ES2961873T3 - Vehículo de trabajo con estabilidad mejorada - Google Patents

Abstract

Se describe un vehículo de trabajo (1) con una unidad motriz (2) que tiene un motor de tracción (4) y un primer eje (5) con dos ruedas asociadas (7); una unidad de artesa (3), que tiene una artesa (8) para recibir una carga y un segundo eje (6) con dos ruedas asociadas (7), una junta (9) dispuesta entre la unidad motriz (2) y la unidad de artesa (3) para acoplar la unidad motriz (2) con la unidad de artesa (3), de manera que la unidad motriz (2) y la unidad de artesa (3) se puedan mover entre sí alrededor de al menos un eje vertical Z de la vehículo de trabajo (1); en el que en una posición estirada del vehículo de trabajo (1) existe una distancia horizontal X entre un centro vertical del primer eje (5) y un centro vertical del segundo eje (6), una distancia horizontal entre el centro del primer eje (5) y a El centro de gravedad de carga útil (10) del vehículo de trabajo (1) se selecciona de manera que su valor esté en un rango de 0,84 que este esté en un rango de 0,47 X +/- 10%. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Vehículo de trabajo con estabilidad mejorada

La invención se refiere a un vehículo de trabajo con una unidad motriz y una unidad de cajón, que están acopladas con una articulación dispuesta entre la unidad motriz y la unidad de cajón.

Estos vehículos de trabajo suelen utilizarse en las obras para transportar material. En la unidad motriz generalmente están dispuestos el motor y el puesto de trabajo del operador. En la unidad de cajón se dispone un cajón para alojar el material que se ha de transportar. La unidad motriz y la unidad de cajón están acopladas entre sí mediante una articulación, por ejemplo, mediante una junta pendular articulada. A este respecto, la dirección tiene lugar mediante un pivotado de la unidad motriz y la unidad de cajón alrededor de un eje que se forma por medio de la articulación. Un vehículo de trabajo genérico se conoce, por ejemplo, por el documento DE 102015 001 905.

Por el documento DE 202016 100964 U1 también se conoce un vehículo de trabajo genérico que también presenta un soporte giratorio con un asiento de conductor que puede pivotar alrededor de un eje vertical entre una posición de avance y una posición de retroceso.

Tales vehículos de trabajo transportan cargas pesadas en comparación con su propio peso y a menudo circulan por vías sin asfaltar. Por ello, los fabricantes de estas máquinas se esfuerzan constantemente en optimizar la estabilidad de estos vehículos de trabajo. Además, los operadores deben adoptar una posición sentada elevada para tener una visión suficiente incluso cuando el vehículo está cargado.

Los objetivos que también se derivan de estos distintos requisitos son en parte contradictorios. Por lo tanto, es objetivo de la invención indicar un vehículo de trabajo que pueda desplazarse de forma estable y segura por terrenos irregulares, incluso con cargas pesadas, y que, además, permita al conductor conducir el vehículo de forma segura.

El objetivo se resuelve mediante el objeto de la reivindicación independiente. Otro diseños ventajosos y perfeccionamientos útiles se indican en las reivindicaciones dependientes.

Se propone un vehículo de trabajo con una unidad motriz que presenta un motor de accionamiento y un primer eje con dos ruedas asociadas, así como una unidad de cajón que comprende una cajón para alojar una carga y un segundo eje con dos ruedas asociadas, en donde una articulación está dispuesta entre la unidad motriz y la unidad de cajón para acoplar la unidad motriz a la unidad de cajón de manera que la unidad motriz y la unidad de cajón puedan moverse una con respecto a la otra alrededor de al menos un eje vertical Z del vehículo de trabajo, en donde, en una posición extendida del vehículo de trabajo (es decir, en una posición en la que los dos ejes se extienden paralelos entre sí), existe una distancia horizontal X entre un punto central axial del eje de rotación del primer eje y un punto central axial del eje de rotación del segundo eje, y una distancia horizontal entre el punto central del primer eje y un centro de gravedad de carga útil del vehículo de trabajo se selecciona de forma que su valor se encuentre en un intervalo de 0,84 X /- 10 %, y una distancia horizontal entre el punto central del primer eje y el eje vertical Z se elige de forma que esta se encuentre en un intervalo de 0,47 X /- 10 %.

