ES2227034T3 - Sistema de direccion de ruedas delanteras para vehiculos a motor de tres o cuatro ruedas. - Google Patents
Sistema de direccion de ruedas delanteras para vehiculos a motor de tres o cuatro ruedas.Info
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Abstract
Un sistema de dirección de rueda delantera (50) para vehículos automóviles con tres y cuatro ruedas (10) que tienen ruedas de dirección delanteras derecha e izquierda (48, 48) controladas por un eje de dirección (51) montado rotativamente en un tubo delantero (23) de un bastidor de carrocería de vehículo (20), donde un vástago de dirección (54) está dispuesto debajo del eje de dirección desviado del eje de dirección (51), el vástago de dirección (54) está conectado al eje de dirección (51) mediante un mecanismo articulado (53), y las ruedas delanteras derecha e izquierda están conectadas al vástago de dirección (54) mediante bielas derecha e izquierda (66, 66) y brazos de dirección derecho e izquierdo (46a, 46a), caracterizado porque el mecanismo articulado (53) está formado por una articulación superior (56) conectada en un extremo a un elemento de conexión (52) del eje de dirección (51) por medio de un primer pasador de conexión (55) de manera que sea capaz de movimiento oscilante ascendente y descendente, una articulación inferior (58) conectada en un extremo al extremo superior del vástago de dirección (54) por medio de un segundo pasador de conexión (57) de manera que sea capaz de movimiento oscilante ascendente y descendente, y un acoplamiento universal (59) para acoplar la articulación superior (56) y la articulación inferior (58), de manera que el eje de dirección (51) esté dispuesto entre el vástago de dirección (54) y el acoplamiento universal (59) en la posición neutra del eje de dirección (51) cuando el mecanismo articulado (53) se ve en la dirección axial del eje de dirección (51).
Description
Sistema de dirección de ruedas delanteras para
vehículos a motor de tres o cuatro ruedas.
La presente invención se refiere a un sistema de
dirección de rueda delantera para vehículos automóviles de tres y
cuatro ruedas para dirigir las ruedas delanteras derecha e
izquierda.
Los vehículos automóviles de tres o cuatro ruedas
tienen un sistema de dirección de rueda delantera en el que la
proporción del ángulo dirigido de la rueda delantera es variable con
respecto al ángulo de dirección del manillar de dirección. Uno de
los sistemas conocidos de dirección de rueda delantera de este tipo
es, por ejemplo, "APARATO DE VARIACIÓN DE LA RELACIÓN DEL ÁNGULO
DEL TIMÓN" presentado en la Publicación de la Solicitud de
Patente japonesa no examinada número 0115442/1994 (denominada más
adelante técnica relacionada).
La técnica relacionada antes descrita, como se
representa en la figura 1 y la figura 2 de dicha publicación, está
construida de tal manera que, dirigiendo el volante 4 (los números
de referencia aquí indicados son los mismos que los indicados en la
publicación), la fuerza de dirección se transmite al volante 30
mediante la ruta del eje de dirección 3, el mecanismo de rosca de
bolas 12, el elemento de tuerca de conversión 7, el brazo 17, el
elemento de palanca 16, la porción cilíndrica 19, la porción de eje
18, el primer engranaje 21, el segundo engranaje 26, el piñón 27, el
engranaje de cremallera 29, el eje de cremallera 28, la biela, y el
brazo de dirección para girar la rueda dirigida 30.
En la técnica relacionada antes descrita, como se
representa en la figura 4 y la figura 9, el primer engranaje 21 y el
segundo engranaje 26 son engranajes elípticos. Los medios de
variación de la relación del ángulo de dirección incluyendo dichos
engranajes primero y segundo 21, 26 tienen una propiedad de relación
no lineal de ángulo de dirección en la que el ángulo dirigido de la
rueda dirigida 30 es pequeño en la región donde el ángulo de
dirección del volante 4 es pequeño, y el ángulo dirigido aumenta con
el ángulo de dirección.
En la técnica relacionada antes descrita, los
engranajes primero y segundo 21, 26 que constituyen medios de
variación de la relación del ángulo de dirección son engranajes
elípticos que tienen una configuración compleja, que puede aumentar
el costo. Además, para garantizar una operación más estable de los
medios de variación de la relación del ángulo de dirección,
preferiblemente, los medios de variación de la relación del ángulo
de dirección se contienen en la carcasa 1. La carcasa 1 se contempla
para garantizar la propiedad de cierre hermético en sus porciones de
entrada y salida. Por lo tanto, el empleo del engranaje elíptico
puede originar un aumento del costo del aparato de variación de
relación del ángulo de
dirección.
dirección.
US 4 749 205 A como el documento genérico
describe un sistema de dirección de rueda delantera para vehículos
automóviles de cuatro ruedas que tienen ruedas delanteras derecha e
izquierda controladas por un eje de dirección montado rotativamente
en un tubo delantero de un bastidor de carrocería de
vehículo,
donde:
donde:
- -
- un vástago de dirección está dispuesto debajo del eje de dirección y desviado del eje de dirección,
- -
- el vástago de dirección está conectado al eje de dirección mediante un mecanismo articulado, y
- -
- las ruedas delanteras derecha e izquierda están conectadas al vástago de dirección mediante bielas derecha e izquierda y brazos de dirección derecho e izquierdo.
