ES2626827T3 - Vehículo automóvil de carretera enganchable - Google Patents

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ES2626827T3 ES14701996.2T ES14701996T ES2626827T3 ES 2626827 T3 ES2626827 T3 ES 2626827T3 ES 14701996 T ES14701996 T ES 14701996T ES 2626827 T3 ES2626827 T3 ES 2626827T3
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Jérôme LABORDE
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Abstract

Vehículo automóvil (20) de carretera enganchable, que comprende: - al menos tres ruedas (42, 44, 46), aptas para hacer rodar el vehículo automóvil por una carretera plana (22), repartidas entre dos trenes delantero (38) y trasero (40) de ruedas del vehículo automóvil; - un chasis, que comprende: * una parte delantera (24) sobre la cual va fijado el tren delantero; * una parte trasera (26) sobre la cual va fijado el tren trasero; * un dispositivo de articulación (30), interpuesto entre las partes delantera y trasera del chasis, permitiendo este dispositivo de articulación a la parte delantera pivotar, con relación a la parte trasera, alrededor de un eje de articulación (39) normal a un plano de rodadura del vehículo, con el fin de modificar un ángulo de articulación (θ) del vehículo, estando este plano de rodadura definido como el plano que pasa por las superficies de contacto entre la carretera y las ruedas del vehículo; - enganches delantero (34) y trasero (36), situados, respectivamente, en la parte delantera y en la parte trasera del vehículo automóvil, * siendo el enganche delantero (34) desplazable, alternativamente, entre: - una posición enganchada, en la cual este enganche delantero coopera con un enganche trasero (60), idéntico al enganche trasero de este vehículo y situado en otro vehículo, para enganchar mecánicamente, sin grado de libertad en rotación en movimiento lateral, estos vehículos entre sí, y alinear la parte delantera de este vehículo con la parte trasera del otro vehículo, y - una posición desenganchada, en la cual estos vehículos están desenganchados uno del otro; * siendo el enganche posterior (36) desplazable, alternativamente, entre: - una posición enganchada, en la cual este enganche posterior coopera con un enganche delantero (66), idéntico al enganche delantero de este vehículo y situado en otro vehículo, para enganchar mecánicamente, sin grado de libertad en rotación en movimiento lateral, estos vehículos entre sí y alinear la parte posterior de este vehículo con la parte delantera del otro vehículo, y - una posición desenganchada, en la cual estos vehículos están desenganchados uno del otro; caracterizado por que el vehículo automóvil comprende un dispositivo de dirección (32), apto para modificar, en respuesta a un control de un conducto del vehículo, el ángulo de giro (ø ) de cada rueda del tren delantero, siendo este dispositivo de dirección apto para ser accionado independientemente del dispositivo de articulación, presentando este dispositivo de dirección una variación de avance del pivote (D) estrictamente inferior, en valor absoluto, al tercio de la distancia más pequeña que separa el eje de articulación de un eje transversal del tren delantero cuando el eje transversal del tren delantero es paralelo a un eje transversal del tren posterior, estando el eje transversal de un tren de ruedas definido como siendo: * el eje que pasa por el centro geométrico de la superficie de contacto entre la carretera y las ruedas del tren de ruedas cuando este tren comprende más de una rueda y cuando estas ruedas no son giradas, y * el eje paralelo al eje de rodadura de una rueda y que pasa por el centro geométrico de la superficie de contacto entre la carretera y esta rueda, si el tren de ruedas comprende únicamente esta rueda y cuando esta rueda no es girada.

Description

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52, y -anillos 56, 57 conectados mecánicamente y sin ningún grado de libertad con la parte 24 del chasis por una barra 55.
El árbol 51 es recibido en rotación en el interior de los anillos 56, 57. Unos resaltes 53, 54, en los extremos del árbol 51, lo retienen en el interior de los anillos 56, 57. Aquí, los anillos 56, 57 están dispuestos, respectivamente, entre la barra 52 y el resalte 53, y entre la barra 52 y el resalte 54. Así, las partes 24 y 26 pueden pivotar alrededor del eje
39. La holgura reducida entre el árbol 51 y el espacio interior de los anillos 56, 57 limita aquí los movimientos de cabeceo y de balanceo de las partes 24, 26 una con relación a la otra.
Las figuras 7 y 8 representan más en detalle, respectivamente, los enganches 34 y 36. Los enganches 34 y 36 están situados, respectivamente, en la parte delantera y en la parte trasera del vehículo 20. Aquí, estos enganches 34 y 36 están fijados en las partes, respectivamente, 24 y 26 del chasis, sin grado de libertad en rotación en movimiento lateral.
El enganche 34 es desplazable, en alternancia, entre posiciones enganchada y desenganchada. En su posición enganchada (figura 7), el enganche 34 coopera con un enganche trasero 60 situado en otro vehículo 62 para enganchar mecánicamente con el vehículo 20. Aquí, el vehículo 62 es idéntico al vehículo 20. En la figura 7, el eje transversal del tren de ruedas trasero del vehículo 62 lleva la referencia 64. Además, para mejorar la legibilidad de las figuras 7 y 8, los ejes transversales de los trenes rodantes de los vehículos enganchados están representados distantes, uno al lado del otro.
