ES2298132T3 - Aparato y procedimiento para dirigir un vehiculo por una guia. - Google Patents
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Abstract
Aparato de dirección para un vehículo adaptado para desplazarse sobre el camino de guía que tiene por lo menos un raíl de guía (20) que se extiende paralelo a la trayectoria deseada del vehículo (10), en el que el vehículo (10) se apoya sobre un bastidor de soporte fijado a un conjunto de ruedas (35), en el que el conjunto de ruedas (35) tiene un bastidor de guía (65) adaptado para pivotar alrededor de un punto de pivote del bastidor de guía (67) de manera que un eje longitudinal del bastidor de guía permanece paralelo al raíl de guía (20) cuando el bastidor de guía (65) sigue una porción recta del raíl de guía (20) y permanece tangencial al raíl de guía (20) cuando el bastidor de guía (65) sigue una porción curva del raíl de guía (20), en el que el conjunto de ruedas (35) también incluye una primera rueda motriz orientable (45) conectada a un primer eje que está soportado mediante el bastidor de soporte y puede pivotar alrededor de un pivote para girar la rueda, en el que el aparato de dirección comprende: un enlace de dirección mecánico (80) que comprende una serie de enlaces que conectan el bastidor de guía (65) con la primera rueda motriz orientable (45) del conjunto de ruedas (35) para girar la primera rueda motriz orientable (45) paralela al raíl de guía (20) cuando el bastidor de guía (65) sigue una porción del raíl de guía (20) que es recta y para girar la primera rueda motriz orientable (45) tangencial al raíl de guía (20) cuando el bastidor de guía (65) sigue una porción del raíl de guía (20) que es curva, definiendo así un ángulo de dirección neutro entre un eje longitudinal que se extiende a través de la rueda (45) y un eje longitudinal central que se extiende a través del cuerpo del vehículo (30); caracterizado porque a) la longitud de uno de los enlaces (130) es ajustable; y b) un accionador (85) para aumentar o disminuir la longitud del enlace ajustable (130) del enlace de dirección (80) amplificando o reduciendo así la cantidad de la primerrueda motriz orientable (45) que se gira en respuesta al movimiento del bastidor de guía (65) cuando el bastidor de guía (65) pivota a lo largo de un raíl de guía curvado (20) e introduciendo así un ángulo de compensación al ángulo de dirección neutro y produciendo un ángulo de dirección ajustado para tener en cuenta un ángulo de deslizamiento de la rueda motriz orientable (45).
Description
Aparato y procedimiento para dirigir un vehículo
por una guía.
Esta invención se refiere a mecanismos de
dirección para vehículos. Más particularmente, se refiere a un
aparato y a un procedimiento para dirigir un vehículo que sigue una
pista o camino de guía.
Los vehículos adaptados para desplazarse sobre
un camino de guía que tiene un raíl de guía que se extiende
paralelo a la ruta deseada del vehículo típicamente utilizan un
bastidor de guía con ruedas de guía para seguir la trayectoria del
raíl de guía y girar las ruedas motrices orientables en el vehículo
para seguir el raíl de guía. Sin embargo, cuando el vehículo se
desplaza a lo largo de una curva sobre el camino de guía, no es
suficiente meramente alinear las ruedas motrices orientables
exactamente a lo largo de la curvatura del camino de guía. Si esto
se realiza, las fuerzas centrífugas y las fuerzas de rozamiento
debidas a la desalineación de las ruedas de dirección asociadas con
el giro del vehículo serán tomadas por las ruedas de guía. Este
fenómeno se puede controlar de una manera relativamente fácil para
un vehículo que se desplaza en solamente una dirección mediante el
ajuste de la orientación de las ruedas motrices orientables para
compensar la fuerza centrífuga mediante la introducción de fuerzas
laterales sobre las ruedas motrices. Sin embargo, tal como se
explicará posteriormente, la compensación de la rueda motriz
orientable delantera es diferente que la compensación de la rueda
motriz orientable trasera. Un aparato de dirección modificado para
su desplazamiento en una dirección no funcionaría de una manera
eficiente para su desplazamiento en la dirección opuesta.
Como resultado, sin ningún ajuste de las ruedas
motrices orientables delanteras y traseras, el bastidor de guía no
se puede desviar de una curva predeterminada del raíl de guía, y el
bastidor de guía fuerza al vehículo para que se desplace a lo largo
de la trayectoria predeterminada del raíl de guía.
