ES2894646T3 - Rueda de diámetro variable - Google Patents
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Abstract
Rueda de diámetro variable que consta de un buje central (1), una banda periférica formada por una pluralidad de segmentos arqueados (6), cada uno de los segmentos arqueados (6) está conectado a dicho buje (1) caracterizada porque dicho buje (1) comprende medios de guía radiales (5) para el deslizamiento de brazos radiales retráctiles (3), cada uno de los brazos radiales retráctiles (3) es integral en su extremo distal con uno de dichos segmentos arqueados (6), el extremo opuesto está provisto de un miembro de conexión (22, 23) con una placa móvil (20) coaxial con dicho buje (1) y en rotación relativa con respecto a dicho buje (1), dicha placa móvil (20) tiene zonas de guía curvadas (21), cada uno de dichos miembros de conexión (22, 23) coopera con uno de dichos brazos (3) para controlar el desplazamiento lineal y radial del extremo proximal del brazo (3) correspondiente.
Description
DESCRIPCIÓN
Rueda de diámetro variable
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de las ruedas de diámetro variable que permiten realizar una banda de rodadura o de accionamiento de longitud variable. Tales ruedas encuentran múltiples aplicaciones:
- Equipos de transporte, donde la variación del diámetro de la rueda permite adaptarse a terrenos variables - Equipos individuales tales como sillas de ruedas, bicicletas urbanas, donde la reducción del diámetro permite reducir el volumen cuando no se utilizan
- Disco de accionamiento por correa, donde la variación del diámetro de un par de ruedas permite modificar las características de una transmisión
- Maleta sobre ruedas, donde la variación de diámetro de las ruedas permite la adaptación a la naturaleza del suelo sobre el que se mueve la maleta
- Cochecitos de bebé, que también permiten adaptar el diámetro de las ruedas a la naturaleza del terreno. Por supuesto, estos son ejemplos simples de aplicaciones de tales ruedas de diámetro variable.
Estado de la técnica
Es conocido en el estado de la técnica de acuerdo con el documento GB498623un dispositivo destinado a equipar una rueda de sección fija con grapas retráctiles. Este dispositivo es coaxial con una rueda de tamaño fijo y mejora la adherencia sobre los terrenos blandos. Estas grapas están formadas por brazos retráctiles, cada uno de los cuales tiene un extremo distal que forma picos que se hunden en el suelo blando.
También se conoce la patenteGB251256que describe una rueda que tiene secciones de goma de radio constante que son ajustables mediante piezas de conexión tangenciales, para facilitar la sustitución de la banda de rodadura. También se conoce la patente europeaEP0665128que describe una rueda de diámetro exterior variable. Esta rueda de diámetro comprende un tubo que tiene cuatro orificios de penetración en su pared cilíndrica, un sello que tiene diafragmas correspondientes a los orificios de penetración está montado en el tubo. Los deslizadores se empujan y mueven en orificios radiales de modo que el diámetro exterior de la rueda se agranda por inyección de aire comprimido desde un orificio dispuesto en un vástago de un eje a través de las membranas. Cuando se agota el aire comprimido, el diámetro exterior de la rueda disminuye y recupera su tamaño original.
Desventajas de la técnica anterior
Las soluciones de la técnica anterior implementan mecanismos relativamente complejos dentro de la rueda, lo que las hace frágiles e inadecuadas para construcciones de pequeño tamaño como las ruedas de maletas.
Además, el número de partes móviles para asegurar la variación del diámetro reduce las fuerzas y el par que puede ser transmitido por el buje a la llanta de la rueda y provoca un desgaste rápido que produce un juego que es perjudicial para la vida útil y el funcionamiento de la rueda.
Finalmente, la solución propuesta por la patente GB498623 asocia necesariamente una banda de rodadura con un diámetro constante y grapas retráctiles que mejoran el agarre cuando el suelo está blando. El diámetro de la rueda en sí no es variable.
Solución proporcionada por la invención
Para solucionar estos inconvenientes, la presente invención proporciona una solución simple y robusta que facilita duplicar la sección mínima de la rueda y cuadriplicar la longitud desenrollada de la llanta.
La invención se refiere en su sentido más general a una rueda de diámetro variable formada por un buje central, una banda periférica formada por una pluralidad de segmentos arqueados, cada uno de los segmentos arqueados está conectado a dicho buje, caracterizada porque dicho buje comprende medios de guiado radial para el deslizamiento de brazos radiales retráctiles, cada uno de los brazos radiales retráctiles es integral en su extremo distal con uno de dichos segmentos arqueados, el extremo opuesto de un miembro de conexión está provisto de una placa móvil coaxial con dicho buje y en rotación relativa a dicho buje, dicha placa móvil tiene zonas de guía curvadas, cada uno de dichos miembros de conexión coopera con uno de dichos brazos para controlar el desplazamiento lineal y radial del extremo proximal del brazo correspondiente.
