WO2001058711A1 - Eje direccional para acoplamiento de motorruedas en vehiculos - Google Patents

Eje direccional para acoplamiento de motorruedas en vehiculos Download PDF

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Alfonso Ruiz Arana
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K7/0015Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being hydraulic

Definitions

  • the present invention consists of a directional axis for motor-motor coupling in vehicles, having special application in cargo vehicles such as tractors, dumpers, agricultural machinery, trucks, etc. It is an object of the invention to achieve a special configuration of the steering axle to allow a high angle of rotation and without the possibility that the connecting elements for the actuation of the gearmotor of the corresponding wheel are damaged by the friction or twists that usually they happen and they make their replacement necessary.
  • hydraulic-type traction motors are planned in a known way, but with being a system that solves the problem of rotation, since the wheels can rotate a greater angle, other functional problems originate.
  • the hydraulic connection elements that enable the gearmotor to be activated are connected in the central part, in axial arrangement to the transverse axis of the wheels. Therefore, when turning the wheels the desired angle, friction or twisting of the connecting elements can occur, so that they deteriorate prematurely, their replacement being necessary.
  • the transverse axle at whose ends the respective steering and tractor wheels are mounted has the corresponding hydraulic type geared motor mounted through ball joints, although an electric drive system can also be used.
  • Each end of the shaft is connected to the connecting section of the branches of a "U" shaped flange, which carries a corresponding hole.
  • Both branches or wings of the flange are arranged at the top and bottom and have two holes of aligned geometric axes to define the axis of articulation of a kneecap that has a general annular shape with two extensions through which said axis is through.
  • the wheel gearmotor is attached to the annular portion of this kneecap. It also has an extension or lateral arm that is placed parallel to the wheel axle and at the end of which a rod in turn is connected to the steering cylinder.
  • the rods are moved from one side to the other and through the respective arms the rotation of the kneecap takes place with respect to the aforementioned geometric axis, to orient the wheels properly.
  • the geometric axis of articulation of the kneecap with respect to the flange it is embodied in the first by an emerging cylindrical neck of the upper extension thereof, this cylindrical neck being entered through the hole in the wall or upper flange wing.
  • connection is resolved by introducing a solid semi-axle which, fixed to the flange, is introduced through the hole in the lower extension of the patella.
  • the rotation is optimized by the arrangement of bearings both at the top and bottom, there are also seals to prevent impurities from entering.
  • the connecting elements of the gearmotor, hoses if they are of the hydraulic system, or electrical connecting cables of an electric type motor can pass by the axial emptying of said cylindrical neck so that when turning the wheels in the direction of orientation, the aforementioned problems of twisting or rubbing of these elements on the walls of the steering flange do not occur, whereby there is no danger of premature deterioration of the same, as we had indicated previously.
  • Figure 3. It is a section along the cutting line A-A of figure 2.
  • Figure 4. It is a view similar to figure 2 without including gearmotors and wheels.
  • Figure 6. It is a front elevation view of one of the ball joints to which the corresponding gearmotor must be attached.
  • Figure 7. It is a plan view of what is shown in Figure 6.
  • Figure 8.- It is a section along the line C-C of Figure 6.
  • Figure 9. It is a plan view of the coupling of the flange with the ball joint which in turn has the gearmotor mounted.
  • Figure 10. It is a section along the D-D cut line of figure 9.
  • the directional axis for motor-motor coupling in vehicles which the invention proposes, is constituted by the transverse axis 1 to which the wheels 2 are connected, receiving these movement from the gearmotors respective 3 independent for each wheel.
  • the axle 1 mounts at its connecting ends to the wheels 2, two "U” shaped flanges of branches 5 the upper and 6 the lower (see figure 10).
  • the flange 4 has, in the central part of the connecting section of its branches 5 and 6, the hole 7 for connection to the transverse axis 1.
  • the branches 5 and 6 have respective holes aligned 8 and 9.
  • the ball joint 10 articulates the ball joint 10 whose geometry is seen in greater detail in Figures 6, 7 and 8.
  • the ball joint 10 has an annular shape with a cylindrical wall 11 and an inner wall 12 provided with a plurality of peripheral holes 13 for holding the geared motor 3.
  • Two extensions are distinguished 14 and 15, arranged upper and lower, the upper one having an orifice that extends into a cylindrical neck 16 whose geometric axis is aligned with the hole 17 made in the lower extension 15. This geometric axis is referenced with the number 18.
  • the ball joint 10 also has the axial extension 19 laterally which defines a connecting arm articulated with the rod 20 coupled to the steering cylinder 21, thus achieving the change of direction of the wheels 2, as seen in Figures 2 and 4.
  • the rod 20 moves and through the side arm 19 the rotation of the kneecap 10 is made with respect to the geometric axis 18, since said geometric axis 18 is common to the one passing through the holes 8 and 9 of extensions 5 and 6 of flange 4, as clearly seen in Figure 10.
  • a hydraulic actuation system for actuating the wheels 2 is represented, that is to say, by means of hydraulic motor probes, and in this case through the cylindrical neck 16 of the patella 10 the hydraulic hoses or conduits, one of entry and exit of fluid and another for the braking system, but as we said before another type of motorization could be used, such as with an electric motor, in which case the electric cables would have to pass through said neck 16.