Además, sin ningún ajuste de las ruedas motrices
orientables delanteras y traseras, el bastidor de guía ha de estar
diseñado no solamente para girar las ruedas motrices orientables,
sino también para tolerar las fuerzas centrífugas necesarias para
forzar que el vehículo gire. Como resultado, las fuerzas trasmitidas
sobre el raíl de guía a través del bastidor de guía son excesivas y
se requieren elementos estructurales más grandes en la fabricación
de estas partes.
Para liberar estas fuerzas excesivas sobre el
bastidor de guía, es necesario ajustar la dirección de las ruedas
motrices orientables para guiar las paralelas al camino de guía sin
fuerzas excesivas sobre las ruedas. Para hacer esto, las ruedas
motrices orientables se han de girar más allá de la orientación
tangencial de la curvatura del raíl.
La patente US 4.089.272 describe un aparato de
guía de vehículo que mantiene las ruedas de dirección en una
posición paralela al raíl de guía. Como resultado, todas las fuerzas
laterales producidas cuando el vehículo gira se transmiten a las
ruedas de guía.
La patente US 4.299.172 titulada "mecanismo de
inversión del sentido de dirección para vehículos guiados"
muestra un sistema de dirección pasivo con bastidores de guía que se
extienden desde los extremos frontal y trasero del vehículo para
orientar las ruedas motrices orientables de una manera adecuada
respecto a un camino de guía. Este sistema pasivo compensa las
fuerzas que tienden a desplazar lateralmente el vehículo si el
vehículo se desplaza en la dirección hacia adelante o hacia
atrás.
El documento WO 00/15444 A1 describe un concepto
de dirección activa puramente sin contactos, donde unos sensores
electromagnéticos sin contacto capturan la distancia del dispositivo
de guía del camino de guía, utilizándose las señales de los
sensores para controlar un accionador que ajusta el ángulo de
dirección de las ruedas. Esta solución tiene el inconveniente de
que es bastante complicado en su diseño y menos robusto que los
sistemas pasivos.
Es necesario un diseño que pueda colocar
fácilmente las ruedas motrices orientables delanteras y traseras de
un vehículo siguiendo un raíl de guía en una orientación adecuada
para tener en cuenta el empuje radial asociado con las ruedas
motrices orientables cuando el vehículo gira.
La invención se dirige a un aparato de dirección
para un vehículo adaptado para desplazarse sobre un camino de guía
que tiene por lo menos un raíl de guía que se extiende paralelo al
trayecto deseado del vehículo. El vehículo se apoya sobre un
bastidor de soporte fijado a un conjunto de ruedas. El conjunto de
ruedas tiene un bastidor de guía adaptado para pivotar alrededor de
un pivote del bastidor de guía, de manera que un eje longitudinal
del bastidor de guía permanece paralelo al raíl de guía cuando el
bastidor de guía sigue una porción recta del raíl de guía y
permanece tangencial al raíl de guía cuando el bastidor de guía
sigue una porción curva del raíl de guía. El conjunto de ruedas
también incluye un primer buje de rueda motriz orientable conectado
a un primer eje que está soportado mediante el bastidor de soporte y
es pivotable alrededor de un pivote para girar la rueda. El aparato
de dirección comprende un enlace de dirección que conecta el
bastidor de guía con el primer buje de la rueda motriz orientable
paralelo al raíl de guía cuando el bastidor de guía sigue una
porción del raíl de guía que es recta y para girar el primer rueda
motriz orientable tangencial al raíl de guía cuando el bastidor de
guía sigue una porción del raíl de guía que es curva, definiendo así
un ángulo de dirección neutro entre un eje longitudinal que se
extiende a través de la rueda y un eje longitudinal central que se
extiende a través del cuerpo del vehículo. El aparato también
comprende un accionador para amplificar o reducir el movimiento del
enlace de dirección cuando el bastidor de guía pivota a lo largo de
un raíl de guía curvado mediante la introducción de un ángulo de
compensación en el ángulo de dirección neutro, produciendo así un
ángulo de dirección ajustado para tener en cuenta un ángulo de
deslizamiento de la rueda motriz orientable.
La invención también se dirige hacia un vehículo
que tiene el aparato de la invención.
La invención, junto con el objeto y sus
ventajas, se harán más evidentes a partir de la consideración de la
descripción detallada adjunta leída en conjunción con los dibujos
adjuntos, en los cuales:
La figura 1 muestra una vista esquemática
generalizada de un vehículo que sigue un camino de guía;
La figura 2 muestra una vista esquemática para
ayudar en la explicación del concepto de un ángulo de deslizamiento
y un ángulo de dirección;
La figura 3 muestra una vista esquemática de un
enlace según la presente invención;
La figura 4 es una vista en planta detallada de
una realización de la presente invención, no mostrando detalles del
accionador; y
La figura 5 es una vista de extremo a lo largo
de las flechas "5-5" en la figura 4.