En la posición enganchada, la parte delantera 24 del vehículo 20 está mecánicamente conectada, sin ningún grado de libertad en rotación en movimiento lateral, con la parte posterior del chasis del vehículo 62. Por ejemplo, para ello, los enganches 34 y 60 están equipados cada uno de piezas rígidas de formas complementarias aptas para ser encajadas una en la otra por encajamiento. Por ejemplo, el enganche 34 presenta una pieza rígida de forma convexa y el enganche 60 presenta una pieza rígida de forma cóncava. De preferencia, estas formas cóncava y convexa no son redondeadas, con el fin de impedir cualquier rotación alrededor de un eje vertical del enganche 34 con relación al enganche 60 cuando estos enganches 34 y 60 están enganchados. Por ejemplo, las piezas rígidas son de material metálico y fijadas a las partes correspondientes de los chasis de los vehículos 20 y 62 sin grado de libertad en rotación en movimiento lateral. Así, los ejes longitudinales respectivos de la parte 24 y de la parte posterior del vehículo 62 están alineados paralelamente uno con relación al otro. Además, los ejes 48 y 64 se mantienen a una distancia constante uno del otro, al 1% o al 3% aproximadamente, por ejemplo, gracias a un dispositivo de mantenimiento. Por ejemplo, este dispositivo de mantenimiento comprende aquí dos imanes, de polaridad opuesta, dispuestos enfrente uno del otro sobre las partes 24 y 26.
Con el fin de limitar el espacio entre los vehículos 20 y 62 en la posición enganchada, la parte delantera del vehículo 20 y la parte trasera del vehículo 62 presentan formas complementarias una con relación a la otra para permitir a los ejes 48 y 64 confundirse en la posición enganchada. Para eso, el tren delantero 38 del vehículo 20 y el tren trasero del vehículo 62 presentan formas complementarias.
En estas condiciones, en la posición enganchada, la rueda 42 del vehículo 20 está alineada sobre un mismo eje transversal que las ruedas del tren trasero del vehículo 62. Se dice entonces que estos trenes están completamente encajados. Eso reduce el deslizamiento experimentado por las ruedas de los trenes encajados cuando los vehículos enganchados entre sí siguen una trayectoria curva, por ejemplo en viraje. El desgaste de los neumáticos de estas ruedas se reduce así, y el comportamiento en carretera de estos vehículos se mejora.
En la posición desenganchada, estos dos vehículos 20 y 62 están desenganchados uno del otro, y son libres de desplazarse independientemente uno del otro.
De forma análoga, el enganche 36 es desplazable, en alternancia, entre posiciones enganchada y desenganchada. En su posición enganchada (figura 8), el enganche 36 coopera con un enganche delantero 66, situado en un vehículo 68, para enganchar mecánicamente estos vehículos entre sí. A este respecto, los enganches 36 y 66 son, respectivamente, idénticos a los enganches 60 y 34. El vehículo 68 es, por ejemplo, idéntico al vehículo 20. En la figura 8, el eje transversal del tren delantero de ruedas del vehículo 68 lleva la referencia 70.
La figura 9 representa más en detalle el tren 40. Este tren 40 comprende:
-las ruedas 44, 46, y -un travesaño 80, unido mecánicamente, sin ningún grado de libertad en rotación en movimiento lateral, en la parte 26.
El travesaño 80 se extiende paralelamente al eje 50 del tren 40. Este travesaño 80 une mecánicamente entre sí los cubos 82, 84 respectivamente, de las ruedas 44 y 46. El travesaño 80 se encuentra sobreelevado con relación al eje de rodadura de las ruedas 44 y 46, con el fin de prever un emplazamiento 86 para la rueda delantera del vehículo 68 cuando estos vehículos están unidos entre si por medio del enganche 36. Por ejemplo, este travesaño 80 está
sobreelevado una distancia superior al radio de la rueda 42.
Esta complementaridad de formas permite reducir el espacio que separa dos vehículos enganchados entre si, y por consiguiente reducir la ocupación de espacio de un convoy de carretera formado por estos vehículos enganchados.
Las figura 10 representa un ejemplo del dispositivo 32 para modificar la dirección de la trayectoria del vehículo 20. El
5 dispositivo 32 es apto para modificar el ángulo de giro φ (figura 4) de la rueda 42 en respuesta a un control de un conductor del vehículo 20. El ángulo de giro de una rueda delantera del vehículo 20 está aquí definido como el ángulo agudo entre el plano vertical perpendicular al eje de rodadura de la rueda y el plano vertical que contiene el eje longitudinal 47 de la parte 24. Para simplificar la figura 4, el dispositivo 32 está representado desplazado hacia atrás de la rueda 42. Cuando la rueda 42 no es girada, este ángulo φ es nulo.
10 Este dispositivo 32 es particularmente apto para ser accionado por un conductor:
-independientemente del dispositivo 30, y
-únicamente cuando el enganche 34 del vehículo 20 se encuentra en su posición desenganchada.
El control de este dispositivo 32 se describe más en detalle con referencia a la figura 15.
Aquí, el dispositivo 32 comprende:
15 -una horquilla 90 enganchada a la rueda 42, -una columna de dirección 91, y -el volante 23 unido, sin grado de libertad en rotación, a la columna 91.