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Abstract

Tiene especial aplicación en vehículos de carga tales como tractores, dumpers, maquinaria agrícola, carretillas, etc. El eje direccional (1) incluye a sus extremos sendas bridas (4) en forma de 'U', Las ramas (5, 6) tienen sendos orificios alineados (8, 9) y su eje geométrico (18) es común al que pasa por los semiejes definidos en las zonas extremas de unas extensiones (14, 15) previstas en una rótula (10) a la que queda anclado el motorreductor (3) de giro de la rueda correspondiente. La rótula (10) tiene un brazo lateral (19) conectado al cilindro de dirección (21). El eje geométrico (18) se resuelve superiormente mediante un cuello cilíndrico (16) abierto al interior de la rótula (10), pasante por el orificio (8) de la brida, interponiendo un rodamiento (22). Con esta disposición, por el vaciado axial del cuello cilíndrico (16) de la rótula (10), pueden pasar los latiguillos y otros conductos de acceso al motorreductor y sistema de freno de las ruedas (2), sin sufrir roces ni torceduras que hicieran prematuro su desgaste.

Description

EJE DIRECCIONAL PARA ACOPLAMIENTO DE MOTORRUEDAS
EN VEHÍCULOS OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un eje direccional para acoplamiento de motorruedas en vehículos, teniendo especial aplicación en vehículos de carga tales como tractores, dumpers, maquinaria agrícola, carretillas, etc . Es un objeto de la invención el conseguir una especial configuración del eje de dirección para permitir un ángulo de giro elevado y sin posibilidad de que los elementos de conexión para la actuación del motorreductor de la rueda correspondiente, se deterioren por los roces o torceduras que habitualmente suceden y que hacen necesaria su sustitución.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En los vehículos de carga del tipo de los descritos, se utilizan ejes direccionales con tracción, en los que existen problemas en cuanto al ángulo de giro para orientación de las ruedas. El ángulo de giro de estas ruedas está muy limitado, por lo que es necesario realizar un sinfín de maniobras para dirigir el vehículo en la dirección deseada. Para aquellos casos en los que la velocidad del vehículo es muy pequeña, el único inconveniente, ciertamente importante, es el de las numerosas maniobras que hay que realizar, pero para vehículos de carga en los que la velocidad es algo mayor, el problema se complica en cuanto a la propia estabilidad del vehículo.
Se ha previsto de forma conocida la utilización de motorruedas de tracción de tipo hidráulico, pero con ser un sistema que soluciona el problema del giro, ya que las ruedas pueden girar un mayor ángulo, se originan otros problemas funcionales. En estos casos, los elementos de conexión hidráulicos que permiten activar el motorreductor se conectan en la parte central, en disposición axial al eje transversal de las ruedas. Por ello, al girar las ruedas el ángulo deseado, se pueden producir roces o torceduras de los elementos de conexión, por lo que éstos se deterioran prematuramente, siendo necesaria su sustitución.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En líneas generales, el eje direccional para acoplamiento de motorruedas en vehículos, que constituye el objeto de la invención, elimina el problema anteriormente comentado, al tener la siguiente disposición:
El eje transversal en cuyos extremos se encuentran montadas las respectivas ruedas directrices y tractoras, lleva montado a través de rótulas el correspondiente motorreductor de tipo hidráulico, aunque igualmente puede utilizarse un sistema de accionamiento eléctrico.
Cada extremo del eje está conectado al tramo de unión de las ramas de una brida en forma de "U" , portadora ésta de un orificio correspondiente. Ambas ramas o alas de la brida quedan dispuestas en la parte superior e inferior y poseen sendos orificios de ejes geométricos alineados para definir el eje de articulación de una rótula que presenta una forma general anular con dos extensiones por la que es pasante dicho eje.
A la porción anular de esta rótula queda sujeto el motorreductor de la rueda. Dispone también de una extensión o brazo lateral que se sitúa paralelo al eje de ruedas y en cuyo extremo está articulada una varilla a su vez acoplada al cilindro de dirección. Cuando se actúa sobre el cilindro se desplazan las varillas de uno y otro lado y a través de los respectivos brazos se produce el giro de la rótula respecto al eje geométrico aludido, para orientar las ruedas adecuadamente. Pues bien, el eje geométrico de articulación de la rótula respecto de la brida, está materializado en la primera por un cuello cilindrico emergente de la extensión superior de la misma, siendo entrante este cuello cilindrico por el orificio de la pared o ala superior de la brida. En la parte inferior de estas piezas articuladas se resuelve la conexión mediante la introducción de un semieje macizo que fijado a la brida se introduce por el orificio de la extensión inferior de la rótula. El giro se ve optimizado por la disposición de rodamientos tanto en la parte superior como en la inferior, existiendo también retenes para evitar la entrada de impurezas .