La figura 1 muestra un vehículo de tránsito 10
que se mueve a lo largo de un camino de guía 15 que sigue un raíl
de guía 20 sobre una superficie de carretera 25 en la dirección de
la flecha A. El vehículo de tránsito 10 tiene un cuerpo de vehículo
30 que tiene un conjunto de ruedas delanteras 35 y un conjunto de
ruedas traseras 40.
Por propósitos ilustrativos, la figura 2
muestra, en líneas de trazos, un rueda motriz orientable 45 del
conjunto de ruedas delanteras 35 (figura 1) y una rueda motriz
orientable 50 del conjunto de ruedas traseras 40 representado en la
figura 1. Superpuesta sobre las ruedas motrices orientables 45, 50
hay una línea 22 que sigue el raíl de guía 20, mostrando la
trayectoria ideal que la rueda motriz orientable debe seguir. Las
ruedas motrices orientables 45, 50 se desplazan en la dirección de
la flecha A y se muestran como tangenciales a la línea 22. Por esta
razón, la rueda motriz orientable 45 se indicará como la primera
rueda motriz orientable y la rueda motriz orientable 50 se indicará
como la segunda rueda motriz orientable, entendiendo que estas
descripciones cambiarán si la dirección del vehículo cambia de
manera opuesta a la mostrada mediante la flecha A.
A lo largo de la descripción se hace referencia
a ruedas motrices orientables, entendiendo que estas ruedas rotan
alrededor del buje de la rueda y que cualquier enlace fijado a las
ruedas de dirección está realmente conectado con los bujes de la
rueda motriz asociada.
Las ruedas motrices orientables 45, 50 rotarán y
se pueden desviar de sus posiciones tangenciales. Cuando rotan, se
indicarán como ruedas motrices orientables 45a, 50a. Las ruedas
motrices orientables 45a, 50a se mostrarán en líneas continuas.
En ausencia de cualquier fuerza centrífuga
lateral, las ruedas motrices orientables 45, 50, representadas en
líneas de trazos en la figura 2, están orientadas de manera
tangencial a la curvatura de la línea 22 dirigida en el vehículo a
lo largo del raíl de guía 20. La línea central 24 en la figura 2 es
una línea que intersecta con los puntos de pivote alrededor de los
cuales la rueda 45a y la rueda 50a rotan.
Una línea T se extiende a través del centro de
cada una de estas ruedas. Un ángulo de dirección se forma entre la
línea central 24 y la línea T. El ángulo de dirección para la
primera rueda 45 se designa como FSA y el ángulo de dirección para
la segunda rueda 50 se designa como RSA. FSA y RSA también se
indicarán como ángulos de dirección neutros.
Sin embargo, las fuerzas centrífugas y las
fuerzas de rozamiento debidas a la desalineación de la rueda motriz
presente cuando el vehículo se desplaza para seguir la curvatura del
raíl de guía 20 provocarán fuerzas de guía en la rueda. Para
compensar esto, las ruedas motrices orientables 45, 50 rotan en
sentido horario en posiciones representadas mediante las ruedas
motrices orientables 45a, 50a. En esta orientación, las ruedas
motrices orientables 45a, 50a y el vehículo seguirán la trayectoria
del raíl de guía 20 con fuerzas mínimas transmitidas a la rueda de
guía 70 y al bastidor de guía 65.
Para conseguir, la primera rueda motriz
orientable 45 rota en sentido horario a partir de la alineación con
la línea T que se extiende a través de la rueda motriz orientable 45
a la posición de la rueda motriz orientable 45a. La rueda motriz
orientable 45a también tiene un eje longitudinal LW. El ángulo
formado entre una línea tangencial T y el eje longitudinal LW de la
primera rueda motriz orientable 45a define un ángulo de
deslizamiento frontal \alpha_{F}. De la misma forma, la segunda
rueda motriz orientable 50 rota en una dirección en sentido horario
a la posición indicada mediante la rueda motriz orientable 50a y el
eje longitudinal LW que se extiende a través de la rueda motriz
orientable 50a para definir un ángulo de deslizamiento trasero
\alpha_{R}. Una descripción más detallada de la dirección del
vehículo y de los ángu-
los de deslizamiento asociado se puede encontrar en el libro de texto titulado Race Car Vehicle Dynamics, de William F. Milliken y Douglas L. Milliken y publicado por la Society of Automovile Engineering Internacional en 1995.
los de deslizamiento asociado se puede encontrar en el libro de texto titulado Race Car Vehicle Dynamics, de William F. Milliken y Douglas L. Milliken y publicado por la Society of Automovile Engineering Internacional en 1995.