Esta horquilla 90 comprende una barra de dirección 92 que se divide, en su extremo inferior, en dos brazos 93 y 95. Los brazos 93 y 95 están fijados a la barra 92. Aquí, la columna 91 está igualmente fijada a la barra 92. Los 20 extremos inferiores de los brazos 93, 95 están unidos mecánicamente con un cubo 94 de la rueda 42 con el fin de permitir la rotación de la rueda 42 alrededor de su eje de rodadura. El dispositivo 32 comprende aquí un cojinete 96 unido mecánicamente sin ningún grado de libertad con la parte 24 del chasis del vehículo 20. La barra 92 pivota en el interior de este cojinete, aquí según un eje de rotación del cojinete 96, con el fin de permitir la rotación de la rueda
42.
25 La figura 10 representa igualmente un ejemplo de realización de un dispositivo 34A de mantenimiento del ángulo de giro de la rueda 42 en su valor nulo cuando el enganche 34 se encuentra en su posición enganchada. En efecto, cuando el vehículo 20 está enganchado al vehículo 62, el eje de rodadura de la rueda 42 se mantiene paralelo al eje de rodadura de las ruedas del tren posterior del vehículo 62. En el caso en que el tren delantero del vehículo 20 comprenda una sola rueda 42, eso vuelve a mantener los ejes transversales 48 y 64 paralelos entre sí mientras
30 estos vehículos 20 y 62 están enganchados. Por ejemplo, los enganches 34 y 60 mantienen los ejes longitudinales respectivos de las partes 24 y posterior del vehículo 62 alineados entre sí. La rueda 42 es llevada en alineación con el eje 47 hasta que el ángulo de giro φ sea nulo. Los ejes 48 y 64 están entonces alineados paralelamente entre sí.
En este ejemplo de realización, el dispositivo 34A es apto para hacer girar automáticamente la rueda 42, para que el ángulo de giro sea nulo (y por consiguiente que el eje transversal 48 sea paralelo al eje transversal 64), luego en
35 bloquear la rueda 42 en esta posición mientras el enganche 34 se encuentre en su posición enganchada. En este ejemplo, el dispositivo 34A comprende a este respecto:
-un dispositivo de bloqueo 97A accionable, -un captador 97B de la posición del enganche 34, -un accionador eléctrico 97C controlable, apto para hacer girar la rueda 42 hasta su posición donde su
40 ángulo de giro es nulo, y -una unidad 97D de pilotaje del accionador 97C y del pestillo 97A en función de las informaciones proporcionadas por el captador 97B.
Aquí, el accionador 97C comprende igualmente un captador 97E de medición del ángulo de giro φ, apto para comunicar con la unidad 97D para proporcionar el valor de este ángulo φ.
45 El dispositivo 97A es aquí un pestillo eléctrico accionable. Este dispositivo 97A será por consiguiente llamado a continuación «pestillo». El pestillo 97A está configurado para impedir el accionamiento del dispositivo 32 por el conductor cuando el enganche 34 del vehículo 20 se encuentra en su posición enganchada. A este respecto, este pestillo 97A es desplazable entre:
-una posición bloqueada en la cual impide la rotación de la columna de dirección 91, y 50 -una posición desbloqueada en la cual la columna 91 puede ser desplazada por el conductor para hacer girar la rueda 42.
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El captador 97B detecta las posiciones enganchada y desenganchada del enganche 34 y proporciona esta información a las unidades 33A y 97D de pilotaje. El funcionamiento del dispositivo 34A se describe más en detalle en referencia a la figura 15.
Ventajosamente, el dispositivo 32 presenta una variación de avance del pivote D inferior, en valor absoluto, a la distancia más pequeña que separa el eje 39 del eje 48 cuando los ejes 48 y 50 son paralelos. Esta variación de avance del pivote es aquí, en valor absoluto, tres veces o diez veces inferior a esta distancia más pequeña y, de preferencia, veinte veces inferior a esta distancia.
Por variación de avance del pivote, se designa la distancia algebraica entre:
-el centro geométrico de la superficie de contacto entre la carretera 22 y la rueda 42, y
-la proyección, en el plano de rodadura, del eje de rotación del dispositivo 96.
Aquí, esta variación de avance del pivote D se obtiene seleccionando un ángulo de avance del pivote α («caster angle» en lengua inglesa) cuyo valor absoluto es inferior a 15o o a 10o y superior a 0o. La figura 11 representa más en detalle este ángulo de avance del pivote α. Aquí, este ángulo de avance del pivote α es positivo. Debido al valor reducido de la variación de avance del pivote D, se requiere una fuerza mecánica menor para hacer girar la rueda 42 del tren 38. La maniobrabilidad del vehículo 20 se mejora así.
Accionando el dispositivo 32 independientemente del dispositivo 30, la maniobrabilidad del vehículo 20 se incrementa cuando este vehículo está enganchado con otro vehículo para formar un convoy de carretera. En particular, el riesgo de poner en acordeón dicho convoy de carretera en un giro in situ se reduce.
Ventajosamente, cuando el vehículo 20 está en cabeza de un convoy de carretera que comprende otros vehículos enganchados entre sí, es decir que está situado en la parte delantera de uno de estos otros vehículos sin estar el mismo enganchado a la parte posterior de otro vehículo, entonces el radio de giro mínimo del dispositivo 32 (el dispositivo de articulación 30 de este vehículo está bloqueado) es superior al radio de giro mínimo permitido por los dispositivos de articulación respectivos de los vehículos seguidores (cuando sus dispositivos de dirección 32 respectivos no son girados). Esta limitación es, por ejemplo, realizada gracias a los topes 35 y 37 y a topes dispuestos en el dispositivo 32. La limitación del radio de giro del dispositivo 30 de los vehículos seguidores a un valor inferior al del radio de giro del dispositivo 32 reduce el riesgo de bloqueo del dispositivo 30 de los vehículos seguidores, incluso si estos vehículos seguidores presentan longitudes diferentes.