FR 2 491 650 describe un sistema de dirección de
rueda delantera con las características genéricas. Aquí, las bielas
están conectadas mediante una palanca de dos brazos con una manivela
montada en el eje de dirección. El brazo acoplado con las bielas es
más corto que el brazo acoplado con la manivela para variar la
relación de transmisión del sistema de dirección en base a la
posición del eje de dirección.
DE 37 28593 A1 se refiere a un dispositivo de
dirección de rueda trasera conectado con el dispositivo de dirección
de rueda delantera mediante un mecanismo articulado de tal manera
que cuando aumenta el ángulo de dirección de rueda delantera, se
reduce el ángulo de dirección de rueda trasera.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es simplificar la construcción de los medios de variación
de la relación del ángulo de dirección para disminuir el costo del
sistema de dirección de rueda delantera para vehículos automóviles
con tres y cuatro ruedas.
Para lograr el objeto antes descrito, la presente
invención reivindicada en la reivindicación 1 es un sistema de
dirección de rueda delantera para vehículos automóviles con tres y
cuatro ruedas que tiene ruedas de dirección delanteras derecha e
izquierda controladas por un eje de dirección montado rotativamente
en un tubo delantero de un bastidor de carrocería de vehículo, donde
un vástago de dirección está dispuesto debajo del eje de dirección
desviado del eje de dirección, el vástago de dirección está
conectado al eje de dirección mediante un mecanismo articulado, y
las ruedas delanteras derecha e izquierda están conectadas al
vástago de dirección mediante bielas derecha e izquierda y brazos de
dirección derecho e izquierdo, caracterizado porque el mecanismo
articulado está formado por una articulación superior conectada en
un extremo a un elemento de conexión del eje de dirección por medio
de un primer pasador de conexión de manera que sea capaz de
movimiento oscilante ascendente y descendente, una articulación
inferior conectada en un extremo al extremo superior del vástago de
dirección por medio de un segundo pasador de conexión de manera que
sea capaz de movimiento oscilante ascendente y descendente, y un
acoplamiento universal para acoplar la articulación superior y la
articulación inferior, de manera que el eje de dirección esté
dispuesto entre el vástago de dirección y el acoplamiento universal
en la posición neutra del eje de dirección cuando el mecanismo
articulado se ve en la dirección axial del eje de dirección.
Cuando el mecanismo articulado se ve en la
dirección axial del eje de dirección, cuando el ángulo de dirección
del eje de dirección es cero, el centro del eje de dirección, el
acoplamiento universal, y el centro del vástago de dirección están
alineados. Según se ve desde el lado de la carrocería de vehículo en
la dirección en ángulo recto con esta línea, la proporción de la
distancia desde el acoplamiento universal al centro del vástago de
dirección con respecto a la distancia desde el centro del eje de
dirección al acoplamiento universal varía según el ángulo de
dirección del eje de dirección. En consecuencia, la proporción del
ángulo dirigido de la rueda delantera con respecto al ángulo de
dirección del eje de dirección (relación de ángulo de dirección)
varía según el ángulo de dirección del eje de dirección. De esta
forma, el mecanismo articulado tiene la función de variar la
relación de ángulo de dirección, denominada una función de variación
de la relación del ángulo de dirección. Puesto que el mecanismo que
realiza la relación de acción de variación de ángulo de dirección es
un mecanismo articulado, se puede lograr una construcción sumamente
simple.
Como se ha descrito anteriormente, la presente
invención tiene las ventajas siguientes.
La invención reivindicada en la reivindicación 1
se puede construir de manera que el mecanismo articulado realice la
función de variación de la relación del ángulo de dirección
disponiendo el vástago de dirección debajo del eje de dirección
desviado del eje de dirección, conectando el vástago de dirección al
eje de dirección mediante el mecanismo articulado, construyendo el
mecanismo articulado de una articulación superior, una articulación
inferior, y un acoplamiento universal que conecta dichas
articulaciones superior e inferior de manera que el eje de dirección
se coloque entre el vástago de dirección y el acoplamiento universal
cuando el mecanismo articulado se ve en la dirección del eje
geométrico del eje de dirección.
Por lo tanto, los medios de variación de la
relación del ángulo de dirección se pueden hacer en una construcción
considerablemente simple, y no es necesario almacenar los medios de
variación de la relación del ángulo de dirección en la carcasa. Por
lo tanto, se puede reducir el costo del sistema de dirección de
rueda delantera para los vehículos automóviles de tres y cuatro
ruedas.
Ahora se describirá una realización de la
presente invención con referencia a los dibujos.
La figura 1 una vista lateral izquierda de un
vehículo automóvil de cuatro ruedas según la presente invención.
La figura 2 es una vista lateral izquierda del
bastidor de carrocería de vehículo según la presente invención.
La figura 3 es una vista lateral izquierda de la
porción delantera de un vehículo automóvil de cuatro ruedas según la
presente invención.
La figura 4 es una vista en planta que representa
una porción principal de un vehículo automóvil de cuatro ruedas
según la presente invención.
La figura 5 es una vista en perspectiva de la
porción principal de la porción delantera de un vehículo automóvil
de cuatro ruedas según la presente invención.
La figura 6 es un diagrama de bloques y operación
del sistema de dirección de rueda delantera según la presente
invención.
La figura 7 es un dibujo de operación del sistema
de dirección de rueda delantera según la presente invención (parte
1).
La figura 8 es un dibujo de operación del sistema
de dirección de rueda delantera según la presente invención (parte
2).