Debe indicarse respecto a la línea central 24,
que define la posición de la primera rueda motriz orientable 45a
mediante la suma del ángulo de dirección delantero FSA y el
ángulo de deslizamiento delantero \alpha_{F} para formar el
ángulo de dirección delantero ajustado AF.
Además, la posición de la segunda rueda motriz
orientable 50a respecto a la línea central 24 se define mediante la
diferencia del ángulo de dirección trasero RSA y el ángulo de
deslizamiento trasero \alpha_{R} para formar el uno de dirección
trasero ajustado AR. Como resultado, la primera rueda motriz
orientable 45a se ha de colocar respecto a la línea central 24 de
una manera diferente que la segunda rueda motriz orientable 50a.
Esto presenta problemas únicos para los
vehículos bidireccionales.
Volviendo a la figura 3, el conjunto de ruedas
delanteras 35 tiene un primer bastidor de guía 65 con unas ruedas
de guía 70a, b, c, d a ambos lados del raíl de guía 20 (figura 2),
que está situado de manera centrada sobre el camino de guía 15. Una
disposición que utiliza un bastidor de guía de este tipo se indica
comúnmente como una plataforma de guía central.
Sin embargo, la presente invención se puede
aplicar a otros diseños de bastidor de guía tales como uno con
ruedas de guía que sobresalen radialmente que se acoplan con paredes
de guía sobre los dos lados del camino de guía. Bajo estas
circunstancias, el raíl de guía se podría eliminar. Por lo tanto, un
elemento de guía para la presente invención puede ser un raíl de
guía 20 en el centro del camino de guía 15 o pueden ser unas
paredes de guía sobre los dos lados del camino de guía 15.
Volviendo a la figura 3, se muestra una vista
esquemática del aparato de dirección según la presente invención.
Por propósitos de conveniencia, el bastidor de guía 65 asociado con
el conjunto de ruedas delanteras 35 representado en la figura 1 se
indicará como el primer bastidor de guía 65. El primer bastidor de
guía 65 está adaptado para desplazarse sobre un camino de guía 15
que tiene por lo menos un raíl de guía, tal como el raíl de guía 20
en la figura 1, que se extiende paralelo a la trayectoria deseada
del vehículo 10. El primer bastidor de guía 65 está adaptado para
pivotar alrededor de un punto de pivote del bastidor de guía 67, tal
como un primer eje longitudinal del bastidor de guía L1 que
permanece tangencial al raíl de guía 20 cuando el bastidor de guía
65 sigue una porción del raíl de guía 20 que está curvada. El
conjunto de ruedas delanteras 35 tiene un eje frontal 75 con una
primera rueda motriz orientable 45 conectada de manera pivotante en
un punto de pivote 77 al eje delantero 75 y con una segunda rueda
motriz orientable 46 conectada de manera pivotante en un punto de
pivote 78 al eje delantero 75.
El vehículo de raíl se apoya sobre un bastidor
de soporte fijado al conjunto de las ruedas delanteras 35. El
vehículo 10 también se apoya sobre un bastidor de soporte similar
(no representado) fijado al conjunto de las ruedas traseras 40.
El conjunto de las ruedas delanteras 35, que es
similar al conjunto de las ruedas traseras 40, tiene el primer
bastidor de guía 65 que está adaptado para pivotar alrededor del
punto de pivote del bastidor de guía 67, de manera que el eje
longitudinal del bastidor de guía L1 permanece paralelo al raíl de
guía 20 cuando el bastidor de guía 65 sigue una porción recta del
raíl de guía 20. El eje longitudinal del bastidor de guía L1
permanece tangencial al raíl de guía 20 cuando el bastidor de guía
65 sigue una porción curva del raíl de guía 20.
Un enlace de dirección 80, cuando un accionador
85 está en la posición neutra representada mediante el punto 90 en
la figura 3, conecta el primer bastidor de guía 65 de la primera
rueda motriz orientable 45 del conjunto de ruedas 35 para girar la
primera rueda motriz orientable 45 paralela al raíl de guía 20
cuando el bastidor de guía 65 sigue una porción del raíl de guía 20
que es recto y para girar la primera rueda motriz orientable 45
tangencial al raíl de guía 20 cuando el bastidor de guía 65 sigue
una porción del raíl de guía 20 que es curvo, definiendo así un eje
de dirección neutro, tal como se indica mediante el ángulo FSA en la
figura 2.