Las figuras 12 y 13 representan un convoy de carretera 110 en la carretera 22. En este ejemplo, este convoy 110 está formado por vehículos 20, 62 y 68 enganchados entre si dos a dos por medio de los enganches 34, 36, 60 y 66. Para simplificar, el detalle de los vehículos del convoy 110 no se ilustra en las figuras 12 y 13. Estos vehículos 20, 62, 68 están aquí alineados de forma rectilínea, de forma que los ejes longitudinales respectivos de estos vehículos se confundan. Los ejes transversales de los trenes delantero y trasero de cada uno de los vehículos son paralelos dos a dos. El tren trasero del vehículo 62 está aquí completamente encajado con el tren 38 del vehículo 20 (fig. 13). De igual modo, el tren delantero del vehículo 68 está completamente encajado con el tren 40 del vehículo 20. Estos trenes encajados entre sí se comportan así respectivamente como únicos trenes de ruedas 120, 122 (figura 13). El vehículo 62 se encuentra en cabeza del convoy 110, con su enganche delantero en posición desenganchada. En lo que sigue, el vehículo 60 se califica de «vehículo de cabeza» del convoy. Los vehículos 20 y 68 se califican de «vehículos seguidores». El dispositivo 32 de este vehículo 62 es controlable por el conductor del vehículo 62, con el fin de dirigir el convoy 110. El dispositivo 30 del vehículo 62 está aquí bloqueado por el accionador 33 y el ángulo θ se mantiene en un valor nulo, de forma que las partes 24 y 26 del chasis estén alineadas longitudinalmente. El dispositivo 32 de los vehículos seguidores 20 y 68 no es accionable por los conductores respectivos de estos vehículos 20 y 68.
La figura 14 representa un convoy 110 según una trayectoria curva, por ejemplo durante una inscripción del convoy 110 en un viraje.
Los centros geométricos de los trenes de ruedas respectivos de cada vehículo seguidor del convoy 110 (del cual, aquí, los trenes 120 y 122 y también el tren de ruedas trasero del vehículo 68) siguen una misma trayectoria 130. La trayectoria 130 es aquí un arco de círculo de centro 132. El centro 132 es el punto hacia el cual convergen estos ejes transversales respectivos de los trenes de ruedas de los vehículos seguidores del convoy 110. Los vehículos seguidores 20 y 68 presentan un seguimiento monotraza con relación al tren 120 del vehículo 62 de cabeza, es decir que los centros de los trenes de ruedas respectivos de cada vehículo se encuentran todos a una misma distancia del centro 132. Este seguimiento monotraza está aquí asegurado por la conformación mecánica del dispositivo 30, que permite mantener la posición del eje instantáneo de rotación de la parte 24 con relación a la parte 26:
-a equidistancia de los ejes transversales 48, 50 los trenes de ruedas del vehículo, cuando estos ejes transversales son paralelos, y -sobre la bisectriz del ángulo agudo formado por estos ejes transversales 48, 50 cuando estos ejes transversales no son paralelos y cuando las ruedas del vehículo 20 no son giradas.
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De forma análoga a lo que ha sido descrito con referencia a los vehículos 62 y 20, los enganches 36 y 66 mantienen los ejes longitudinales respectivos de las partes 26 y delantera del vehículo 68 alineados entre sí. La rueda del tren delantero del vehículo 68 se mantiene alineada con el tren 40 debido a que su dispositivo de dirección se mantiene bloqueado cuando esta rueda no es girada.
Un ejemplo de un procedimiento de control del vehículo 62 se describirá a continuación, con referencia al organigrama de la figura 15.
Inicialmente, se supone que el vehículo 68 está desenganchado del vehículo 20. En una etapa 200, el conductor del vehículo 20 desengancha su vehículo del vehículo 62. Por ejemplo, para ello, cuando el vehículo 62 está detenido, el conductor pone la marcha atrás. En respuesta, el enganche 34 es automáticamente desplazado hacia su posición desenganchada. El captador 97B del dispositivo 34A detecta inmediatamente este paso a la posición desenganchada y transmite esta información a las unidades 33A y 97D de pilotaje. En respuesta, la unidad 33A controla el accionador 33 para llevar de nuevo el ángulo θ al valor cero y luego bloquear la articulación 31 para impedir que las partes 24 y 26 pivoten una con relación a la otra alrededor del eje 39 mientras que el enganche 34 se encuentra en su posición desenganchada. Unicamente a continuación, la unidad 97D acciona el pestillo 97A para hacerlo pasar de su posición bloqueada a su posición desbloqueada. El vehículo 20 puede a partir de entonces ser pilotado por el conductor con la ayuda del volante 23. Al inicio de la etapa 200, cada uno de los vehículos 20, 62 y 68 es pilotado y dirigido independientemente, con la ayuda de su dispositivo 32 respectivo, por conductores respectivos.