Debido a la especial configuración del semieje superior de la articulación brida-rótula, de estructura tubular abierta, los elementos de conexión del motorreduc- tor, latiguillos si son del sistema hidráulico, o cables eléctricos de conexión de un motor de tipo eléctrico, pueden pasar por el vaciado axial de dicho cuello cilindrico de modo que al girar las ruedas en el sentido de orientación, no se producen los problemas anteriormente mencionados de torceduras o roces de estos elementos sobre las paredes de la brida de dirección, con lo que no existe el peligro de deterioro prematura de los mismos, como habíamos indicado anteriormente.
También es previsible que la situación de la rótula respecto de la brida tenga una disposición invertida a la comentada, es decir, que el cuello cilindrico con la boca de paso de los latiguillos o cables eléctricos, quede situada por la parte inferior en vez de estar en la superior. Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente: BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Figura 1.- Es una vista parcial y en perspectiva de un eje direccional para acomplamiento de motorruedas en vehículos, objeto de la invención. Figura 2.- Es una vista en planta del eje direccional completo, incluyendo los motorreductores de acoplamiento a las ruedas .
Figura 3.- Es una sección por la línea de corte A-A de la figura 2. Figura 4.- Es una vista similar a la figura 2 sin incluir los motorreductores y las ruedas.
Figura 5.- Es una sección por la línea de corte B-B de la figura 4.
Figura 6.- Es una vista en alzado frontal de una de las rótulas a la que ha de quedar acoplado el motorreductor correspondiente.
Figura 7. - Es una vista en planta de lo mostrado en la figura 6.
Figura 8.- Es una sección por la línea de corte C-C de la figura 6.
Figura 9.- Es una vista en planta del acoplamiento de la brida con la rótula que a su vez lleva montado el motorreductor.
Figura 10.- Es una sección por la línea de corte D-D de la figura 9.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, podemos ver cómo el eje direccional para acoplamiento de motorruedas en vehículos, que la invención propone, está constituido por el eje transversal 1 a cuyos extremos están conectadas las ruedas 2, recibiendo éstas movimiento de los motorreductores respectivos 3 independientes para cada rueda.
El eje 1 monta en sus extremos de conexión a las ruedas 2, sendas bridas 4 en forma de "U" de ramas 5 la superior y 6 la inferior (ver la figura 10). La brida 4 posee en la parte central del tramo de unión de sus ramas 5 y 6, el orificio 7 de conexión al eje transversal 1. Las ramas 5 y 6 poseen respectivos orificios alineados 8 y 9. En la brida 4 articula la rótula 10 cuya geometría se ve con mayor detalle en las figuras 6, 7 y 8. La rótula 10 tiene forma anular con una pared cilindrica 11 y una valona interior 12 provista de una pluralidad de orificios periféricos 13 de sujeción del motorreductor 3. Se distinguen dos extensiones 14 y 15, dispuestas superior e inferiormente, teniendo la superior un orificio que se prolonga en un cuello cilindrico 16 cuyo eje geométrico queda alineado con el orificio 17 practicado en la extensión inferior 15. Este eje geométrico está referenciado con el número 18.
La rótula 10 posee además lateralmente la extensión axial 19 que define un brazo de conexión articulada con la varilla 20 acoplada al cilindro de dirección 21, consiquiéndose así el cambio de dirección de las ruedas 2, como se observa en las figuras 2 y 4. Cuando se actúa sobre el cilindro 21, la varilla 20 se desplaza y a través del brazo lateral 19 se realiza el giro de la rótula 10 con respecto al eje geométrico 18, puesto que dicho eje geométrico 18 es común al que pasa por los orificios 8 y 9 de las extensiones 5 y 6 de la brida 4, como se ve claramente en la figura 10.
En esta figura 10 se observa cómo el cuello cilindrico 16 de la rótula 10 es pasante por el orificio 8 de la brida 4, existiendo un rodamiento 22 para optimizar el giro. En la parte inferior del eje geométrico 18, la conexión se realiza en este ejemplo de realización mostrado en las figuras, mediante la tapa de cierre 23 provista de un tetón 24 pasante por los orificios 9 y 17 de ambas piezas 4 y 10. En la figura 8 se ha referenciado con el número 25 un ensanchamiento de la pared del orificio 17 de la extensión inferior 15, al objeto de montar otro rodamiento de la misma forma que existe en la parte superior, habiendo sido representado esquemáticamente este rodamiento en las figuras .
En la figura 10 se ha referenciado con el número 26 un retén situado bajo el rodamiento superior 22 para evitar la entrada de impurezas .
Con esta disposición y en base a que el vaciado axial del cuello cilindrico 16 de la rótula 10 queda libre, los elementos de conexión o latiguillos de actuación de los motorreductores correspondientes de las ruedas 2, pueden pasar axialmente según el eje geométrico 18, con lo que al orientarse las ruedas para el cambio de dirección no se producen los problemas mencionados al principio.
En los dibujos se ha representado un sistema de accionamiento hidráulico de actuación de las ruedas 2, es decir, mediante motorruedas hidráulicas, y en este caso por el cuello cilindrico 16 de la rótula 10 pasarían los latiguillos o conductos hidráulicos, uno de entrada y salida de fluido y otro para el sistema de frenado, pero que como dijimos anteriormente podría emplearse otro tipo de motorización, como por ejemplo con un motor eléctrico, en cuyo caso tendrían que pasar por dicho cuello 16 los cables eléctricos.