El accionador 85 se puede utilizar para
amplificar o reducir el movimiento del enlace de dirección 80 cuando
el primer bastidor de guía 65 pivota a lo largo de un raíl de guía
curvado 20. El accionador 85 introduce un ángulo de compensación en
el ángulo de dirección neutro FSA (figura 2), produciendo así un
ángulo de dirección ajustado AF para tener en cuenta un ángulo de
deslizamiento \alpha de la primera rueda motriz orientable 45. El
enlace de dirección 80 también transmite este ángulo de compensación
a una rueda motriz orientable 46 opuesta.
El enlace de dirección 80 incluye un enlace
virtual del bastidor de guía a 130 definido mediante una longitud
radial L desde el punto de pivote del bastidor de guía 67 a un
pivote ajustable 135 sobre el primer bastidor de guía 65. Fijado al
pivote ajustable 135 hay un primer extremo 142 de un tirante de
dirección 140. El segundo extremo 144 del tirante de dirección 140
está fijado de manera pivotante a la primera rueda motriz orientable
45, de manera que la rotación del primer bastidor de guía 65 se
transfiere a lo largo del movimiento del enlace de dirección 80
directamente a la rotación de la primera rueda motriz orientable 45.
La posición del pivote ajustable 135 determina la magnificación o
la reducción del movimiento del enlace de dirección, de manera que
el ángulo de dirección ajustado AF (figura 2) es mayor, igual o
menor que el ángulo de dirección neutro FSA dependiendo de la
dirección del vehículo 10 que se desplaza. La longitud real del
vástago 130 entre el pivote 67 y el pivote 135 puede variar.
El tirante de dirección 140 está conectado de
manera pivotante a la primer rueda motriz orientable 45 a través de
una palanca de dirección 145.
Una geometría de dirección trapezoidal de cuatro
barras que se extiende desde el primer bastidor de guía 65 a la
primera rueda motriz orientable 45 se define mediante:
a) un enlace virtual del bastidor de guía 130
desde el punto de pivote del bastidor de guía 67 al pivote ajustable
135 sobre el bastidor 65;
b) el tirante de dirección 140 desde el enlace
virtual del bastidor de guía 130 fijado de manera pivotante
alrededor de una palanca de dirección 145;
c) la palanca de dirección 145 desde el tirante
de dirección 140 y fijada a la primera rueda motriz orientable 45;
y
d) un enlace virtual de la rueda de dirección
150 desde la primera rueda motriz orientable 45 al punto de pivote
del bastidor de guía 67.
El aparato de dirección también puede comprender
una primera rueda motriz orientable opuesta 46, en el que un enlace
de arrastre 160 transfiere el movimiento rotativo de la primera
rueda motriz orientable 45 a la primera rueda motriz orientable
opuesta 46. La primera rueda motriz orientable 45 puede tener
asociado con la misma una primera palanca del enlace de arrastre
165 que está fijada a la primera rueda motriz orientable 45 en un
primer extremo 166 que está conectada de manera pivotante al enlace
de arrastre 160 en el segundo extremo 169. El enlace de arrastre
160 está fijado de manera pivotante a una segunda palanca de enlace
de arrastre 170 en el segundo extremo de la primera palanca del
enlace de arrastre 172 y la segunda palanca de enlace de arrastre
170 está fijada a la primera rueda motriz orientable opuesta 46, de
manera que el movimiento del bastidor de guía 65 se transfiere a la
primera rueda motriz orientable 45 y a continuación a la primera
rueda motriz orientable opuesta 46. Debe apreciarse que, en lugar de
transmitir la rotación de la rueda motriz 45 a la rueda motriz 46
con el enlace de arrastre 160, también es posible y es parte de la
invención duplicar el enlace de dirección entre el bastidor de guía
65 y la primera rueda motriz orientable 45 de la misma manera a un
enlace de dirección entre el bastidor de guía 65 y la primera rueda
motriz orientable opuesta 46.
El accionador 85 se muestra en líneas de puntos
en una posición extendida, en la cual la longitud radial L del
enlace virtual del bastidor de guía 130 se minimiza, reduciendo así
el movimiento del enlace de dirección 80. En la segunda posición,
representada mediante líneas continuas en la figura 3, la longitud L
del enlace virtual del bastidor de guía 130 se maximiza mediante el
accionador 85, magnificando así el movimiento del mecanismo de
dirección.
Tal como se ha mencionado previamente, el
accionador 85 también tiene una posición media con la cual el enlace
de dirección 80 mantiene la rueda motriz orientable 45 en una
posición neutra. Cuando el accionador 85 está en la posición neutra
indicada mediante la línea 90, la primera rueda motriz orientable 45
está colocada tangencialmente a la curvatura del raíl de guía 20.
