ES2319507T3 - Sensor de angulo montado sobre un pivote. - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de rueda orientable (20) que comprende un cubo (24) de rueda, un pivote central (34A) para montar el cubo de rueda (24) a un soporte (26), y un sensor (50) para detectar la cuantía de movimiento de giro del cubo (24) de rueda con respecto al soporte, teniendo el sensor (50) una porción fija (60) y una porción rotativa (62) de árbol, estando montada la porción fija (60) del sensor (50) al soporte (26) y estando acoplada dicha porción móvil del árbol (62) al pivote central (34A), teniendo dicho pivote central un taladro central (52) y un árbol de accionamiento (54) en el taladro (52) estando acoplada la porción rotativa del eje (62) del sensor (50) de forma que se puede accionar al árbol de accionamiento (54), caracterizado por una hendidura en el extremo externo del taladro, que incluye una porción (54B) que recibe una oreja, teniendo el árbol de accionamiento (52) un tetón (54A) de árbol de accionamiento en la porción (54B) de recepción de tetón de la hendidura en el extremo externo del taladro (52) para conectar de forma que se pueda accionar el árbol de accionamiento con el pivote central (34A).
Description
Sensor de ángulo montado sobre un pivote.
La presente invención se refiere a un conjunto
de rueda orientable con un sensor de ángulo para detectar la
posición angular de una rueda orientable en un vehículo, tal como se
define en el preámbulo de la reivindicación 1 y que se conoce, por
ejemplo, a partir del documento US 4775026.
En los vehículos industriales direccionables
modernos, las ruedas se pueden ser soportar y dirigir
independientemente, y es necesario tener unos ángulos de
orientación coordinados entre las ruedas delanteras y traseras, así
como entre las ruedas situadas en el mismo eje pero en lados
opuestos. Unos controles informatizados pueden resolver las señales
que indican diferencias de ángulos de orientación, y de hacer
ajustes en el sistema de dirección para ángulos coincidentes
apropiados, o si se desea, para proporcionar ángulos diferentes de
determinadas ruedas para diversos propósitos.
Para controlar con precisión el ángulo de
dirección una rueda orientable, se debe detectar el ángulo
correctamente. El sensor también tiene que estar situado de tal
manera que no sea dañado por las condiciones externas, tales como
por ejemplo piedras o sacudidas, golpes o similares.
Los sensores de ángulo se han conocido desde
hace años, y Torrington Company hace diversos sensores de ángulo
que son altamente fiables y compactos. Muchos de éstos son sensores
de estado sólido que detectarán ángulos entre una carcasa
estacionaria y un vástago rotativo o árbol de accionamiento con gran
precisión, y fiablemente, con un bajo consumo de energía.
El documento US 4 775 026 se refiere a un
dispositivo de actuador para un cierre diferencial, el cual está
controlado por una señal que se origina fuera del cierre
diferencial, teniendo el dispositivo un generador de señal actuado
al alcanzar un valor inmediatamente detectado de una desviación del
ángulo de dirección debido a un desplazamiento de un elemento
desplazable de dirección con respecto a una carcasa de eje. El
generador de señal se monta encajado en un elemento de construcción
conectado rígidamente a la carcasa del eje y adyacente a una pieza
longitudinalmente desplazable de una parte de junta de árbol en un
buje de bifurcación en un lado de un diferencial de cierre, siendo
dicho diferencial de cierre un acoplamiento que se puede accionar
eléctricamente en un circuito eléctrico de conmutación del
generador de señal de modo que los cables de conexión se llevan a
dicho generador de señal dicho a través de la carcasa de eje. El
generador de señal es un potenciómetro rotativo dispuesto por
debajo de un pivote de dirección con un árbol del potenciómetro
frente a dicho pivote de dirección el cual está conectado de manera
no rotativa con la carcasa del eje por medio de una pestaña de la
retención por debajo de la carrera de rodadura externa de cojinete
de pivote. En el pivote de dirección se dispone un taladro
escalonado equipado con una rosca en su diámetro mayor y conectado
rígidamente con un horquilla de cubo de rueda pero que se puede
desplazar de manera oscilante con respecto a la carcasa del eje, en
el que un tornillo hueco agarra un vástago de ajuste ranurado en
ambos extremos y acoplado positivamente al árbol del potenciómetro
por medio de un resorte de expansión y mantiene un juego radial de
dicho vástago de ajuste trabado por medio de un anillo de cierre
colocado delante del mismo con respecto al eje.