La figura 9 es una vista en sección transversal
que muestra la región alrededor del eje de dirección y el mecanismo
regulador según la presente invención.
La figura 10 es un dibujo que muestra un ejemplo
de montaje del eje de dirección según la presente invención (parte
1).
La figura 11 es un dibujo que muestra un ejemplo
de montaje del eje de dirección según la presente invención (parte
2).
La figura 12 es un dibujo que muestra un ejemplo
de montaje del eje de dirección según la presente invención (parte
3).
El término "delantero", "trasero",
"izquierdo", "derecho", "superior" e "inferior"
significan las direcciones según las ve el conductor. Las figuras se
deberán ver de manera que los números de referencia se puedan ver en
la dirección correcta.
La figura 1 es una vista lateral izquierda del
vehículo automóvil de cuatro ruedas según la presente invención.
El vehículo automóvil de cuatro ruedas 10 es un
vehículo automóvil de cuatro ruedas tipo scooter construido de tal
manera que una plataforma de suelo bajo generalmente horizontal 26
esté montada en la porción superior media del bastidor de carrocería
de vehículo 20, una suspensión de rueda delantera 40 y un sistema de
dirección de rueda delantera 50 están montados en la porción
delantera del bastidor de carrocería de vehículo 20, una suspensión
de rueda trasera 90 está montada en la porción trasera del bastidor
de carrocería de vehículo 20, y un asiento 101 está montado en la
porción superior trasera del bastidor de carrocería de vehículo
20.
La suspensión trasera 90 se construye de tal
manera que la unidad de potencia oscilante 91 esté conectada a la
porción trasera de bastidor 24 de manera que sea capaz de movimiento
basculante y oscilante ascendente y descendente, y las ruedas
traseras 92 están montadas rotativamente en la unidad de potencia
91. El término "basculante" significa un movimiento tal que la
unidad de potencia 91 gire alrededor del centro longitudinal de la
carrocería del vehículo automóvil de cuatro ruedas 10 (a lo largo
del centro de la dirección de la anchura del vehículo) con respecto
al bastidor de carrocería de vehículo 20. La unidad de potencia 91
incluye un motor, y un mecanismo transmisor para transmitir la
potencia del motor a las ruedas traseras 92 integradas como una
unidad única.
La porción trasera de bastidor 24 está formada
por un bastidor trasero 95 que se extiende en la dirección superior
trasera, del que se suspende la porción trasera de la unidad de
potencia 91 mediante el amortiguador trasero 96.
El vehículo automóvil de cuatro ruedas 10 se
construye de tal manera que una rejilla embellecedora 104 montada en
la porción delantera del tubo delantero 23 mediante un soporte 103,
un parabrisas 105 que se alza hacia arriba desde la rejilla
embellecedora 104, el extremo delantero del techo 106 está montado
en el extremo superior del parabrisas 105, un espárrago de soporte
de techo o pilar 107 se alza hacia arriba desde la porción trasera
del bastidor de carrocería de vehículo 20, y la porción trasera de
extremo del techo 106 está montada en la porción de soporte 107a en
el extremo superior del pilar 107.
En la figura, el número de referencia 111 designa
un parachoques, 112 designa un faro, 113 designa un
limpiaparabrisas, 114 designa una cubierta delantera, 115 designa
una cubierta de manillar, 116 designa un protector de pierna para
cubrir las piernas del conductor, 117 designa un compartimiento
portaobjetos, y 118 designa una cubierta trasera.
La figura 2 es una vista lateral izquierda del
bastidor de carrocería de vehículo según la presente invención.
El bastidor de vehículo 20 se hace de aleación de
aluminio fundida incluyendo una porción de bastidor central 21 de un
cuerpo de bastidor generalmente horizontal, una porción delantera de
bastidor (poste de tubo delantero) 22 que se alza hacia arriba de la
porción delantera de la porción de bastidor central 21, el tubo
delantero 23 dispuesto en la punta de la porción delantera de
bastidor 22, y la porción trasera de bastidor 24 que se alza hacia
arriba de la porción trasera de la porción de bastidor central 21.
La porción de bastidor central 21 sirve para soportar la plataforma
de suelo 26 (véase la figura 1).
La figura 3 es una vista lateral izquierda de la
porción delantera del vehículo automóvil de cuatro ruedas según la
presente invención mostrando la porción delantera de un bastidor de
carrocería de vehículo 20, una suspensión de rueda delantera 40, y
un sistema de dirección de rueda delantera 50.
El bastidor de carrocería de vehículo 20 se
construye montando soltablemente la porción trasera del bastidor
delantero 30 a la porción delantera de montaje 21a de la porción
delantera de la porción de bastidor central 21 y la porción
delantera de montaje 22a de la porción delantera de la porción
delantera de bastidor 22 por medio de tornillos 27, 28.
El bastidor delantero 30 es una pieza moldeada
integral incluyendo una porción de montaje de brazo 31 y una porción
de conexión de amortiguador 32 y un soporte de dirección 33.
La suspensión de rueda delantera 40 se construye
montando un brazo oscilante 42 montado en la porción de montaje de
brazo 31 del bastidor delantero 30 por medio de un eje de pivote 41
de manera que sea capaz de movimiento oscilante ascendente y
descendente, y un brazo oscilante 42 está suspendido de la porción
de conexión de amortiguador 32 del bastidor delantero 30 por medio
de un amortiguador delantero 43. Los números de referencia 44, 44
designan tornillos de conexión de amortiguador.