De manera ventajosa, dicho buje tiene correderas de sección complementaria a la sección de los brazos retráctiles radiales para permitir el deslizamiento del brazo con respecto a la corredera correspondiente.
Según una variante, el extremo distal de dichas zonas de guía curvadas es sustancialmente tangencial.
Según otra variante, dicha placa móvil está formada por dos discos complementarios dispuestos a cada lado de dichos brazos retráctiles.
Preferiblemente, dichas zonas de guía están formadas por nervaduras en espiral que cooperan con un miembro de conexión formado por una espiga que se extiende axialmente con respecto al extremo proximal de cada uno de dichos brazos retráctiles.
Según una realización arqueada, cada uno de dichos segmentos arqueados tiene al menos una ranura periférica para recibir una extensión arqueada de al menos un segmento arqueado adyacente.
Preferiblemente, cada uno de dichos segmentos arqueados tiene una pluralidad de ranuras periféricas para recibir extensiones arqueadas de los dos segmentos arqueados adyacentes.
La invención también se refiere a la aplicación de dicha rueda para producir:
- un sistema de accionamiento que comprende una correa de transmisión y dos piñones, caracterizado porque al menos uno de dichos piñones está constituido por una rueda de diámetro variable antes mencionada - una silla de ruedas que comprende las ruedas de diámetro variable antes mencionadas
- una maleta con ruedas que incluye ruedas de diámetro variable
- un vehículo que comprende ruedas de diámetro variable.
Descripción detallada de un ejemplo no limitativo de realización de la invención.
La presente invención se entenderá mejor al leer la siguiente descripción, con referencia a un ejemplo no limitativo de una realización y a los dibujos adjuntos donde:
- la figura 1 muestra una vista frontal de la rueda en su mayor extensión
- la figura 2 muestra una vista despiezada de la rueda
- la figura 3 muestra una vista frontal de la rueda en configuración retraída
- las figuras 4 y 5 representan vistas de una realización alternativa de una rueda respectivamente en posición de diámetro máximo y de diámetro mínimo.
Contexto de aplicación de la invención
La rueda según la invención tiene la particularidad de doblar reversiblemente la circunferencia de una rueda para mejorar los usos actuales, por ejemplo para limitar el tamaño de un objeto cotidiano, maletas, cochecitos, conservando una superficie de rodadura continua, sea cual sea la sección de la rueda.
Con una maleta y sus diminutas ruedas, al acercarse a una escalera, no hay otra solución que cargarla. La invención permite modificar el diámetro de la rueda para adaptarlo mejor a la naturaleza de la superficie de circulación.
Del mismo modo, con ruedas de sección fija, el usuario debe elegir entre compacidad/almacenamiento y maniobrabilidad/franqueo de un cochecito, mientras que una rueda según la invención permite adaptar el radio para satisfacer en cualquier momento el contexto de uso.
Otras aplicaciones son posibles en muchas otras áreas, una silla de ruedas (para acumulación y almacenamiento), transportadores, carretillas de mano, bicicletas plegables, etc.
Dicha rueda también es aplicable a un vehículo que tiene necesidades de franqueo (militar o máquina robótica en terreno accidentado), que permite por ejemplo pasar de una rueda de 21 pulgadas a una de 42 pulgadas, lo que aumenta considerablemente sus capacidades y aptitudes.
Una rueda de este tipo según la invención permite incorporar un servomecanismo eléctrico y/o integrar un actuador (para transformarla en rueda/motor).
Finalmente, una rueda de diámetro variable de este tipo permite realizar una transmisión variable por correa o por cadena, por ejemplo, mediante el uso de un par de ruedas cuya variación de diámetro se modifica de manera opuesta: se obtiene así una relación de transmisión variable, con una longitud de correa constante. Si el diámetro de una rueda puede variar en un 100 % al duplicar el diámetro, la relación de transmisión puede variar continuamente entre 4 (correspondiente a una rueda que se acciona en extensión máxima y una rueda que se acciona en extensión mínima) y 0,25 (que corresponde a una rueda que se acciona en extensión mínima y una rueda que se acciona en extensión máxima). Para una aplicación de automóvil, es posible por tanto utilizar un motor a velocidad constante, correspondiente a un punto de funcionamiento óptimo, y ajustar la velocidad actuando sobre los diámetros de las dos ruedas de sección variable unidas por una correa.
Descripción de una primera realización
Las figuras 1 y 2 muestran vistas de la rueda en su configuración desplegada en la que esta tiene el diámetro exterior máximo.