En una etapa 202, el vehículo 20 es enganchado a la parte posterior del vehículo 62. Para eso, mientras el vehículo 62 está detenido, el vehículo 20 se aproxima por detrás del vehículo 62 para encajar los enganches 34 y 60 uno con el otro. Eso provoca automáticamente el paso de los enganches 34 y 60 a su posición enganchada. El captador 97B del dispositivo 34A del vehículo 20 detecta entonces la posición enganchada y transmite inmediatamente esta información a las unidades 33A y 97D de pilotaje. En respuesta, la unidad 33A controla el accionador 33 para liberar en rotación la articulación 31. Por lo tanto, las partes 24 y 26 del vehículo 20 pueden libremente pivotar una con relación a la otra alrededor del eje 39. Al mismo tiempo, el enganche delantero del vehículo 62 permanece en su posición desenganchada. Seguidamente, la unidad 97D controla el accionador 97C para hacer girar automáticamente la rueda 42 del tren delantero 38 a una posición donde su ángulo de giro es nulo. Seguidamente, la unidad 97D controla el desplazamiento del pestillo 97A hacia su posición bloqueada para bloquear en rotación la columna 91 de dirección mientras el enganche 34 se encuentra en su posición enganchada. Así, el dispositivo 32 de este vehículo 20 no puede ya ser accionado por un conductor del vehículo. Particularmente, la articulación del vehículo 62 se mantiene bloqueada en una posición donde su ángulo de articulación es nulo, mientras que su dispositivo de dirección es libre para permitir el pilotaje de este vehículo 62. El conductor del vehículo 62 dirige el convoy así formado con la ayuda del volante 23 de este vehículo.
En una etapa 204, el vehículo 68 está enganchado a la parte posterior del vehículo 20 para formar el convoy 110. La etapa 204 es idéntica a la etapa 202 salvo que la misma se desarrolla entre los vehículos 20 y 68. Además, contrariamente al vehículo 62 en cabeza del convoy 110, la articulación 31 se mantiene libre, mientras que el dispositivo 32 se mantiene en un estado no accionable por el conductor del vehículo 20.
Seguidamente, los vehículos del convoy 110 pueden ser desenganchados los unos de los otros como se ha descrito en la etapa 200.
Numerosos otros modos de realización son posibles. Por ejemplo, las ruedas del vehículo pueden estar distribuidas de distinto modo. Así, en variante, el tren delantero comprende al menos dos ruedas y el tren trasero comprende una sola rueda. En otra variante, el vehículo 20 comprende más de tres ruedas. En esta otra variante, cada tren comprende al menos dos ruedas. El vehículo 20 puede también comprender ruedecillas pivotantes libres de avance positivo («jockey wheel», «caster wheel» o «swivel wheel» en lengua inglesa), fijadas sobre el chasis, pero que no pertenecen a los trenes delantero y trasero. Estas ruedecillas no son particularmente accionables por los dispositivos 30 y 32. La dirección de estas ruedecillas se alinea automáticamente sobre las de la trayectoria del vehículo pues las mismas presentan una variación de avance del pivote positiva.
El vehículo 20 puede presentar una forma diferente de la descrita. Por ejemplo, el vehículo 20 es un cuadriciclo que comprende un solo asiento frontal. El asiento de pasajero 25 puede ser omitido o situado detrás del asiento 21.
El asiento del conductor 21 puede también ser fijado en el habitáculo 27 sin ningún grado de libertad. Sucede lo mismo para el asiento del pasajero 25. Estos asientos pueden también ser ajustados según dos grados de libertad.
Los vehículos que forman el convoy 110 pueden ser diferentes los unos de los otros. Por ejemplo, los vehículos pueden presentar longitudes diferentes. Los trenes delantero y/o trasero de dos de estos vehículos pueden presentar separaciones diferentes. Estos vehículos pueden comprender números de ruedas distintos. Por ejemplo, algunos vehículos comprenden tres ruedas, otros cuatro. Sin embargo, los enganches respectivos delantero y trasero de estos vehículos son idénticos (o, al menos, compatibles entre ellos), para facilitar el enganche de estos vehículos dos a dos. También es posible enganchar un remolque a un vehículo. Por ejemplo, este remolque es idéntico al vehículo salvo que no comprende dispositivo 32 de dirección y que el eje transversal del tren delantero
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chasis están alineadas. Las dos vigas no están sin embargo unidas mecánicamente a nivel de este eje 39. Por ejemplo, la viga 282 es idéntica a la viga 252 salvo que sus extremos están respectivamente unidos mecánicamente a las partes 24 y 26 del chasis del vehículo 20 por puntos de anclaje 284 y 286. Los puntos de anclaje 284, 286 son idénticos a los puntos 254 y 256 salvo que se posicionen de forma que la viga 282 cruce la viga 252 como se ha descrito anteriormente. El eje 39 está preferentemente situado a equidistancia de los ejes 48 y 50 del vehículo. Así, el vehículo 20 es apto para presentar una trayectoria monotraza cuando está comprendido en un convoy de carretera como vehículo seguidor.
El accionador 253 puede igualmente ser omitido.
La figura 19 representa un dispositivo de articulación 290 apto para sustituir uno de los dispositivos 30, 250 o 280. Este dispositivo 290 es idéntico al dispositivo 280, salvo que:
-
las vigas 252 y 282 están dispuestas de forma que la viga 252 sea paralela a los ejes 47 y 49 cuando las
partes 24 y 26 están alineadas;
-
el accionador 253 es omitido.