Mediante la utilización del accionador 85 para alterar la posición
del punto de pivote 135, el enlace de dirección 80 se puede alterar
ligeramente para orientar la rueda de dirección 45 en ángulos
diferentes, tal como se muestra mediante las posiciones B y C en la
figura 3. Estas posiciones pueden corresponder a las posiciones de
la rueda 45a en la figura 2. La misma rotación se aplica a la rueda
46a.
Volviendo a la figura 2, el intervalo de la
compensación angular proporcionada por el accionador es suficiente
para proporcionar el ajuste angular a la rueda motriz orientable 45
mediante la adición al ángulo de dirección delantero FSA la
desviación introducida mediante el ángulo de deslizamiento delantero
\alpha_{F} para producir el ángulo de dirección delantero
ajustado AF. En la posición opuesta, el accionador es capaz de
proporcionar el ajuste del ángulo de dirección trasero RSA de la
rueda de dirección trasera 50 para compensar el ángulo de
deslizamiento \alpha_{R} para proporcionar el ángulo de
dirección trasero ajustado AR.
Volviendo a la figura 3, para proporcionar
posiciones distintas para ajustar el enlace de dirección 80, el
accionador 85 puede ser un solenoide que indexa un vástago interno
95 del solenoide para colocar de una manera adecuada el pivote
ajustable 135.
El raíl de guía 20 representado en las figuras 1
a 3 mueve el vehículo 10 a la derecha al desplazarse el vehículo 10
hacia delante en la posición especificada mediante la flecha A. Debe
apreciarse que si el vehículo 10 se desplaza a lo largo de una
curva a la izquierda, en la cual la curva tenía el mismo radio que
la línea 22 representada en la figura 2, entonces el enlace 80
exageraría el movimiento de las ruedas motrices orientables 45, 46
y, por ejemplo, la primera rueda motriz orientable 45 estaría
orientada de una manera similar a la segunda rueda motriz
orientable 50.
El accionador 85 en conjunción con el enlace 80
actúa para ajustar el grado de exageración impartido a las ruedas
motrices orientables 45, 46 como resultado de la rotación del
bastidor de guía 65 que sigue el raíl de guía 20.
El rendimiento del accionador 85 no ha de estar
limitado a proporcionar un número determinado de posiciones
distintas al enlace 80, sino que puede proporcionar un número
ilimitado de posiciones dentro de un intervalo angular largo, que
provoca la desviación de la rueda motriz orientable 50 desde la
posición neutra. Un dispositivo de este tipo para implementar esta
disposición se puede prever, pero no está limitado al mismo,
mediante un accionador 85 que es un posicionador neumático capaz de
posicionar el enlace en cualquier número de posiciones
diferentes.
La vista en planta detallada de la figura 4 y la
vista en sección de la figura 5 de una realización de la presente
invención muestran el hardware real que se utiliza en conjunción con
los esquemas previstos previamente para apreciar la orientación de
los elementos de la presente invención. Se han añadido referencias
numéricas similares a las figuras 4 y 5 para hacer esta
identificación conveniente. La vista en planta de la figura 4 y la
vista en sección de la figura 5 no se alinean directamente con las
vistas esquemáticas de la figura 3. Son una imagen simétrica y se
han de examinar en consecuencia. Como ejemplo, el rueda 45 está en
el lado de la izquierda de la figura 3, pero en el lado de la
derecha de las figuras 4 y 5. Sin embargo, algunos elementos no se
han representado y la siguiente de descripción se dirige a esos
elementos.
Específicamente, el cuerpo del vehículo de
transición 200 está conectado de manera pivotante a un bastidor de
soporte 205 en unas conexiones 210a y 210b colocadas en los extremos
215a, 215b del bastidor de soporte 205. Un elemento transversal 220
proporciona soporte para los extremos 215a, b del bastidor de
soporte 205. El cuerpo del vehículo 200 está verticalmente
soportado en el otro extremo del bastidor de soporte 205 mediante
sistemas de amortiguación de muelles 225a, b montados en los
segundos extremos del bastidor de soporte 217a, b.
Cada eje 75 está accionando mediante un
diferencial común 240 situado en un alojamiento diferencial 245.
El primer bastidor de guía 65 está montado de
manera pivotante en el bastidor de soporte 205 utilizando un
cojinete de anillo 250 que tiene una pista superior 252 montada en
una placa 250a que conecta el bastidor de soporte 205 y una pista
inferior 254 montada en el primer bastidor de guía 65. El cojinete
de anillo 250 está centrado alrededor de un punto de pivote del
bastidor de guía 67.