El objeto que es la base de la invención es
alcanzado por las características de las reivindicaciones.
La presente invención se refiere a un sensor de
ángulo para detectar la posición angular de una rueda orientable y
de un cubo con respecto a una posición de referencia, normalmente el
eje longitudinal de un vehículo. El sensor de ángulo se monta en un
taladro realizado y que forma parte de una pieza del pivote central
que da soporte al cubo de la rueda giratoria con su carcasa de
soporte de rueda fija en el eje del vehículo. El sensor tiene unas
partes rotativas completamente protegidas que se hacen girar la una
con respecto a la otra sobre el eje del pivote central cuando se
dirige la rueda.
La estructura del pivote central es la de un
pivote con cabeza que se hace pasar a través de taladros en las
partes de alineación se solapan de modo que el cubo de la rueda, que
tiene un soporte anular con unos superior e inferior con taladros
para los pivotes de acoplamiento, se sostiene en unas orejas de
acoplamiento sobre el alojamiento de soporte de rueda fija en el
eje. Hay pivotes de acoplamiento tanto en la parte superior como en
la inferior del cubo de rueda. Un pivote central tiene un taladro
axial con un árbol de inserción que tiene a su vez una espiga de
accionamiento o acoplamiento que se encaja a un eje rotativo de un
sensor del ángulo que se monta en una hendidura en el otro final
del pivote central. La carcasa del sensor se monta en un brazo
apoyado en la carcasa estacionaria de soporte de la rueda. El pivote
central gira con el eje de rueda conforme se dirige la rueda, y
accionará el eje rotativo del sensor de ángulo. La carcasa del
sensor de ángulo sigue siendo fija para poder detectar la rotación
relativa.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
conjunto típico de cubo de rueda que incluye una cubierta giratoria
de soporte de rueda orientable, un alojamiento fijo, y un soporte de
árbol;
la Figura 2 es una vista con despiece ordenado
que muestra el conjunto de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en corte del conjunto
superior real del pivote central que muestra un sensor rotativo en
su lugar;
la Figura 4 es una vista en perspectiva del
sensor que se utiliza.
El conjunto de eje mostrado generalmente en 10
es ilustrado esquemáticamente y aparte del vehículo, pero incluye
un tubo 12 de eje que está convenientemente soportado sobre un
chasis 14 en un vehículo indicado generalmente por el bloque 16. El
tubo de eje contiene un árbol de accionamiento 18 que acciona una
rueda mostrada esquemáticamente como 20 a través de una junta
universal que permita dirigir la rueda 20 sobre un eje generalmente
vertical definido por un conjunto superior 22 de pivote central.
También se proporciona un pivote central inferior. La rueda 20 se
apoya en una carcasa o cubo 24 de rueda orientable, que a su vez se
monta sobre un alojamiento 26 de soporte de rueda fijo que está
soportado en el tubo 12 de eje. El cubo fijo 26 tiene unas copas 28A
y 28B de montaje en la parte superior y en la inferior del mismo
como se muestra. El cubo 24 de rueda orientable tiene una pestaña
anular 30 de un tamaño que se adapta alrededor del eje fijo 26, y en
la parte superior y en la inferior del reborde anular 30 hay unos
tacos o secciones de soporte 32A y 32B. Estos tacos o secciones de
soporte tienen unas superficies internas que se ajustan sobre las
copas 28A y 28B, respectivamente. Los tacos o secciones 32A y 32B
del reborde tienen unos taladros en los mismos, que reciben los
conjuntos de pivote central mostrados en 34A y 34B. Los pivotes de
acoplamiento tienen unas superficies 36A y 36B de árbol que se
adaptan en los taladros de las secciones 32A y 32E de soporte del
cubo de rueda y que se ajustan en los taladros 35 de los cojinetes,
tales como el cojinete 33 mostrado en la copa 28A en el cubo fijo
(Figura 3). De esta manera, se monta la carcasa 24 de la rueda para
tener un movimiento de giro sobre el eje 38 de los pivotes de
acoplamiento. La orientación sobre este eje es controlada por un
acoplamiento 40 de fricción desde un accionamiento 42 de dirección
de diseño convencional. El acoplamiento de fricción se une a las
orejas 44 en el cubo 24 de rueda giratorio u orientable.
