ejemplo un gato hidráulico que comprende un cilindro 28 articulado en su extremo transversalmente interior con la estructura 12 de soporte del eje 10 o a otra pieza estática del vehículo, por medio de una cabeza 30 de articulación, y un émbolo provisto de una varilla 32, articulada en su extremo transversalmente exterior con una abrazadera 34 provista de una cabeza 36 de articulación y transportada por el soporte 20 del cubo. La configuración del gato puede ser invertida naturalmente, lo que equivale a decir que el cilindro 28 puede estar articulado con el soporte 20 del cubo y con la varilla 32 a la estructura 12 de soporte. Más aún, de acuerdo con una variante de construcción (no ilustrada), el gato puede estar articulado en su extremo transversalmente interior con la pieza telescópica 18 del eje 10, en lugar de la estructura 12 de soporte. Esto hace posible reducir la dimensión axial del gato, y por tanto también su coste.

Un vástago del eje telescópico, no ilustrado, está montado giratoriamente dentro de la pieza telescópica 18 y está conectado por medio de una articulación universal 38, o por medio de cualquier dispositivo de conexión adecuado, a un vástago de entrada de la unidad de engranajes de reducción epicíclica ubicada en la caja giratoria 22 para transmitir el par desde la unidad diferencial al cubo de la rueda.

El eje 10 de dirección comprende además, de acuerdo con la invención, un miembro 40 de conexión que conecta el soporte 20 del cubo a la estructura 12 de soporte, en particular a la parte lateral hueca 16. El miembro 40 de conexión está formado, en este caso, como una varilla articulada en su extremo transversalmente exterior con el soporte 20 del cubo, por medio de un pasador vertical 42 transportado por una abrazadera 44 unida al soporte 20 del cubo, y en su extremo transversalmente interior a la parte lateral hueca 16 por medio de un pasador vertical 46 unido a ella.

También hay dispuesta una tercera varilla transversal o barra 48, que está articulada en sus extremos a las varillas 40 de conexión de las dos ruedas (solamente una de las cuales está ilustrada en las figuras) con el fin de coordinar la rotación de los dos soportes 20 de los cubos. Sin embargo, se pueden disponer otros medios con el fin de coordinar la rotación de los dos soportes 20 de los cubos.

Como se puede ver en la vista en planta de la figura 2, el eje 10 de dirección está configurado de tal manera que cuando el vehículo está en marcha a lo largo de un camino recto, es decir, cuando las ruedas están orientadas paralelamente al eje longitudinal X del vehículo, el eje longitudinal de la varilla 40 de conexión, indicado como L, en otras palabras, el eje que conecta los centros de articulación de la varilla, pasa a través del centro de los pasadores verticales 26 por medio de lo cual el soporte 20 del cubo gira con respecto a la pieza telescópica 18. En esta condición, la pieza telescópica 18 está totalmente retraída en la parte lateral hueca 16 de la estructura 12 de soporte.

Si se gira ahora el soporte 20 del cubo por ejemplo en sentido contrario a las agujas del reloj (figura 3) a través del gato hidráulico 28, como resultado de la restricción adicional representada por la varilla 40 de conexión, la pieza telescópica 18 sale de la parte lateral hueca 18 de la estructura 12 de soporte en una cantidad que aumenta a medida que aumenta el ángulo de giro (indicado como \alpha en la figura 3). Consecuentemente, el eje Z de rotación del soporte del cubo se desplaza alejándose del eje longitudinal X del vehículo, y por tanto el riesgo de interferencia entre la rueda y las piezas mecánicas del vehículo se reduce. Lo mismo es aplicable al caso de una rotación en el sentido de las agujas del reloj del soporte 20 del cubo, como se ilustra en la figura 4.

Cuando la pieza telescópica 18 del eje frontal se sale de la estructura 12 de soporte, la transmisión del par entre la unidad diferencial y la unidad de reducción epicíclica de engranajes de la rueda frontal queda no obstante asegurada por el uso del vástago del eje telescópico antes mencionado.

La ventaja que se puede conseguir en virtud de un eje de dirección de acuerdo con la invención, en términos de aumento del ángulo de giro máximo, puede ser observado con claridad en las figuras 5A, 6A y 5B, 6B, que ilustran operaciones de giro hacia la izquierda y la derecha, en el caso de un eje de dirección frontal de acuerdo con la técnica anterior y de acuerdo con la invención, respectivamente. En realidad, se puede observar que, con el mismo ángulo de dirección, la distancia mínima entre la rueda, indicada como 100, y el eje longitudinal X del vehículo es mayor en un eje de acuerdo con la invención que en un eje convencional. En el eje de acuerdo con la invención, en realidad, la distancia entre el eje Z de rotación de la rueda y el eje longitudinal X del vehículo aumenta como resultado de que la extensión de la pieza telescópica 18 salga de la estructura 12 de soporte.

A partir de la descripción anterior, se observa con claridad, por tanto, que el eje de dirección de acuerdo con la presente invención hace posible:

- reducir el espacio requerido para la operación de giro, permitiendo así utilizar neumáticos más grandes para la misma anchura de vehículo;

- aumentar la maniobrabilidad del vehículo, gracias a la posibilidad de aumentar el ángulo de giro máximo;

- reducir los costes de diseño del vehículo relacionados con el análisis de la situación correcta del motor y/o de las demás piezas mecánicas, con el fin de evitar la interferencia con los neumáticos frontales durante la operación de giro.