El sistema de dirección de rueda delantera 50 se
caracteriza por las construcciones mostradas en (1) y (2) a
continuación;
(1) La construcción en la que el eje de dirección
51 está montado en el tubo delantero 23 de manera que sea capaz de
rotación pero no de movimiento axial, y el vástago de dirección 54
diferente del eje de dirección 51 (el segundo eje de dirección) está
conectado al elemento de conexión 52 situado en el extremo inferior
del eje de dirección 51 mediante un mecanismo articulado 53;
(2) La construcción en la que el tubo delantero
23 está provisto de un mecanismo regulador de dirección 70 para
desplazar la línea central A1 del eje de dirección 51 con respecto a
la línea central del tubo delantero 23. El mecanismo regulador de
dirección 70 se describirá más tarde.
El mecanismo articulado 53 tiene forma de C
angular que se puede curvar libremente en la dirección vertical, y
la porción de conexión 59A que enlaza las articulaciones superior e
inferior 56, 58 y que forma la articulación angular en forma de C, o
el acoplamiento universal 59, mira hacia la parte delantera.
Más específicamente, el mecanismo articulado 53
incluye (1) una articulación superior 56 conectada en un extremo al
elemento de conexión 52 del eje de dirección 51 por medio de un
primer pasador de conexión 55 de manera que sea capaz de movimiento
oscilante ascendente y descendente, (2) una articulación inferior 58
conectada en un extremo al extremo superior del vástago de dirección
54 por medio de un segundo pasador de conexión 57 de manera que sea
capaz de movimiento oscilante ascendente y descendente, y (3) un
acoplamiento universal 59 que conecta los otros extremos de las
articulaciones superior e inferior 56, 58, o entre las
articulaciones superior e inferior 56, 58, de manera que sea capaz
de movimiento oscilante ascendente y descendente. el acoplamiento
universal 59 es, por ejemplo, una articulación de rótula. El número
y signo de referencia 59a designa una bola para la articulación de
rótula, y el número de referencia 59b es un brazo de conexión de la
articulación de rótula.
En tal sistema de dirección de rueda delantera
50, el vástago de dirección 54 está dispuesto en la posición
desviada hacia atrás del eje de dirección 51, y el eje de dirección
51 está dispuesto entre el vástago de dirección 54 y el acoplamiento
universal 59 cuando el mecanismo articulado 53 se ve en la dirección
del eje geométrico del eje de dirección, o en la dirección
representada con la flecha LO.
El soporte de dirección 33 está formado por un
agujero pasante 33a que se extiende en la dirección vertical a su
través para que pueda pasar el vástago de dirección 54.
El bastidor delantero 30 se construye de tal
manera que la chapa superior 61 y la chapa inferior 63 se montan en
la parte superior y en la inferior del soporte de dirección 33. La
chapa superior 61 incluye un primer cojinete 62, y la chapa inferior
63 incluye un segundo cojinete 64. El bastidor delantero 30 de tal
construcción puede soportar el vástago de dirección 54 mediante los
cojinetes primero y segundo 62, 64 de manera que sea capaz de
rotación, pero no de movimiento axial.
La figura 4 es una vista en planta de la porción
principal del vehículo automóvil de cuatro ruedas según la presente
invención mostrando un vehículo automóvil de cuatro ruedas 10
incluyendo dos ruedas delanteras derecha e izquierda 48, 48 y dos
ruedas traseras derecha e izquierda 92, 92. Para facilitar la
comprensión de la descripción, no se representan el asiento 101 y el
techo 106 representado en la figura 1, y el bastidor delantero 30
representado en la figura 3.
La suspensión de rueda delantera 40 se construye
de tal manera que los bloques de soporte de eje de rueda 46, 46 se
monten en las porciones de punta de los brazos oscilantes derecho e
izquierdo 42, 42 por medio de pivotes de dirección 45, 45 de modo
que sean capaces de movimiento oscilante hacia la derecha y hacia la
izquierda, y las ruedas delanteras 48, 48 se montan en los bloques
de soporte de eje de rueda 46, 46 por medio de ejes de rueda 47, 47
de manera que sean capaces de rotación.
Además, el sistema de dirección de los vehículos
automóviles de cuatro ruedas 10 es, por ejemplo, una dirección
Ackerman (mecanismo articulado Ackerman).
Más específicamente, el sistema de dirección de
rueda delantera 50 se construye de tal manera que las bielas
izquierda y derecha 66, 66 estén conectadas al extremo inferior del
vástago de dirección 54 mediante la porción de conexión de biela 65,
y los brazos de dirección 46a, 46a de los bloques de soporte de eje
de rueda 46, 46 están conectados a la punta de las bielas 66,
66.
La figura 5 es una vista en perspectiva de la
porción principal de la porción delantera del vehículo automóvil de
cuatro ruedas según la presente invención mostrando una suspensión
de rueda delantera 40 y un sistema de dirección de rueda delantera
50.
El manillar de dirección 67 montado en el extremo
superior del eje de dirección 51 es un manillar de barra. Dirigiendo
el manillar de dirección 67, las ruedas delanteras 48, 48 se pueden
girar mediante el eje de dirección 51, el mecanismo articulado 53, y
el vástago de dirección 54.