Se entiende por punto centro axial del primer eje o del segundo eje un punto que se encuentra en el respectivo eje de rotación definido por la rotación de los cubos de rueda portados por los respectivos ejes, que se sitúa concretamente a medio camino entre los cubos de rueda con respecto a la distancia entre los cubos de rueda dispuestos en cada caso en los lados frontales de los ejes.

Como base para considerar las relaciones de la máquina, se utiliza la distancia entre los ejes. A este respecto, se mide a partir de los dos puntos centrales de las ruedas, es decir, en particular de los ejes de rotación de los cubos de rueda. Todas las mediciones de los valores mencionados en la presente solicitud se realizan con el vehículo de trabajo en posición horizontal y extendida. El vehículo de trabajo está en posición extendida cuando los ejes de la unidad de cajón y de la unidad de accionamiento están paralelos entre sí, es decir, cuando no hay pivotamiento alrededor del eje vertical Z. En esta posición, el vehículo de trabajo circularía en línea recta.

El centro de gravedad de la carga útil es el centro de gravedad de la carga útil nominal máxima alojada en el cajón. La carga útil nominal es la carga útil para la que está diseñado y/u homologado el vehículo de trabajo. El centro de gravedad de la carga útil viene determinado por la disposición del cajón en la unidad de cajón. Se considera carga útil una carga típica del vehículo de trabajo como, por ejemplo, tierra.

Según la invención, el vehículo de trabajo tiene un sentido de marcha principal en el que la unidad de cajón sigue a la unidad motriz en la dirección de marcha. La conducción en el sentido principal de la marcha también puede denominarse conducción hacia delante. El conductor tiene el cajón y, por tanto, la carga útil a su espalda y, por tanto, la visión libre sobre la trayectoria que ha de recorrer.

Además, se prevé un asiento de vehículo para un operador o conductor de vehículo, que puede estar dispuesto de forma giratoria, en donde el vehículo de trabajo puede desplazarse tanto en el sentido principal de la marcha como en un sentido de marcha secundario en el que la unidad motriz sigue a la unidad de cajón, en donde el asiento del vehículo está alineado en el sentido de marcha secundario en la dirección de la unidad de cajón. El sentido de marcha secundario también puede denominarse marcha atrás. El asiento giratorio puede pivotar a este respecto al menos 150°, preferiblemente 180°, de modo que el conductor se siente en el sentido de la marcha para conducir marcha atrás. A este respecto, el conductor mira hacia la unidad de cajón, que ahora se sitúa delante, de modo que la unidad de accionamiento sigue a la unidad de cajón.

Según la invención, el vehículo de trabajo está configurado de tal manera que una distancia vertical entre un punto central del primer eje y un punto central de un cigüeñal de un motor de accionamiento se selecciona de tal modo que se sitúe en un intervalo de 0,13 X /- 10 %. Con esta disposición, el motor, que tiene una influencia significativa en la estabilidad del vehículo de trabajo debido a su peso, se encuentra en una posición preferida.

Además, una distancia vertical entre un punto central del primer eje y un punto índice del asiento puede seleccionarse de tal modo que se sitúe en el intervalo de 0,52 X /- 10 %. El punto índice del asiento es un punto definido en el ámbito de la maquinaria de movimiento de tierras y está definido por la norma DIN EN ISO 5353 en su versión vigente en fecha de la solicitud. Por lo tanto, el punto índice del asiento está claramente definido para cada máquina de cada fabricante y es adecuado como punto de referencia. El punto índice del asiento es un valor característico del asiento y, por tanto, puede ser especificado directamente por cualquier fabricante de asientos o de vehículos. El punto índice del asiento está fijado en relación con la máquina y no cambia de posición por el ajuste y/o el área de basculación del asiento. Sin embargo, como en el presente caso es posible pivotar el asiento entre un desplazamiento de avance y un desplazamiento de retroceso, se aclara que la información relativa al punto índice del asiento se refiere a la posición del asiento en el sentido principal de la marcha. Según la norma DIN EN ISO 5353, el punto índice del asiento es igual al punto de intersección entre los ejes teóricos del torso humano de un operador y el muslo humano en el plano vertical que pasa por la línea central del asiento.

También se puede prever que el vehículo de trabajo presente una cabina en la que esté dispuesto el asiento del vehículo. Esto aumenta la comodidad del operador.

En una variante el vehículo de trabajo se caracteriza por que una distancia vertical entre el punto índice de asiento y la parte inferior del techo de una cabina se selecciona de tal modo que esta se sitúe en un intervalo de 0,37 X /-10 %.