En la Figura 3 se muestra con mayor detalle el
conjunto superior 34A de pivote central, y en corte. El pivote
central 34A tiene una cabeza 46 que se extiende lateralmente hacia
fuera de los lados de la porción 36A del árbol. La cabeza 46
descansa en la superficie externa del taco del reborde o en la
sección 32A y se puede sujetar con unos tornillos de casquillo
adecuados cuando está en su lugar. El pivote central 34A tiene una
porción 38 de árbol que se ajusta en el taladro 35 del cojinete 33
para sostener el cubo de rueda en su posición sobre la carcasa de
soporte de rueda fija apoyan la cubierta. La carcasa de dirección se
monta a la carcasa fija para dirigir. El pivote central inferior
34B conecta el cubo de rueda con el cubo fijo de manera semejante,
pero el pivote central superior está adaptado para llevar sostener
el conjunto de sensor de ángulo indicado en 50.
El pivote central superior 34A tiene un taladro
central 52 que tiene un árbol de accionamiento 54 montado sobre el
mismo. El árbol 54 tiene una lengüeta 54A de cierre que cabe en una
hendidura 54B para mantener el árbol trabado a fin de que gire con
el pivote central. La hendidura 54B se orienta de manera que el
árbol 54 se orienta en una posición conocida. Una clavija 55
retiene el árbol 54 en su lugar. El pivote central gira con el cubo
de la rueda.
El conjunto 50 de sensor de ángulo, como quizás
se vea mejor también en la Figura 4, un sensor típico de ángulo
fabricado por Torrington Company, y tiene una carcasa 60, y un árbol
giratorio 62 de accionamiento. La carcasa 60 incluye un conjunto de
sensor indicado en un bloque 64 en la Figura 3. Este conjunto de
sensor es un sensor de tipo convencional que tiene una porción fija
60 de carcasa y una porción rotativa 62 de árbol. La rotación del
árbol 62 de accionamiento con respecto al alojamiento 60 de sensor
desde una la posición de referencia causará que se genere una
señal, que indica la cantidad de vuelta desde la posición de
referencia. Preferiblemente se puede utilizar un sensor de efecto
Hall, donde el sensor de efecto Hall está en la carcasa estacionaria
y el imán gira en un anillo alrededor del sensor. El cambio en el
ángulo del imán con respecto a una referencia da lugar a un cambio
en la salida del sensor, puesto que el sensor detecta el flujo
magnético perpendicular al sensor.
El árbol de accionamiento 62 se ajusta en un
taladro en el árbol 54 y tiene una ranura indicada por 66 en el
extremo del mimo. El taladro en el árbol 54 tiene un extremo de
destornillador o espiga, mostrado esquemáticamente en 68, que se
ajusta en la hendidura o acanaladura 66 en el extremo del árbol de
accionamiento 62 del sensor.
El alojamiento 60 de sensor se fija a la copa
28A con un soporte 67 que es como un manguito sobre la alojamiento
60. El soporte 67 se une a la copa 28A con unos tornillos de tapón.
Así el alojamiento 60 se sujeta impidiendo su rotación cuando gira
el árbol 62. Conforme la carcasa 24 de la rueda móvil de vivienda es
dirigida actuando sobre el acoplamiento de fricción 40 de modo que
la carcasa móvil de la rueda dirija la rueda 20 sobre el eje 38, el
pivote central conducirá al árbol 54, que acciona el árbol 62 del
sensor. El giro de la rueda dará lugar a una señal eléctrica
portada a lo largo de una línea 72 a unos controles adecuados de
ordenador o similares indicados en 74 para obtener una entrada a
fin de controlar las otras ruedas del vehículo. Por ejemplo, los
controles pueden hacer coincidir el valor del ángulo de una rueda
con respecto a la rueda del mismo eje o controlar la velocidad
máxima del vehículo, en curvas cerradas.
El montaje del pivote central protege el sensor
de los ambientes polvorientos, puesto que el sensor está situado
interno y en la hendidura 57 del pivote central del extremo y no
está expuesto. El montaje no reduce la separación distancia al
suelo, ni origina otras restricciones de las operaciones normales de
la rueda orientable y del vehículo a los cuales se une. Colocando
el sensor entera o parcialmente dentro de la hendidura del extremo
del pivote central, el sensor mide con precisión el ángulo relativo
o absoluto entre las carcasas fija y móvil del conjunto de
dirección.