El eje 39 es el eje vertical situado en el punto de cruce de las dos vigas. Sin embargo, incluso si este eje 39 está dispuesto de forma equidistante de los ejes 48 y 50 cuando las partes 24 y 26 están alineadas longitudinalmente, la conformación de este dispositivo 290 no permite mantener el eje instantáneo de rotación sobre la mediatriz de los dos ejes transversales en los trenes rodantes adyacentes ya que los ángulos de articulación no son ya nulos. Este dispositivo produce por consiguiente una deriva del carácter monotraza del vehículo 20 que ya no es apto para presentar una trayectoria monotraza cuando está incluido en un convoy de carretera como vehículo seguidor.
La articulación 31 puede ser colocada en cualquier lugar entre planos verticales que pasan, respectivamente, por los ejes transversales 48 y 50. En particular, es posible colocar la articulación 31 en uno de los planos que pasan por los ejes 48 y 50. En este caso, el eje instantáneo de rotación ya no es equidistante de los dos ejes transversales. El convoy 110 no es entonces monotraza.
El dispositivo 32 puede ser diferente, particularmente cuando el tren 38 comprende más de una rueda. Por ejemplo, la figura 20 representa un dispositivo de dirección 300 apto para sustituir el dispositivo 32 cuando el tren 38 comprende dos ruedas 301, 302. Este dispositivo 300 comprende una dirección automóvil según la geometría llamada de Ackermann («Ackermann steering» en lengua inglesa). A este respecto, este dispositivo 300 comprende:
-porta manguetas 304, 305, respectivamente unidas a las ruedas 301 y 302 y que presentan cada una una
palanca de cambio de dirección, -una viga 306, fijada sin ningún grado de libertad en rotación en movimiento lateral en la parte 24 del chasis y unida mecánicamente a las palancas de cambio de dirección de los porta-manguetas 304 y 305 por uniones pivote de forma que estos porta-manguetas 304 y 305 puedan pivotar alrededor de los ejes de pivote respectivos de las ruedas, y
-una barra 307, conectada mecánicamente con las palancas de cambio de dirección.
Se define el eje de pivote de una rueda como siendo el eje alrededor del cual pivota la rueda cuando la misma es girada, siendo este eje de pivote solidario sin grado de libertad de la parte de chasis al cual el tren de ruedas del cual forma parte la rueda está enganchado. Este eje de pivote es típicamente vertical, a 2o o 3o o 5o o 10o aproximadamente.
Esta dirección 300 está configurada para que el punto de focalización 310 de las palancas de cambio de dirección sea colocado entre planos verticales paralelos que pasan respectivamente por los ejes 70 (del vehículo seguidor) y 39 y, de preferencia, entre los ejes 50 y 39. Esta dirección 300 comprende, por ejemplo, una dirección automóvil de cremallera (no representada en la figura 18).
En otra variante, el dispositivo 32 comprende una dirección llamada «tipo diligencia», en la cual los trenes de ruedas están unidos a los chasis por un eje apto para pivotar alrededor de una clavija maestra vertical («kingpin» en lengua inglesa).
En el caso en que el tren delantero comprenda más de una rueda, el ángulo de giro φ está definido, para el conjunto de ruedas de este tren delantero, como siendo el ángulo agudo formado entre un plano vertical que comprende el eje longitudinal 47 de la parte 24 y un plano de giro. Este plano de giro está definido como siendo:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
-el plano equidistante a los planos respectivos de las ruedas cuando estas ruedas son paralelas, y
-el plano vertical que forma un plano bisector entre los planos de las ruedas de este tren cuando estas
ruedas no son paralelas (lo cual es por ejemplo el caso de las ruedas en el dispositivo 300 cuando estas
ruedas son giradas), presentando estos planos de rueda por consiguiente una intersección entre ellos.
El plano de una rueda es el plano vertical perpendicular a la proyección ortogonal del eje de rodadura de una rueda sobre el plano de rodadura y que pasa por el centro geométrico de la superficie de contacto entre esta rueda y el plano de rodadura. En estos ejemplos, las ruedas del tren delantero presentan ángulos de inclinación de las ruedas sobre el eje y de convergencia nulos. Las ruedas se extienden por consiguiente perpendicularmente al plano de rodadura. El experto en la materia sabe bien que en variante, estos ángulos de inclinación y/o de convergencia pueden ser no nulos. En el caso en que el ángulo de convergencia no sea nulo, los planos de ruedas se definen como siendo los planos según los cuales las ruedas estarían alineadas si el ángulo de convergencia fuese nulo.
El dispositivo 32 puede también ser sustituido por un dispositivo electrónico de dirección que comprende un accionador eléctrico apto para hacer girar cada rueda delantera. Por ejemplo, este accionador eléctrico es controlado por el conductor a través de una interfaz hombre-máquina. La interfaz hombre-máquina puede comprender el volante 23 asociado con un captador de la posición angular de este volante. En este caso, la columna de dirección es omitida y sustituida por una unidad de control que controla el accionador eléctrico en función del ángulo medido por el captador.
En variante, uno u otro de los brazos 93 o 95 es omitido.
En la posición desenganchada, es también posible prever que los dispositivos 30 y 32 sean, por ejemplo simultáneamente, utilizados. Así, cuando el conductor gira el volante 23 eso provoca una rotación de la columna 91 de dirección y, al mismo tiempo, un control del accionador 33 para modificar el ángulo θ de articulación. La utilización conjunta de los dispositivos 30 y 32 cuando el vehículo 20 está desenganchado de cualquier otro vehículo permite aumentar su ángulo máximo de giro.