En una forma de realización, una tapa de válvula del motor de accionamiento está dispuesta por encima de una superficie de suelo de la cabina. Con esta estructura, es posible mantener bajo el centro de gravedad del vehículo de trabajo, ya que la superficie del suelo de la cabina no se encuentra en primer lugar por encima del motor, es decir, por encima de la tapa de válvula del motor, como suele ser el caso. La tapa de válvula suele ser el punto más alto del motor en los motores en línea. Alternativamente, se puede considerar el punto más alto del motor en general, es decir, en particular, el bloque motor y/o la culata.

Otra variante consiste en disponer un borde superior del cajón en posición de marcha por encima del punto índice del asiento. La parte superior del cajón es el punto más alto del cajón. La posición de marcha del cajón suele ser la posición en la que el cajón está colocado esencialmente en posición horizontal y un sistema de basculante del cajón está retraído. El borde basculante del cajón apunta a este respecto en sentido contrario a la dirección principal. Al elegir el borde superior del cajón por encima del punto índice del asiento, se consigue un centro de gravedad bajo para toda la máquina.

En una forma de realización, el cajón puede pivotar con respecto a la unidad de cajón alrededor de un eje vertical H, en donde una curva envolvente del cajón presenta un diámetro de 1,31 X /- 10 %. Mediante el pivotado, el contenido del cajón puede verterse no solo en sentido contrario a la dirección principal de la marcha, sino también hacia ambos lados del vehículo de trabajo. Para ello, el cajón dispone de un equipo de pivotado mediante el cual el cajón puede pivotar desde una posición central hacia ambos lados de la máquina de trabajo con un ángulo de al menos 80° en cada caso. La curva envolvente resulta en una vista superior del vehículo de trabajo como una curva imaginaria que se describe cuando el cajón pivota entre sus posiciones finales máximas. El cajón se encuentra a este respecto en posición de marcha. El diámetro de la curva envolvente del cajón en relación con la distancia entre ejes es adecuado como medida de la estabilidad del vehículo de trabajo, ya que cuando el cajón está cargado, debe preverse un apoyo adecuado mediante la anchura de los ejes y los neumáticos. Sin embargo, en función de la elección de los neumáticos, la anchura del vehículo de trabajo puede variar, por lo que se prefiere la elección del diámetro del círculo envolvente como dimensión invariable.

Otras ventajas, características y detalles de la invención se desprenderán de la siguiente descripción de una forma de realización ilustrativa, así como del dibujo.

La únicafiguramuestra una vista lateral esquemática, no a escala, de un vehículo de trabajo, en particular un denominado dúmper.

El vehículo 1 de trabajo presenta una unidad motriz 2 y una unidad 3 de cajón que están acopladas con una articulación 9 de tal manera que, por medio del eje vertical Z formado de este modo, resulta una dirección articulada.

La unidad motriz 2 dispone de un primer eje 5 que sirve de eje delantero, en cuyos extremos frontales están dispuestos cubos de rueda que portan las correspondientes ruedas 7 de manera conocida. Análogamente, un segundo eje 6 que sirve como eje trasero está previsto en la unidad 3 de cajón, en cuyos extremos frontales también están dispuestos cubos de rueda que portan correspondientes las ruedas 7.

Los ejes primero y segundo 5, 6 son rígidos, es decir, están dispuestos de manera fija en su alineación con la unidad motriz 2 y la unidad 3 de cajón respectivas.

El primer eje 5 está dispuesto en la unidad motriz 2. Sobre el eje 5 hay un motor 4 de accionamiento que, en el ejemplo mostrado, es un motor de combustión interna, pero que también puede diseñarse como motor eléctrico. Además, en la unidad motriz 2 hay un asiento 12, un volante 19 y una cabina 16. Sin embargo, la cabina 16 es opcional y también podría sustituirse por una barra antivuelco.

El segundo eje 6 y un cajón 8 están dispuestos en la unidad 3 de cajón. El cajón 8 se utiliza para alojar la carga útil, en particular el material a granel, y puede inclinarse con un dispositivo de descarga no mostrado.

El vehículo 1 de trabajo puede desplazarse en el sentido 11 de marcha principal mediante el motor 4 de accionamiento. La unidad motriz 2 a este respecto va por delante y la unidad 3 de cajón la sigue. El asiento 12 del conductor está orientado en la dirección del sentido 11 de marcha principal, de modo que el operador mira en la dirección del sentido 11 de marcha principal.