Claims

REIVINDICACIONES 1.- EJE DIRECCIONAL PARA ACOPLAMIENTO DE MOTORRUEDAS EN VEHÍCULOS y en particular vehículos de carga como tractores, dumpers, maquinaria agrícola, carretillas, etc., permitiéndose un ángulo de giro elevado para la orientación de las ruedas directrices, caracterizado porque incluye, a cada lado, una brida (4) en forma de "U" conectada al respectivo extremo del eje (1) de ruedas (2) a través de un orificio central (7), teniendo ambas ramas (5, 6) superior (5) e inferior (6), sendos orificios (8, 9) alineados según el eje (18) de giro direccional de una rótula (10) de forma anular con dos extensiones (14, 15) superior (14) e inferior (15) atravesadas por el eje (18) de giro direccional citado, existiendo una prolongación lateral o brazo (19) de dirección axial a dicha forma anular de la rótula (10), al extremo del cual queda articulada una varilla (20) conectada al cilindro hidráulico (21) de dirección; habiéndose previsto que a la zona anular (12) de la rótula (10) quede fijado el conjunto motorreductor (3) de la rueda (2) respectiva y que una de las extensiones (14, 15) de la misma, posea un orificio concéntrico al eje de articulación (18) ó de giro de la rótula (10), con un cuello cilindrico (16) que se acopla al orificio (8) de la brida (4), mientras que en la otra extensión (15, 14) la articulación se consiga mediante un tetón (24), interponiendo en ambos casos rodamientos (22); todo en orden a que los latiguillos de accionamiento del conjunto motorreductor hidráulico (3), ó los cables de conexión de un motor eléctrico, dependiendo del tipo de accionamiento utilizado, pasen por dicho cuello cilindrico (16) para no interferir en el giro de ruedas (2) .
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