El ángulo de avance del pivote α del dispositivo 32 puede ser nulo o negativo. El dispositivo 32 puede igualmente presentar una variación de avance del pivote adicional causada por un desalineamiento del eje de rotación del dispositivo 96 con relación al centro de esta rueda 42.
El mecanismo 31C puede ser omitido. En este caso, la unidad 33A es igualmente omitida. El dispositivo 30 puede entonces ser dejado libre para el vehículo en cabeza del convoy 110. Las etapas 200 y 204 del procedimiento son entonces modificadas.
El mecanismo 31C puede no comprender el accionador 33. Este accionador 33 puede por ejemplo ser sustituido por un par de mordazas, solidarias de la parte 24 y aptas para rodear el árbol 51 para impedir la rotación de las partes 24 y 26 una con relación a la otra cuando el mecanismo 31C se encuentra en la posición bloqueada.
El dispositivo 34A de sujeción puede ser realizado de distinto modo. Por ejemplo, en un caso simplificado, el ángulo de avance del pivote α de la rueda 42 es positivo y la horquilla 90 se mantiene libre en rotación en el cojinete 96. En estas condiciones, el ángulo de giro se anula automáticamente en cuanto que el convoy se desplaza a causa del valor del ángulo de de avance del pivote α seleccionado. En este modo de realización, el pestillo 97A es sustituido por un mecanismo que desolidariza la columna 91 de dirección de la horquilla 90. Así, el conductor puede siempre girar el volante 23 en la posición enganchada pero eso no tiene ningún efecto sobre la dirección de la rueda 42. Un mecanismo de este tipo de desolidarización puede también ser utilizado como complemento del pestillo 97A en los modos de realización aquí descritos.
El dispositivo 34A puede también ser un dispositivo puramente mecánico. Por ejemplo, en variante, el dispositivo de sujeción comprende guías solidarias del tren posterior o del chasis del vehículo 62. Estas guías son aptas para levantar la rueda 42 cuando el enganche 34 se hunde en el interior del enganche 60. Por ejemplo, estas guías reciben en deslizamiento los extremos de la mangueta 94 para levantar la rueda 42 cuando el enganche 34 se hunde en el interior del enganche 60. Ventajosamente, las mismas guías impiden el giro de la rueda 42 mientras que los enganches 34 y 60 se encuentran en la posición enganchada para cumplir la misma función que el pestillo 97A. Se observará que en esta variante, el dispositivo de sujeción del ángulo de giro de la rueda 42 del vehículo 20 en su valor nulo se encuentra en parte o en su totalidad alojado en el vehículo 62 y no sobre el vehículo 20.
imagen7
La unidad 430 está programada para, cuando el convoy efectúa una marcha atrás desde la posición alineada y cuando el vehículo al cual la misma pertenece se encuentra en cabeza del convoy 400, someter los ángulos θ1 y θ2 de los vehículos 410 y 412 a valores de consigna cθ1 y cθ2 respectivamente calculados, en cada momento, en función del ángulo φ de giro del tren delantero de ruedas del vehículo 410. La definición de los valores de consigna
5 cθ1 y cθ2 se describirá más en detalle en lo que sigue.
Como se ha indicado anteriormente, cada dispositivo de articulación 30 comprende un accionador 33 aquí apto para desplazar las partes 24 y 26 para obtener un valor predeterminado (o valor de consigna) de su ángulo de articulación θ1 y θ2 respectivo, y luego mantener este ángulo en este valor de consigna mientras no sea recibido un nuevo control. Por ejemplo, este desplazamiento y este mantenimiento se realizan por servomando del ángulo de
10 articulación al valor de consigna obtenido. A este respecto, la unidad 33A está programada para controlar el accionador 33 en función del valor de consigna y del ángulo medido por el captador 33B de forma que el dispositivo 30 presente un ángulo de articulación θ1 y θ2 igual a este valor de consigna. La unidad 33A comprende aquí a este respecto un regulador tipo PID.
La unidad 430 está por consiguiente programada para:
15 -medir el ángulo φ de giro del tren delantero de ruedas del vehículo 410, aquí por medio del captador 97E del dispositivo 34A; -calcular, en función del ángulo φ medido, valores de consigna, indicados respectivamente cθ1 y cθ2, para, respectivamente, los ángulos θ1 y θ2; -proporcionar a los dispositivos de articulación 30 respectivos de los vehículos 410 y 412 los valores de 20 consigna calculados.
A este respecto, la unidad 430 comprende:
-un dispositivo de cálculo 442 programado para ejecutar el procedimiento de la figura 24;
-una interfaz 444 de intercambio de datos, apta para:
• recoger una señal de datos proporcionada por el captador 97E;
25 • proporcionar una señal de datos con destino a los dispositivos 30 de los vehículos 410 y 412 que forman el convoy 400.
La interfaz 444 está conectada con el dispositivo 30 y con el captador 97E del vehículo 410, por ejemplo, mediante conexiones por cable. La interfaz 444 está igualmente conectada con la unidad 432 por ejemplo, una conexión inalámbrica 446.
30 El dispositivo 442 comprende aquí un calculador electrónico, tal como un microprocesador.
Los valores de consigna cθ1 y cθ2 son seleccionados de forma que, en un desplazamiento del convoy 400 en marcha atrás, por ejemplo desde la posición alineada del convoy representada en la figura 21, los ejes transversales de los trenes de ruedas 414, 416 y 418 se cortan permanentemente en un mismo centro Ω instantáneo de rotación del convoy 400.