El asiento 12 del conductor está diseñado para poder girar cuando el vehículo 1 de trabajo se desplaza en un sentido 13 de marcha secundaria, es decir, marcha atrás.

Preferiblemente, los elementos de control necesarios para el funcionamiento del vehículo también están diseñados de manera giratoria y/o duplicados. En caso de desplazamiento en sentido 13 de marcha secundaria, la unidad 3 de cajón va por delante y la unidad motriz 2 la sigue. El operador puede mirar en la dirección del sentido 13 de marcha secundaria sobre el asiento girado 12, lo que hace que la conducción sea más segura.

El vehículo de trabajo se acciona mediante el motor 4 de accionamiento. Para ello, se dispone en el motor una bomba hidráulica que suministra la presión o el caudal necesarios para accionar un motor hidráulico. El motor hidráulico acciona las ruedas. Las demás funciones como, por ejemplo, el accionamiento del sistema de basculación de la caja y también el pivotado de la caja, así como la dirección articulada, también se accionan hidrostáticamente mediante la bomba hidráulica.

Se ha puesto de manifiesto que es necesario tomar medidas para aumentar la estabilidad de estos vehículos de trabajo. En particular si se quiere aumentar la carga útil en comparación con máquinas anteriores.

Además, en una variante del vehículo de trabajo, está previsto que el asiento 12 del vehículo sea giratorio. Esto permite velocidades más altas durante la marcha atrás, por lo que el vehículo de trabajo debe diseñarse de modo que sea lo más estable posible, es decir, estable no solo en la marcha hacia delante, sino también en la marcha atrás. Sin embargo, la mayor seguridad posible también es necesaria para máquinas que no tienen un asiento de conductor giratorio, por lo que un asiento de conductor giratorio no es una característica necesaria según la invención.

Se ha demostrado que un determinado diseño de ciertas dimensiones, en particular las proporciones relativas, conducen a un comportamiento de conducción especialmente seguro.

La distancia entre ejes, es decir, la distancia entre el primer y el segundo eje, ha demostrado ser un punto de partida adecuado.

A partir de este dato, las demás distancias pueden establecerse en proporción.

La distancia horizontal X entre el punto central del eje de rotación del primer eje 5 y el punto central del eje de rotación del segundo eje 6 es de 2700 mm en el ejemplo de realización. Por punto central se entiende en este sentido el centro entre los cubos de rueda dispuestos en cada caso en los extremos de los ejes 5,6.

La distancia horizontal X entre el punto central del primer eje 5 y un centro 10 de gravedad de la carga útil del vehículo de trabajo es de 2273 mm en el ejemplo de realización. Como relación con la distancia X, resulta 2273 mm/2700 mm = 0,84.

La distancia horizontal X2 entre un punto central del primer eje 5 y el eje vertical Z es de 1275 mm en el ejemplo de realización. Como relación con la distancia X, resulta 1275 mm/2700 mm = 0,47.

La distancia vertical Y1 entre un punto central o el eje de rotación del primer eje 5 y un punto central o el eje de rotación del cigüeñal (14) del motor de accionamiento es de 361 mm. Como relación con la distancia X, resulta 361 mm/2700 mm = 0,13.

La distancia vertical Y2 hasta un punto central o el eje de rotación del primer eje 5 y el punto índice 15 del asiento es de 1403 mm en el ejemplo de la realización. La relación con la distancia X es, por tanto, 0,52.

La distancia vertical Y3 entre el punto índice 15 del asiento y una parte inferior del techo de la cabina 16 es de 1000 mm. La relación con la distancia X es, por tanto, 0,37.

El diámetro de una curva envolvente en el ejemplo de realización seleccionado es de 3530 mm. La relación con la distancia X es, por tanto, 1,31.

A través de experimentos se ha puesto de manifiesto que incluso con una variación de los valores mencionados se sigue garantizando una estabilidad ventajosa. En particular, los valores pueden variar preferiblemente en /- 10 % y seguir garantizando la estabilidad.

También con una variación preferible de los valores de /- 5 %, se mantiene una estabilidad suficiente. Además, también se puede seleccionar una pequeña variación de /- 2,5 %.