Esta comprende un buje (1) y una llanta (2) conectados por brazos retráctiles (3). Estos brazos (3) se extienden radialmente y en el ejemplo descrito tienen una sección rectangular.
El buje (1) consta de un cuerpo (4) que tiene un eje central (5) y correderas que se extienden radialmente.
Estas correderas (50) tienen una sección transversal complementaria a la de los brazos retráctiles (3) para permitir el deslizamiento de estos brazos (3) dentro de la corredera (50) correspondiente, con una guía de deslizamiento de cojinete liso u opcionalmente con elementos rodantes.
Cada brazo (3) se extiende en su extremo distal por un segmento arqueado (6) que se extiende sobre un ángulo de 360/N grados, donde N indica el número de brazos (3).
Cada segmento arqueado (6) tiene una sección de banda de rodadura formada por dos partes rígidas (7, 8) simétricas con respecto al plano medio en el ejemplo descrito, separadas por una ranura (9) y un segmento de conexión (10) de forma complementaria a la ranura (9).
El segmento de conexión (11) del segmento arqueado (12) adyacente se desliza hacia dentro de la ranura (9) para permitir una variación de la circunferencia de la rueda según el cambio de diámetro, y para asegurar una superficie de rodadura ininterrumpida.
Como se aprecia en la Figura 2, el segmento de conexión (10,11) está formado por un bloque cuyo ancho corresponde a la ranura (9), extendido en cada extremo por un par de espigas (24 a 26) que proporcionan una guía con respecto a las ranuras de guía arqueadas (27) previstas en la cara interior de las dos partes rígidas (7, 8) de cada segmento arqueado (6).
Funcionamiento de la rueda según la invención.
El funcionamiento es el siguiente:
La rueda comprende además una placa de control, formada por dos discos (20) coaxiales con el buje (1), dispuestos simétricamente a cada lado de los brazos (3).
Cada disco (20) tiene N ranuras (21), N corresponde al número de brazos (3).
Estas ranuras tienen forma de espiral, con un extremo más cercano al radio sustancialmente tangencial, formando un ángulo de entre 5 y 15 grados con respecto a la tangente, y se extiende a una zona periférica donde el extremo de la ranura también forma un ángulo de entre 5 y 15 grados con respecto a la tangente.
La ranura (21) se extiende sobre un sector angular del disco (20) de 180° en el ejemplo descrito, pero puede extenderse sobre un sector menor, de entre 90 y 180° para permitir una variación rápida del diámetro, o al contrario mayor, de entre 180 y 360° para permitir una variación más gradual del diámetro.
El perfil de curvatura de las ranuras (21) es constante. Este también puede ser variable, con una variación creciente y luego decreciente del ángulo entre la tangente a un punto de la espiral y el eje radial que pasa por este mismo punto. Cada ranura está definida por una función de tipo:
R = fn (alfa)
Donde R denota la distancia de un punto de la ranura con respecto al eje del disco
Alfa designa la posición angular de este punto con respecto a un radio de referencia que pasa a través del extremo proximal de la ranura.
Cada ranura está desplazada con respecto a la anterior en un ángulo de 360/N, donde N indica el número de brazos. La función fn puede ser una función constante, de tipo 360/K donde K designa el rango de desplazamiento angular del disco entre la posición retraída y la posición desplegada de los brazos. K puede ser mayor o menor que 1.
La función fn también puede ser una función progresiva, por ejemplo del tipo sinusal, para controlar al inicio y al final
de la extensión de los brazos una evolución lenta y más rápida entre estas dos situaciones. Esta también puede tener una o más etapas para permitir una extensión indexada.
Cada brazo (3) tiene en su extremo proximal dos orejetas (22, 23) simétricas con respecto al plano medio, destinadas a cooperar con una ranura (20) para controlar el desplazamiento lineal del extremo del brazo (3) en la corredera (50) de guía correspondiente.
El funcionamiento es el siguiente. En la posición retraída que se muestra en la Figura 3, los brazos (3) se retraen, el disco (20) se posiciona angularmente con respecto al buje (1) en una posición en la que los extremos proximales de las ranuras (21) están alineados con el eje radial que pasa por el brazo (3) correspondiente.
Cuando este disco (20) se gira con respecto al buje (1), el punto de contacto entre las orejetas (22, 23) previstas en el extremo proximal del brazo (3) y la ranura correspondiente (21) se desplaza hacia la periferia del disco (20), lo que provoca la erección de los brazos (3) en la posición desplegada.
El guiado de los brazos (3) por las correderas (50) asegura una gran robustez de la rueda sea cual sea el nivel de extensión.