Las figuras 6(a) y (b) son diagramas de
bloques y operación del sistema de dirección de rueda delantera
según la presente invención. (a) es una vista lateral izquierda que
muestra la porción alrededor del mecanismo articulado 53 en el
sistema de dirección de rueda delantera 50. El sistema de dirección
de rueda delantera 50 asume las posiciones siguientes (1) a (3)
cuando se observa en la dirección de la línea central A1 del eje de
dirección 51, o en la dirección de la flecha b.
(1) El centro B1 del acoplamiento universal 59
está dispuesto en la posición desviada hacia adelante la cantidad S1
con respecto a la línea central A1 del eje de dirección 51.
(2) El centro C1 del segundo pasador de conexión
57 está dispuesto en la posición desviada hacia atrás la cantidad S2
con respecto al centro B1 del acoplamiento universal 59. El centro
C1 pasa por la línea central del vástago de dirección 54. Por lo
tanto, C1 también es la línea central del vástago de dirección
54.
(3) El centro D1 del primer pasador de conexión
55 está dispuesto en la posición desviada hacia adelante la cantidad
S3 con respecto a la línea central A1 del eje de dirección 51.
(4) La relación entre las respectivas cantidades
de desviación S1, S2 y S3 es tal que la cantidad de desviación S3 se
establezca al valor mayor que la cantidad de desviación S1, y la
cantidad de desviación S2 se establece al valor mayor que la
cantidad de desviación S3 (S1<S3<S2).
Además, el sistema de dirección de rueda
delantera 50 se construye de tal manera que, como se representa en
(a), el centro D1 del primer pasador de conexión 55 está dispuesto
debajo del eje de dirección 51, el centro C1 del segundo pasador de
conexión 57 está dispuesto debajo del centro D1, y el centro B1 del
acoplamiento universal 59 está dispuesto debajo del centro C1.
La línea central C1 del vástago de dirección 54
no es paralela a la línea central A1. En otros términos, el vástago
de dirección 54 se extiende desde el centro C1 del segundo pasador
de conexión 57 hacia la parte delantera inferior, y simultáneamente
se inclina ligeramente en la dirección de alejamiento hacia atrás de
la línea central A1 correspondientemente.
(b) es un diagrama de configuración del mecanismo
articulado 53 representado en (a) cuando se observa en la dirección
representada con la flecha b. En la figura 6 y la figura 7 que se
describirán más adelante, la línea central A1 del eje de dirección
51 representado en (a) anterior se denomina "punto A1", el
centro B1 del acoplamiento universal 59 se denomina "punto B1",
el centro C1 del segundo pasador de conexión 57 se denomina "punto
C1", y el centro D1 del primer pasador de conexión 55 se denomina
"punto D1".
(b) muestra que cuando el ángulo de dirección del
eje de dirección 51 es cero, o está en el estado neutro, el punto
A1, el punto B1, el punto C1 y el punto D1 se alinean en el centro
C1 de la carrocería de vehículo.
Se describirá la operación general del sistema de
dirección de rueda delantera 50. Cuando la articulación superior 56
se gira hacia la derecha desde el estado neutro el ángulo á por
medio del eje de dirección 51, el punto B1 se desplaza al punto BR.
En consecuencia, la articulación inferior 58 y el vástago de
dirección 54 se hacen girar hacia la derecha alrededor del punto C1
el ángulo \beta. Mientras que cuando la articulación superior 56
se gira hacia la izquierda el ángulo \alpha, el punto B1 se
desplaza al punto BL. La articulación inferior 58 y el vástago de
dirección 54 giran hacia la izquierda alrededor del punto C1 el
ángulo \beta. El ángulo \beta es menor que el ángulo \alpha
(\alpha > \beta).
La operación precisa y detallada del sistema de
dirección de rueda delantera 50 se describirá a continuación en
unión con la figura 7.
Las figuras 7(a), (b) son dibujos de
operación (parte 1) del sistema de dirección de rueda delantera
según la presente invención, donde (a) es una vista lateral que
representa el entorno del mecanismo articulado 53, y (b) es una
vista en planta de (a) cuando se observa en la dirección de la línea
central A1 del eje de dirección 51.
Cuando el ángulo de dirección del eje de
dirección 51 es cero, o está en el estado neutro, el punto A1, el
punto B1, el punto C1, y el punto D1 se alinean en el centro C1 de
la carrocería de vehículo representado en (b) (en la línea que pasa
por el ángulo 0º y 180º).
Cuando el eje de dirección 51 se gira hacia la
derecha en la figura desde esta posición neutra, el centro del
primer pasador de conexión 55 se mueve a lo largo del recorrido de
oscilación R1 alrededor del punto A1 desde el punto D1 a través del
punto D2, el punto D3, y el punto D4 al punto D5. Simultáneamente,
el centro del acoplamiento universal 59 se desplaza a lo largo del
recorrido de oscilación R2 desde el punto B1 a través del punto B2,
el punto B3, y el punto B4 al punto B5. En otros términos, cuando el
centro del primer pasador de conexión 55 se desplaza desde el punto
D1 al punto D2, el centro del acoplamiento universal 59 se desplaza
desde el punto B1 al punto B2, e igualmente, cuando el primero se
desplaza al punto D3, éste último se desplaza al punto B3, cuando el
primero se desplaza al punto D4, éste último se desplaza al punto
B4, y cuando el primero se desplaza al punto D5, éste último se
desplaza al punto B5.