35 La figura 22 representa más en detalle los parámetros dimensionales utilizados para definir los valores de consigna cθ1 y cθ2. Más precisamente, la figura 22 representa esquemáticamente los vehículos 410 y 412. Para simplificar, los trenes de ruedas están representados gráficamente en la figura 22 por una única rueda. La convención de representación gráfica de los trenes de ruedas y de definición del ángulo de giro de las ruedas del tren delantero se esquematiza en la figura 23. Aquí, se considera que dos ruedas 460 y 461 de un tren delantero son equivalentes a
40 una única rueda 462. El ángulo de giro 463 de esta rueda 462 está entonces definido como el ángulo formado entre el eje longitudinal 47 y la recta 464 que une el centro geométrico del tren delantero con el punto de focalización X. Lo que es un punto de focalización se define con referencia a la figura 20.
Se definen los parámetros dimensionales siguientes para el convoy 400 (figura 22):
-ɣ1 es el ángulo entre el eje 47 de la parte 24 del vehículo 410 y el eje inicial 470 según el cual el convoy
45 está alineado cuando se encuentra en la posición de alineamiento; -ɣ2 es el ángulo entre el eje 49 de la parte 26 del vehículo 410 y el eje inicial 470; -ɣ3 es el ángulo entre el eje 47 de la parte 24 del vehículo 412 y el eje inicial 470; -ɣ4 es el ángulo entre el eje 49 de la parte 26 del vehículo 412 y el eje inicial 470; -Ω es el centro instantáneo de rotación definido por los ejes de los trenes 414 y 418 del convoy 400, siendo
50 este centro instantáneo dado por el punto de intersección de los ejes transversales respectivos de los trenes 414 y 418;
-a y c son respectivamente las longitudes de las partes 24 de los vehículos 410 y 412, medidas cada una a lo largo del eje longitudinal 47 de esta parte 24, entre el eje 39 de la articulación 30 y el centro del tren delantero de este vehículo;
-b y d son respectivamente las longitudes de las partes 26 de los vehículos 410 y 412, medidas cada una a lo largo del eje longitudinal 49 de esta parte 26, entre el eje 39 de la articulación 30 y el centro del tren trasero de este vehículo.
Las distancias son aquí todas medidas en un plano paralelo al plano de rodadura del convoy.
En este ejemplo, los vehículos 410 y 412 son idénticos y por consiguiente las longitudes a y b son iguales, respectivamente a las longitudes c y d. Sin embargo, indicaciones y las fórmulas que se describirán en lo que sigue son valederas en el caso general en que los vehículos 410 y 412 no sean idénticos y cuando los valores de a, b, c, d sean diferentes.
De forma general, los valores de consigna son seleccionados para que la trayectoria seguida por el centro geométrico del tren 416 sea tangente al círculo de giro centrado sobre el centro instantáneo de rotación Ω. Esto facilita particularmente la ausencia de deslizamiento del tren delantero en un giro in situ. La posición del centro Ω está definida por la intersección de los ejes transversales de los trenes 414 y 418. En lo que sigue, se indicará condición de optimalidad esta condición.
Se define aquí un sistema de coordenadas cartesianas tomando como origen la posición inicial del centro geométrico del tren 418 antes del desplazamiento en marcha atrás del convoy 400 y tomando:
-por eje de abscisas el eje 470, y -por eje de ordenadas un eje perpendicular al eje 470 y paralelo al plano de la carretera.
Con estas convenciones, el centro Ω está definido por las relaciones siguientes:
-imagen8es el vector tangente a la trayectoria del centro geométrico del tren 418 y que tiene por origen el punto,
AR, en una maniobra de giro in situ;
-el punto MI es el centro geométrico del tren 414;
-
es el vector tangente a la trayectoria del centro geométrico del tren 414 y que tiene por origen el imagen9punto MI, en una maniobra de giro in situ;
-
imagen10y
imagen11son los vectores que unen el centro Ω con el punto, respectivamente, AR y MI.
En un desplazamiento del convoy 400, el punto AR tiene en esta marcación las coordenadas xAR y yAR definidas como sigue:
imagen12
con:
imagen13
Igualmente, en un desplazamiento del convoy 400, el punto MI tiene en esta marcación las coordenadas xMI y yMI definidas como sigue:
imagen14
Los vectores
imagen15y
imagen9tienen por valor:
imagen16
La condición optimizada se traduce entonces por la ecuación siguiente:
15
imagen17
donde: -el punto AV es el centro geométrico del tren 416; 20
es el vector tangente a la trayectoria descrita por el centro geométrico del tren 416 y que tiene por imagen18
-
imagen19es el vector que une el centro Ω con el punto AV.
En el ejemplo, el vector
imagen20se indica de la forma siguiente:
imagen21
30 La condición de optimicidad permite así establecer una ecuación diferencial que permite definir el ángulo g1 en función del ángulo 3. Esta ecuación diferencial es integrable en función de la condición inicial 1(3=0) = 0, que corresponde a la condición de alineamiento del convoy 400.
El ángulo  está entonces definido por la relación siguiente:
35
imagen22
imagen23
imagen24

Claims (1)

  1. imagen1
    imagen2
    imagen3
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