Debe apreciarse que el accionador 85,
representado esquemáticamente en la figura 3, está solamente
representado que una manera general en la figura 4, entendiendo que
la descripción asociada con la figura 3 muestra el hardware
adicional y describe el funcionamiento del accionador 85.
Aunque la presente invención se ha descrito con
referencia a diferentes realizaciones, varias modificaciones,
revisiones y ediciones serán evidentes para los expertos en la
materia. Todas estas modificaciones, revisiones y ediciones están
pensadas para que estén incluidas en el alcance de esta invención,
que está limitada solamente mediante las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (17)
1. Aparato de dirección para un vehículo
adaptado para desplazarse sobre el camino de guía que tiene por lo
menos un raíl de guía (20) que se extiende paralelo a la trayectoria
deseada del vehículo (10), en el que el vehículo (10) se apoya
sobre un bastidor de soporte fijado a un conjunto de ruedas (35), en
el que el conjunto de ruedas (35) tiene un bastidor de guía (65)
adaptado para pivotar alrededor de un punto de pivote del bastidor
de guía (67) de manera que un eje longitudinal del bastidor de guía
permanece paralelo al raíl de guía (20) cuando el bastidor de guía
(65) sigue una porción recta del raíl de guía (20) y permanece
tangencial al raíl de guía (20) cuando el bastidor de guía (65)
sigue una porción curva del raíl de guía (20), en el que el conjunto
de ruedas (35) también incluye una primera rueda motriz orientable
(45) conectada a un primer eje que está soportado mediante el
bastidor de soporte y puede pivotar alrededor de un pivote para
girar la rueda, en el que el aparato de dirección comprende:
un enlace de dirección mecánico (80) que
comprende una serie de enlaces que conectan el bastidor de guía (65)
con la primera rueda motriz orientable (45) del conjunto de ruedas
(35) para girar la primera rueda motriz orientable (45) paralela al
raíl de guía (20) cuando el bastidor de guía (65) sigue una porción
del raíl de guía (20) que es recta y para girar la primera rueda
motriz orientable (45) tangencial al raíl de guía (20) cuando el
bastidor de guía (65) sigue una porción del raíl de guía (20) que es
curva, definiendo así un ángulo de dirección neutro entre un eje
longitudinal que se extiende a través de la rueda (45) y un eje
longitudinal central que se extiende a través del cuerpo del
vehículo (30);
caracterizado porque
a) la longitud de uno de los enlaces (130) es
ajustable; y
b) un accionador (85) para aumentar o disminuir
la longitud del enlace ajustable (130) del enlace de dirección (80)
amplificando o reduciendo así la cantidad de la primer rueda motriz
orientable (45) que se gira en respuesta al movimiento del bastidor
de guía (65) cuando el bastidor de guía (65) pivota a lo largo de un
raíl de guía curvado (20) e introduciendo así un ángulo de
compensación al ángulo de dirección neutro y produciendo un ángulo
de dirección ajustado para tener en cuenta un ángulo de
deslizamiento de la rueda motriz orientable (45).
2. Aparato de dirección según la reivindicación
1, en el que el enlace ajustable (130) es un enlace virtual de
bastidor de guía definido mediante una longitud radial desde el
punto de pivote del bastidor de guía (67) a un pivote ajustable
(135) sobre el bastidor de guía (65) al cual está fijado el primer
extremo de un tirante de dirección (140), en el que el segundo
extremo del tirante de dirección (140) está fijado de manera
pivotante a la primera rueda motriz orientable (45) de manera que
la rotación del bastidor de guía (65) se transfiere a través del
movimiento del enlace de dirección directamente en la rotación de la
primera rueda motriz orientable (45) y en el que la posición del
pivote ajustable (135) determina la magnificación con la reducción
del movimiento del enlace de dirección de manera que el ángulo de
dirección ajustado es mayor, igual, o menor que el ángulo de
dirección neutro.
3. Aparato de dirección según la reivindicación
2, en el que el tirante de dirección (140) está conectado de manera
pivotante a la primera rueda motriz orientable (45) a través de una
palanca de dirección (145) que está fijada a la rueda motriz
orientable (45).
4. Aparato de dirección según la reivindicación
3, en el que una geometría de dirección trapezoidal de cuatro
barras desde el bastidor de guía (65) a la primera rueda motriz
orientable (45) se define mediante:
a) el enlace virtual del bastidor de guía (130)
desde el punto de pivote del bastidor de guía (67) y el pivote
ajustable (135) fijado sobre el bastidor de guía (65);
b) el tirante de dirección (140) desde el enlace
virtual del bastidor de guía (130) fijado de manera pivotante a una
palanca de dirección (145);
c) la palanca de dirección (145) desde el
tirante de dirección (140) y fijada a la primera rueda motriz
orientable (45); y
d) un enlace virtual de la rueda de dirección
(150) desde la primera rueda motriz orientable (45) al punto de
pivote del bastidor de guía (67).