Se puede accionar el sensor directamente por un
acoplamiento al pivote central, o desde el árbol de accionamiento
54 que se inserta desde la parte superior del pivote central como se
muestra. Un árbol de accionamiento desde la parte superior facilita
el ensamblaje y permite una cierta desalineación entre el sensor y
el pivote central que pueden proceder de la carga. Los pivotes
centrales sirven como guías para los cojinetes usados para dar
soporte a la carcasa movible para su rotación sobre el eje del
pivote central.
El conjunto de sensor convierte el movimiento
rotatorio o posición en una señal que se puede utilizar para
monitorizar la posición de la carcasa orientable o giratoria. La
señal del sensor se puede utilizar como un elemento de
retroalimentación en un lazo de control que se utiliza para colocar
carcasa giratoria en un lazo cerrado o para limitar la velocidad
del movimiento de orientación. En otras palabras, se puede controlar
la cuantía de la orientación por la señal del sensor de ángulo. El
árbol de accionamiento del sensor es una conexión positiva de modo
que asegure la posición absoluto del sensor con respecto a las
carcasas fija y giratoria. El sensor mostrado tiene un intervalo de
rotación de unos 170º, y la ranura que interconecta con el
accionamiento del pivote central se pueden hacer para que tenga una
configuración de posición única, al igual que el árbol 54 de modo
que la orientación del sensor resulte correcta. Se pueden disponer
otros acoplamientos para accionar el árbol del sensor, tales como
árboles de sección transversal irregular.
Se pueden hacer el accionamiento directamente
desde el propio pivote central utilizando un pasador que atraviese
el taladro en el pivote central o una proyección en el interior del
pivote central que se encajaría con el árbol de accionamiento para
el sensor.
Aunque se haya sido descrito la presente
invención haciendo referencia a unas realizaciones preferidas, los
trabajadores expertos en la técnica reconocerán que se pueden
realizar cambios en forma y detalle sin apartarse del objeto de la
invención, tal como se define en las reivindicaciones anexas.
Claims (5)
1. Un conjunto de rueda orientable (20) que
comprende un cubo (24) de rueda, un pivote central (34A) para
montar el cubo de rueda (24) a un soporte (26), y un sensor (50)
para detectar la cuantía de movimiento de giro del cubo (24) de
rueda con respecto al soporte, teniendo el sensor (50) una porción
fija (60) y una porción rotativa (62) de árbol, estando montada la
porción fija (60) del sensor (50) al soporte (26) y estando acoplada
dicha porción móvil del árbol (62) al pivote central (34A),
teniendo dicho pivote central un taladro central (52) y un árbol de
accionamiento (54) en el taladro (52) estando acoplada la porción
rotativa del eje (62) del sensor (50) de forma que se puede
accionar al árbol de accionamiento (54), caracterizado por
una hendidura en el extremo externo del taladro, que incluye una
porción (54B) que recibe una oreja, teniendo el árbol de
accionamiento (52) un tetón (54A) de árbol de accionamiento en la
porción (54B) de recepción de tetón de la hendidura en el extremo
externo del taladro (52) para conectar de forma que se pueda
accionar el árbol de accionamiento con el pivote central (34A).
2. El conjunto de la reivindicación 1, en el que
hay dos pivotes centrales (34A, 34B) para sostener el eje de rueda
(24) y el soporte (26) juntos, estando los pivotes centrales (34A,
34B) en un eje común, y estando espaciados entre sí, estando
colocado el sensor (50) entre los dos pivotes centrales (34A,
34B).
3. El conjunto de la reivindicación 1, en el que
la hendidura en el extremo externo del taladro central (52)
comprende una hendidura que recibe un vástago (55) de árbol de
accionamiento, teniendo una cámara (57) extrema interior que se
expande hacia el exterior que recibe la porción fija (60) del sensor
(50), estando centrada la porción (62) de árbol del sensor en el
taladro central (52), estando montado el árbol de accionamiento
(54) en el taladro central (52) que tiene un extremo interno (68)
acoplado de forma que se puede accionar a la porción (62) del árbol
del sensor dentro del taladro central (52).
4. El conjunto de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en el que el soporte comprende un eje
de vehículo.
5. El conjunto de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado además por el
acoplamiento (66, 68) de forma que se pueda accionar entre la
porción (62) de árbol del sensor (50) y el árbol de accionamiento
comprende una ranura (66) en la porción (62) de árbol y una espiga
(68) en el árbol de accionamiento.
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