Por ejemplo, la articulación superior 56 se gira
(dirige) hacia la derecha en la figura desde 0º el ángulo \alpha
por medio del eje de dirección 51, el centro del primer pasador de
conexión 55 se desplaza del punto D1 al punto D3. Simultáneamente,
el centro del acoplamiento universal 59 se desplaza del punto B1 al
punto B3. Como consecuencia, la articulación inferior 58 rota (gira)
junto con el vástago de dirección 54 el ángulo \beta
correspondiente al desplazamiento del punto B1 al punto B3. El
ángulo \alpha es un ángulo de dirección del eje de dirección 51 y
el ángulo \beta es un ángulo de rotación del vástago de dirección
54.
Además, cuando el ángulo de dirección del eje de
dirección 51 es 180º, el ángulo de rotación del vástago de dirección
54 también es 180º.
Puesto que el eje de dirección 51 está dispuesto
entre el vástago de dirección 54 y el acoplamiento universal 59, el
ángulo de rotación \beta es menor que el ángulo de dirección
\alpha (\alpha > \beta).
Por lo tanto, la fuerza de dirección aplicada por
el eje de dirección 51 es menor que en el caso en el que el punto A1
coincide con el punto C1.
La proporción del ángulo de rotación \beta con
respecto al ángulo de dirección \alpha, o la relación de ángulo de
dirección, varía con la proporción X de la cantidad de desviación S2
(relación de articulación de dirección X) con respecto a la cantidad
de desviación S1 representada en la figura 6.
Como ya es evidente, los respectivos recorridos
de oscilación R1, R2 representados en la figura (a) por las líneas
gruesas representan la proyección de los recorridos de oscilación
R1, R2 representadas en (b) respectivamente. En otros términos,
cuando el sistema de dirección de rueda delantera 50 se ve desde el
lado como en (a), el centro del acoplamiento universal 59 se
desplaza a lo largo del recorrido de oscilación R2 según la
variación del ángulo de dirección.
Cuando el ángulo de dirección es 0º, el centro
del acoplamiento universal 59 reside en la posición del punto B1 en
el recorrido de oscilación R2 en (a). La cantidad de desviación del
centro del acoplamiento universal 59 con respecto a la línea central
A1 del eje de dirección 51 es entonces el valor máximo S1 (véase la
figura 6). Después, la cantidad de desviación disminuye con el
aumento del ángulo de dirección.
Por otra parte, la cantidad de desviación del
centro del acoplamiento universal 59 con respecto al punto C1 es el
valor máximo S2 (véase la figura 6) cuando el ángulo de dirección es
0º. Después, la cantidad de desviación disminuye con el aumento del
ángulo de dirección. Sin embargo, puesto que el punto C1 está
dispuesto detrás de la línea central A1 del eje de dirección 51, la
magnitud de la reducción de la cantidad de desviación S2 en
asociación con el aumento del ángulo de dirección es menor que la
magnitud de la reducción de la cantidad de desviación S1.
Como resultado, la proporción de la cantidad de
desviación S2 con respecto a la cantidad de desviación S1 aumenta
con el aumento del ángulo de dirección.
Como es evidente por la descripción anterior, en
(a) la proporción de la distancia del acoplamiento universal 59 al
centro del vástago de dirección 54 (la cantidad de desviación S2
antes descrita) con respecto a la distancia de la línea central A1
del eje de dirección 51 al acoplamiento universal 59 (la cantidad de
desviación antes descrita S1) varía según el ángulo de dirección del
eje de dirección 51. Como consecuencia, la proporción del ángulo
dirigido de la rueda delantera con respecto al ángulo de dirección
del eje de dirección 51 (relación de ángulo de dirección) varía
según el ángulo de dirección del eje de dirección 51. De esta forma,
el mecanismo articulado 53 tiene la función de variar la relación de
ángulo de dirección, denominada función de variación de la relación
del ángulo de dirección. Puesto que el mecanismo que realiza una
función de variación de la relación del ángulo de dirección es un
mecanismo articulado 53, la estructura es sumamente simple.
Las figuras 8(a), (b) son dibujos de
operación (parte 2) del sistema de dirección de rueda delantera
según la presente invención. (a) es una vista diagramática en planta
de la porción delantera del vehículo automóvil de cuatro ruedas
mostrando un estado en el que el vehículo automóvil de cuatro ruedas
está en una operación de viraje. El ángulo de rotación de la rueda
delantera que sale al virar (rueda exterior) es \thetao y el
ángulo de rotación de la rueda delantera que entra al virar (rueda
interior) es \thetai cuando el ángulo de dirección del manillar de
dirección del tipo de barra es \alpha. Dado que se emplea una
dirección Ackerman en el sistema de dirección de rueda delantera, el
ángulo de rotación \thetao de la rueda exterior es menor que el
ángulo de rotación \thetai de la rueda interior (\thetao <
\thetai).
(b) es un diagrama característico de la relación
de ángulo de dirección para el sistema de dirección de rueda
delantera representado en (a), donde el eje horizontal representa el
ángulo de dirección \alpha del manillar de dirección, y el eje
vertical representa el ángulo de rotación \thetao de la rueda
exterior.
En la figura, la línea gruesa con puntos sólidos
es una curva característica de la relación de ángulo de dirección
del ejemplo comparativo, que tiene una característica general no
lineal cuando no se dispone un mecanismo articulado en la sección
media del eje de dirección.