Un segundo modo de realización preferido de un eje de dirección de acuerdo con la invención, está ilustrado en las figura 7 a 9, en las cuales las piezas y componentes idénticos o los correspondientes con los de las figuras 1 a 4, han sido indicados con las mismas referencias numéricas.

Este segundo modo de realización difiere del primero sustancialmente en que el miembro 40 de conexión es un elemento en forma de placa, el cual está conectado en un lado con el soporte 20 del cubo y, en el otro lado, tiene una ranura 50 en la cual encaja deslizantemente un pasador 46 unido a la parte lateral hueca 16 de la estructura 12 de soporte. La forma de la ranura determinó la ley del movimiento de la pieza telescópica 18, extendiéndose o retrayéndose con respecto a la parte lateral hueca 16 de la estructura 12 de soporte a medida que varía el ángulo de giro.

Esta segunda configuración ofrece por tanto una mayor versatilidad de uso, ya que permite obtener leyes de movimiento adaptadas a los requisitos específicos del vehículo para el que está destinado el eje. Más aún, permite reducir el número de componentes del eje, ya que no requiere una conexión articulada entre el miembro 40 de conexión y el soporte 20 del cubo, ni una varilla o barra de conexión entre los dos soportes 20 del cubo para coordinar el movimiento de giro de los mismos.

Naturalmente, permaneciendo inalterado el principio de la invención, los modos de realización y los detalles de fabricación pueden variar ampliamente de los descritos e ilustrados meramente a modo de ejemplo no limitativo.

Claims (10)

1. Eje (10) de dirección para un vehículo, en particular para un vehículo de obras públicas o un tractor agrícola, que comprende:

una estructura (12) de soporte,

una pareja de soporte (20) de los cubos, pudiendo girar cada uno de ellos alrededor de un respectivo eje (Z) de rotación,

medios (28, 30, 32) de accionamiento para controlar la rotación de los soportes (20) de los cubos alrededor de los respectivos ejes (Z) de rotación;

caracterizado porque comprende además:

una pareja de piezas telescópicas (18), cada una de las cuales está ubicada en la estructura (12) de soporte como para poder deslizarse en una dirección (Y) esencialmente transversal y que lleva, articulado en su extremo transversalmente exterior, un respectivo soporte (20) de cubo, y

medios (40) de conexión, que conectan cada uno de los soportes (20) de los cubos a la estructura (12) de soporte y que están configurados para ocasionar un movimiento de extensión/retracción de las piezas telescópicas (18) con respecto a la estructura (12) de soporte, a medida que varía el ángulo (\alpha) de rotación de los soportes de los cubos alrededor de los respectivos ejes (Z) de rotación, por lo que dichos ejes (Z) se desplazan transversalmente alejándose de la estructura del vehículo durante la operación de giro.

2. Un eje según la reivindicación 1, en el que dichos medios de conexión incluyen una pareja de varillas (40), cada una de las cuales está articulada en sus extremos opuestos con el respectivo soporte (20) de cubo y con la estructura (12) de soporte.

3. Un eje según la reivindicación 2, en el que dicha pareja de varillas (40) de conexión está configurada de tal manera que, en la condición no girada, un eje (L) que pasa a través de los centros de articulación de cada una de las dos varillas (40) de conexión, corta al eje (Z) de rotación del respectivo soporte (20) de cubo.

4. Un eje según al reivindicación 2 o 3, que comprende además una tercera varilla (48) de conexión, articulada con dicha pareja de varillas (40) de conexión.

5. Un eje según la reivindicación 1, en el que dichos medios de conexión incluyen una pareja de miembros (40) de placa, cada uno de los cuales está unido, en un lado, al respectivo soporte (20) del cubo y, en el otro lado, tiene una ranura (50) en la cual encaja deslizantemente un pasador (46) unido a la estructura (12) de soporte.

6. Un eje según la reivindicación 5, en el que las ranuras (50) de los miembros (40) de placa están configuradas de tal manera que ocasionan un movimiento de extensión/retracción de las piezas telescópicas (18), de acuerdo con una ley de movimiento predeterminada.

7. Un eje según la reivindicación 1, en el que la estructura (12) de soporte incluye una parte media (14) en forma de caja, destinada a ubicar la unidad diferencial, y una pareja de partes laterales huecas (16), que se extienden sustancialmente en la dirección transversal (Y) del vehículo y acomoda dicha pareja de piezas telescópicas (18).

8. Un eje según la reivindicación 1, en el que cada una de las piezas de dicha pareja de piezas telescópicas (18) acomodan un vástago del eje telescópico para transmitir el par al respectivo soporte (20) de cubo.

9. Un eje según la reivindicación 1, en el que dichos medios de accionamiento incluyen una pareja de gatos hidráulicos que comprenden, cada uno de ellos, un cilindro (28) articulado (30) con la estructura (12) de soporte o con el respectivo soporte (20) de cubo, y un émbolo provisto de una varilla (32) articulada (36) con el soporte (20) de cubo o con la estructura (12) de soporte, respectivamente.

10. Un eje según la reivindicación 1, en el que dichos medios de accionamiento incluyen una pareja de gatos hidráulicos que comprenden, cada uno de ellos, un cilindro (28) articulado (30) con la respectiva pieza telescópica (18) o con el respectivo soporte (20) de cubo y un émbolo provisto de una varilla (32) articulada (36) con el soporte (20) de cubo o con la pieza telescópica (18), respectivamente.