5. Aparato de dirección según la reivindicación
4, que también comprende una segunda rueda motriz orientable (46) y
en el que una primera palanca de enlace de arrastre (160) está
fijada a la palanca de dirección (145) en un primer extremo y está
conectada de manera pivotante a un enlace de arrastre en el segundo
extremo, estando el enlace de arrastre fijado de manera pivotante a
una segunda palanca de enlace de arrastre (170) y la segunda
palanca de enlace de arrastre (170) está fijada a la segunda rueda
motriz orientable (46) de manera que el movimiento del bastidor de
guía (65) se transfiere a la primera rueda motriz orientable (45) y
a continuación a la segunda rueda motriz orientable (46).
\newpage
6. Aparato de dirección según la reivindicación
2, en el que hay múltiples posiciones para el pivote ajustable
sobre el bastidor de guía (65) y la fijación del primer extremo del
tirante de dirección en uno de esos pivotes define la longitud
radial del enlace virtual del bastidor de guía (130).
7. Aparato de dirección según la reivindicación
2, en el que el enlace virtual del bastidor de guía (130) tiene
tres longitudes radiales distintas, con una longitud para amplificar
el movimiento del enlace para producir un ángulo de dirección
ajustado que es la suma del ángulo de dirección neutro y el ángulo
de compensación, una segunda longitud radial para producir un
ángulo de dirección ajustado que es igual al ángulo de dirección
neutro y a una tercera longitud radial para producir un ángulo de
dirección ajustado que es la diferencia entre el ángulo de
dirección neutro y el ángulo de compensación.
8. Aparato de dirección según la reivindicación
1, en el que el accionador (85) montado sobre el bastidor de guía
(65) tiene un vástago desplazable (95) con un pivote ajustable, en
el que el vástago (95) se puede colocar en cualquiera de una serie
de posiciones diferentes proporcionando así cualquier número de
longitudes radiales para el enlace virtual del bastidor de guía
(130).
9. Aparato de dirección según la reivindicación
8, en el que el accionador (85) es un solenoide.
10. Aparato de dirección según la reivindicación
8, en el que el accionador (85) es un posicionador neumático.
11. Aparato de dirección según la reivindicación
1, en el que el accionador (85) cae en una posición donde el ángulo
de compensación es cero.
12. Aparato de dirección según la reivindicación
1, en el que el enlace (80) está dispuesto para proporcionar una
disposición de dirección de Ackermann entre la primer y la segunda
ruedas motrices orientables cuando el enlace de dirección (80) está
en el ángulo de dirección neutro.
13. Aparato de dirección según la reivindicación
1, en el que el raíl de guía (20) es un raíl que sobresale del
camino de guía y el bastidor de guía (65) tiene cuatro ruedas de
guía (70) montadas de manera simétrica que están dispuestos a ambos
lados y orientan el bastidor de guía (65) respecto al raíl de
guía.
14. Aparato de dirección según la reivindicación
1, en el que el raíl de guía (20) es una pared de camino de guía a
cada lado del camino de guía y el bastidor de guía (65) tiene por lo
menos dos ruedas de guía que sobresalen el exterior a cada lado del
bastidor (65) que contacta con la pared del camino de guía y orienta
en el bastidor de guía (65) respecto al camino de guía.
15. Aparato de dirección según la reivindicación
1, en el que el enlace de dirección (80) y el accionador (85) están
asociados con una rueda motriz orientable (45) sobre un conjunto de
ruedas delanteras (35) del vehículo (10) y que también incluyen un
segundo enlace de dirección y un segundo accionador asociado con una
segunda rueda motriz orientable sobre un conjunto de ruedas
traseras del vehículo (10).
16. Aparato de dirección según la reivindicación
15, en el que cada enlace de dirección (80) y el accionador
asociado (85) son independientes del otro enlace de dirección y del
otro accionador (85).
17. Aparato de dirección según la reivindicación
16, en el que cada enlace de dirección (80) y el accionador
asociado (85) producen un ángulo de dirección ajustado para su
respectiva rueda motriz orientable (45) para tener en cuenta un
ángulo de deslizamiento de esa rueda motriz orientable (45) y en el
que los enlaces de dirección (80) y los accionadores (85) pueden
proporcionar el ángulo de deslizamiento adecuado a la respectiva
rueda motriz orientable (45) si el vehículo (10) se desplaza en una
dirección hacia adelante o hacia atrás.
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