Además, ha demostrado ser un valor característico para la estabilidad del vehículo 1 de trabajo la relación entre la distancia vertical Y2 entre el punto central axial del primer eje 5 y el punto índice 15 del asiento y la distancia vertical Y3 entre el punto índice 15 del asiento y la parte inferior del techo de la cabina 16. En el ejemplo de realización elegido, las dimensiones son 1403 mm para la distancia del eje 5 y el punto índice del asiento y 1000 mm para la distancia del punto índice 15 del asiento y la parte inferior del techo de la cabina.

Esto da una relación de 1403 mm / 1000 mm = 1,40.

Las posibilidades mencionadas anteriormente para variar los valores también se cumplen para este valor.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Vehículo (1) de trabajo con

-una unidad motriz (2) que comprende un motor (4) de accionamiento y un primer eje (5) con dos ruedas asociadas (7);

-una unidad (3) de cajón que comprende un cajón (8) para alojar una carga y un segundo eje (6) con dos ruedas asociadas (7); y con

-una articulación (9) dispuesta entre la unidad motriz (2) y la unidad (3) de cajón para acoplar la unidad motriz (2) a la unidad (3) de cajón de manera que la unidad motriz (2) y la unidad (3) de cajón puedan moverse una con respecto a la otra alrededor de al menos un eje vertical Z del vehículo (1) de trabajo;

en donde

-en una posición extendida del vehículo (1) de trabajo, existe una distancia horizontal X entre un punto central axial del eje de rotación del primer eje (5) y un punto central axial del eje de rotación del segundo eje (6);

-una distancia horizontal X2 entre el punto central del primer eje (5) y un centro (10) de gravedad de carga útil del vehículo (1) de trabajo se selecciona de forma que su valor se encuentra en un intervalo de 0,84 X /- 10 %;

-una distancia horizontal X3 entre el punto central del primer eje (5) y el eje vertical Z se elige de forma que esta se encuentra en un intervalo de 0,47 X /- 10 %;caracterizado por que

-una distancia vertical Y1 entre el eje de rotación del primer eje (5) y el eje de rotación de un cigüeñal (14) del motor (4) de accionamiento se selecciona de tal modo que se sitúa en un intervalo de 0,13 X /- 10 %.

2. Vehículo (1) de trabajo según la reivindicación 1,caracterizado por queel vehículo (1) de trabajo presenta un sentido (11) de marcha principal en donde la unidad (3) de cajón sigue a la unidad motriz (2) en el sentido de la marcha.

3. Vehículo (1) de trabajo según reivindicación 1 o 2,caracterizado por que

-está previsto un asiento (12) de vehículo para un operador que está dispuesto de forma giratoria, y por que

-el vehículo (1) de trabajo se puede desplazar tanto en el sentido (11) principal de marcha como en un sentido (13) secundario de marcha en donde la unidad motriz (2) sigue a la unidad (3) de cajón, en donde el asiento del vehículo (12) está orientado en el sentido (13) secundario de marcha en dirección a la unidad (3) de cajón.

4. Vehículo (1) de trabajo según una de las reivindicaciones precedentes,caracterizado por queuna distancia vertical Y2 entre el eje de rotación del primer eje (5) y un punto índice (15) del asiento se elige de tal modo que se sitúa en un intervalo de 0,52 X /- 10 %.

5. Vehículo (1) de trabajo según una de las reivindicaciones precedentes,caracterizado por queel vehículo (1) de trabajo presenta una cabina (16) en donde está dispuesto el asiento (12) del vehículo.

6. Vehículo (1) de trabajo según las reivindicaciones 4 y 5,caracterizado por queuna distancia vertical Y3 entre el punto índice (15) de asiento y la parte inferior del techo de una cabina (16) se selecciona de tal modo que se sitúa en un intervalo de 0,37 X /- 10 %.

7. Vehículo (1) de trabajo según una de las reivindicaciones precedentes,caracterizado por queuna tapa (17) de válvula del motor (4) de accionamiento está situada por encima de una superficie de suelo de la cabina (16).

8. Vehículo (1) de trabajo según la reivindicación 4 o según la reivindicación 4 y una de las reivindicaciones precedentes,caracterizado por queun borde superior (18) del cajón (8) se encuentra por encima del punto índice (15) del asiento en una posición de conducción.

9. Vehículo (1) de trabajo según una de las reivindicaciones precedentes,caracterizado por queel cajón (8) puede pivotar con respecto a la unidad (3) de cajón alrededor de un eje vertical H, en donde una curva envolvente del cajón (8) presenta un diámetro de 1,31 X /- 10 %.