La línea fina con puntos huecos es una curva
característica de la relación de ángulo de dirección de la presente
invención, que tiene una característica no lineal en el caso de que
el vástago de dirección esté conectado al eje de dirección mediante
un mecanismo articulado. Sin embargo, la característica de la
presente invención muestra el caso en el que la relación de
articulación de dirección X representada en la figura 6 anterior
(X=S2/S1) se establece a 1,8.
La curva característica de la relación de ángulo
de dirección del ejemplo comparativo exhibe una curva convexa
inclinada hacia arriba. La curva del ejemplo comparativo tiene una
inclinación pronunciada en el rango en que el ángulo de dirección
\alpha del manillar de dirección no es aproximadamente superior a
40º, y una inclinación lenta en el rango de más de 40º.
Por otra parte, la curva característica de la
relación de ángulo de dirección de la presente invención exhibe una
curva cóncava inclinada hacia arriba. La curva de la presente
invención tiene una inclinación lenta (incremento gradual) en el
rango en que el ángulo de dirección \alpha del manillar de
dirección es aproximadamente no superior a 40º, y una inclinación
pronunciada en el rango de más de aproximadamente 40º.
Según esta figura, cuando el ángulo de dirección
\alpha excede de aproximadamente 52º, la curva característica de
la relación de ángulo de dirección de la presente invención cruza
por encima de la curva característica de la relación de ángulo de
dirección del ejemplo comparativo. En otros términos, la proporción
St del ángulo de rotación \thetao de la rueda exterior con
respecto al ángulo de dirección \alpha del manillar de dirección
(relación de ángulo de dirección St) es tal que el caso de la
presente invención pasa por debajo del caso del ejemplo comparativo
en el rango en que el ángulo de dirección \alpha es
aproximadamente no superior a 52º, y excede en el rango de más de
aproximadamente 52ºC. Como consecuencia, el ángulo de rotación
\thetao de la rueda exterior cuando el ángulo de dirección
\alpha no superior a aproximadamente 52º es menor en el caso de la
presente invención que el caso del ejemplo comparativo. Puesto que
la relación de ángulo de dirección St es menor en la presente
invención, la fuerza de dirección del manillar de dirección puede
ser correspondientemente menor.
Este punto se describirá más específicamente. Por
ejemplo, cuando la rueda exterior se hace girar el ángulo de
rotación \thetao = 12º, el ángulo de rotación á del ejemplo
comparativo es 22º, mientras que el ángulo de rotación \alpha de
la presente invención es 30º, que es mayor que el caso del ejemplo
comparativo. De esta forma, en la relación donde el ángulo de
dirección \alpha no es superior a aproximadamente 52º, el ángulo
de dirección \alpha necesario para girar la rueda exterior un
cierto ángulo de rotación \thetao es mayor en la presente
invención que en el ejemplo comparativo. Por lo tanto, una fuerza de
dirección del manillar de dirección puede ser correspondientemente
menor en la presente invención. Por lo tanto, en el rango en que el
ángulo de dirección \alpha no es superior a aproximadamente 52º,
se puede reducir la fuerza de dirección del manillar de dirección
para virar el vehículo automóvil de cuatro ruedas.
Por consiguiente, cuando el manillar de dirección
está aproximadamente en la posición neutra, la proporción del ángulo
de rotación \thetao, \thetai de la rueda delantera con respecto
al ángulo de dirección \alpha del manillar de dirección, en otros
términos, la respuesta del manillar puede ser relativamente
reducida. Por consiguiente, se mejora la sensación de dirección
mientras se conduce en línea recta el vehículo automóvil de cuatro
ruedas en el rango de velocidades media y alta, mejorando por ello
la maniobrabilidad. Además, la fuerza de dirección necesaria para
conducir el vehículo automóvil de cuatro ruedas en línea recta en el
rango de velocidades media y alta se puede reducir en comparación
con el ejemplo comparativo.
Por otra parte, en el rango en que el ángulo de
dirección \alpha excede de aproximadamente 52º, cuando el manillar
de dirección se dirige el ángulo de dirección \alpha, el ángulo de
rotación \thetao de la rueda exterior es mayor en la presente
invención que en el caso del ejemplo comparativo. Por lo tanto, el
radio de giro del vehículo automóvil de cuatro ruedas se puede
reducir correspondientemente en la presente invención en comparación
con el caso del ejemplo comparativo.
El empleo del manillar de dirección del tipo de
barra tiene las ventajas siguientes.
Al dejar que el vehículo automóvil de cuatro
ruedas avance en línea recta en la conducción normal por ciudad, el
ángulo de dirección \alpha del manillar de dirección del tipo de
barra puede ser sólo de 0º a 10º a la derecha e izquierda,
respectivamente. Además, el ángulo de dirección máximo \alpha en
que el conductor en general dirige el manillar de dirección (el
ángulo de dirección máximo) no es superior a 50º a 60º a la derecha
e izquierda, respectivamente. El ángulo de dirección máximo es
considerablemente menor que en el caso en el que se emplea el
manillar del tipo de volante.
Por lo tanto, el sistema de dirección de rueda
delantera de la presente invención es específicamente efectivo en el
caso en el que el manillar de dirección del tipo de barra que se
utiliza en el rango en el que el ángulo de dirección máximo no
excede de 60º a la derecha e izquierda, respectivamente, en términos
de sensación de dirección.
La figura 9 es una vista en sección transversal
que muestra la región alrededor del eje de dirección y el mecanismo
regulador según la presente invención.