Descripción de una segunda realización
La rueda según esta variante de realización de la invención comprende una banda de rodadura formada por segmentos arqueados (6) que se extienden por los brazos retráctiles (3) y se extienden perpendicularmente al plano medio del brazo retráctil correspondiente.
Estos segmentos arqueados (6) consisten en una placa (61) en forma de teja, sobre la cual se fijan bandas arqueadas (62 a 65), que sobresalen a ambos lados de la placa (61). Estas bandas arqueadas (62 a 65) definen entre ellas ranuras arqueadas que permiten el deslizamiento de las láminas arqueadas (72 a 74). Estas láminas arqueadas (72 a 74) están unidas por una pieza de conexión formada por dos pestañas laterales (71, 75) conectadas por varillas transversales (76, 77) que pasan a través de canales previstos en los extremos de las láminas arqueadas (72 a 74) y hendiduras que atraviesan las bandas arqueadas (62 a 65).
El conjunto formado por las láminas arqueadas (72 a 74), las dos pestañas laterales (71, 75) y las dos varillas transversales (76, 77) forma un segmento que puede deslizarse entre las ranuras arqueadas formadas entre las bandas arqueadas (62 a 65) de los dos segmentos arqueados adyacentes.
Las láminas arqueadas (72 a 74) tienen un grosor determinado para llenar el espacio entre dos bandas arqueadas (62 a 65) y para formar una superficie de rodadura constante sobre el ancho de la rueda, en las zonas de solapamiento. Cuando la rueda está completamente retraída como se muestra en la Figura 5, esta tiene una superficie de rodadura anular. En la posición extendida que se muestra en la Figura 4, la superficie de rodadura anular está perforada. Opcionalmente, una membrana elástica puede cubrir la periferia de la rueda para asegurar el cierre de sus partes perforadas.
Claims (11)
1. Rueda de diámetro variable que consta de un buje central (1), una banda periférica formada por una pluralidad de segmentos arqueados (6), cada uno de los segmentos arqueados (6) está conectado a dicho buje (1) caracterizada porque dicho buje (1) comprende medios de guía radiales (5) para el deslizamiento de brazos radiales retráctiles (3), cada uno de los brazos radiales retráctiles (3) es integral en su extremo distal con uno de dichos segmentos arqueados (6), el extremo opuesto está provisto de un miembro de conexión (22, 23) con una placa móvil (20) coaxial con dicho buje (1) y en rotación relativa con respecto a dicho buje (1), dicha placa móvil (20) tiene zonas de guía curvadas (21), cada uno de dichos miembros de conexión (22, 23) coopera con uno de dichos brazos (3) para controlar el desplazamiento lineal y radial del extremo proximal del brazo (3) correspondiente.
2. Rueda de diámetro variable según la reivindicación 1 caracterizada porque dicho buje (1) tiene correderas (50) de sección complementaria a la sección de los brazos retráctiles radiales para permitir el deslizamiento del brazo (3) con respecto a la corredera (50) correspondiente.
3. Rueda de diámetro variable según la reivindicación 1 caracterizada porque el extremo distal de dichas zonas de guía curvadas (21) es sustancialmente tangencial.
4. Rueda de diámetro variable según la reivindicación 1 caracterizada porque dicha placa móvil está formada por dos discos complementarios (20) dispuestos a cada lado de dichos brazos retráctiles (3).
5. Rueda de diámetro variable según la reivindicación 1 caracterizada porque dichas zonas de guía están formadas por nervaduras en espiral (21) que cooperan con un miembro de conexión formado por una espiga (22, 23) que se extiende axialmente con respecto al extremo proximal de cada uno de dichos brazos retráctiles (3).
6. Rueda de diámetro variable según la reivindicación 1 caracterizada porque cada uno de dichos segmentos arqueados (6) tiene al menos una ranura periférica (27) para recibir una extensión (10, 11) arqueada de al menos un segmento arqueado adyacente.
7. Rueda de diámetro variable según la reivindicación 6 caracterizada porque cada uno de dichos segmentos arqueados (6) tiene una pluralidad de ranuras periféricas (27) para recibir extensiones arqueadas de los dos segmentos arqueados adyacentes.
8. Sistema de accionamiento que comprende una correa de transmisión y dos piñones, caracterizado porque al menos uno de dichos piñones está constituido por una rueda de diámetro variable según la reivindicación 1.
9. Silla de ruedas que comprende ruedas de diámetro variable caracterizada porque dichas ruedas son ruedas de diámetro variable según la reivindicación 1.
10. Maleta con ruedas que comprende ruedas de diámetro variable caracterizada porque dichas ruedas son ruedas de diámetro variable según la reivindicación 1.
11. Vehículo que comprende ruedas de diámetro variable caracterizado porque dichas ruedas son ruedas de diámetro variable según la reivindicación 1.
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