El tubo delantero 23 incluye un agujero pasante
23a en la dirección vertical para que pueda pasar el eje de
dirección 51. El agujero pasante 23a tiene un diámetro relativamente
grande en comparación con el diámetro del eje de dirección 51 para
permitir que la línea central A1 del eje de dirección 51 cruce por
la línea central E1 del tubo delantero 23 en un ángulo arbitrario.
Por ejemplo, el agujero pasante 23a es un agujero elíptico alargado
en la dirección delantera y trasera o de forma circular que tiene un
mayor diámetro en comparación con el diámetro del eje de dirección
51. El eje de dirección 51 y el elemento de conexión 52 se unen
encajando a presión el eje de dirección 51 en el elemento de
conexión 52 y soldando su porción de extremo inferior.
El mecanismo regulador de dirección 70 se
construye de tal manera que una chapa superior 71 y una chapa
inferior 81 se monten de forma sustituible en la parte superior y en
la parte inferior del tubo delantero 23, y se pasa un eje de
dirección 51 a través del agujero pasante 71a formado en la chapa
superior 71 y el agujero pasante 81a formado en la chapa inferior 81
de manera que sea capaz de rotación. La chapa superior 71 soporta el
eje de dirección 51 mediante el primer cojinete 72 y la tuerca de
bloqueo 76. La chapa inferior 81 soporta el eje de dirección 51
mediante el segundo cojinete 82.
Más específicamente, la chapa superior 71 incluye
una porción de cuerpo 71b que tiene un agujero pasante 71a, una
porción de encaje 71c a encajar en el agujero pasante 23a del tubo
delantero 23, una pestaña 71d a apoyar sobre la superficie de
extremo superior del tubo delantero 23, y una ranura de colocación
71e para colocar por enganche en el saliente del tubo delantero
23.
El primer cojinete 72 incluye un anillo de
rodadura exterior 73 a encajar en el agujero pasante 71a de la chapa
superior 71, un anillo de rodadura interior 74 a enroscar en el
tornillo macho 51a en el eje de dirección 51, varias bolas 75 ...
interpuesto entre los anillos de rodadura exterior e interior 73,
74, y un retén para retener las bolas 75 ... que no se representa en
la figura. El anillo de rodadura interior 74 también sirve como la
tuerca de ajuste.
La chapa inferior 81 incluye una porción de
cuerpo 81b que tiene un agujero pasante 81a, una porción de encaje
81c a encajar en el agujero pasante 23a en el tubo delantero 23, una
pestaña 81d a apoyar sobre la superficie de extremo inferior del
tubo delantero 23, y una ranura de colocación 81e para colocar por
enganche en el saliente del tubo delantero 23.
El segundo cojinete 82 incluye un anillo de
rodadura exterior 83 a encajar en el agujero pasante 81a de la chapa
inferior 81, un anillo de rodadura interior 84 a encajar en el eje
de dirección 51, varias bolas
85 ... interpuesto entre los anillos de rodadura exterior e interior 83, 84, y un retén para retener las bolas
85 ... que no se representa en la figura.
85 ... interpuesto entre los anillos de rodadura exterior e interior 83, 84, y un retén para retener las bolas
85 ... que no se representa en la figura.
Como es evidente por la descripción anterior, el
eje de dirección 51 se puede montar en el tubo delantero 23 mediante
las chapas superior e inferior 71, 81 y los cojinetes primero y
segundo 72, 82 de manera que sea capaz de rotación. El número de
referencia 68 es un tornillo de montaje para montar el manillar de
dirección 67 en el extremo superior del eje de dirección 51.
Además, la figura 9 muestra que la línea central
A1 del eje de dirección 51 está dispuesta casi en paralelo con, y
hacia adelante de, la línea central E1 del tubo delantero 23 (centro
del agujero pasante 23a). De hecho, los centros de los agujeros
pasantes 71 a, 81a de las chapas superior e inferior 71, 81 a montar
en la parte superior y en la inferior del tubo delantero 23
coinciden con la línea central A1 del eje de dirección 51.
La figura 10 es un dibujo que muestra un ejemplo
de montaje del eje de dirección según la presente invención (parte
1), en el que el eje de dirección 51 está montado en el tubo
delantero 23 con la línea central A1 del eje de dirección 51
dispuesta casi en paralelo con, y hacia atrás de, la línea central
E1 del tubo delantero 23.
Los centros de los agujeros pasantes 71a, 81a de
las chapas superior e inferior 71, 81 a montar en la parte superior
y en la inferior del tubo delantero 23 coinciden con la línea
central A1 del eje de dirección 51. Sustituyendo las chapas superior
e inferior 71, 81 representadas en la figura 9 por las chapas
superior e inferior 71, 81 representadas en la figura 10, la
posición de la línea central A1 del eje de dirección 51 cambia.
La figura 11 es un dibujo que muestra un ejemplo
de montaje del eje de dirección según la presente invención (parte
2), en el que el eje de dirección 51 está montado en el tubo
delantero 23 con la línea central A1 del eje de dirección 51 cruzada
por la línea central E1 del tubo delantero 23 en el sentido directo
de manera que el extremo inferior del eje de dirección 51 se coloque
delante de la línea central E1 del tubo delantero 23.
Los centros de los agujeros pasantes 71a, 81a de
las chapas superior e inferior 71, 81 a montar en la parte superior
y en la inferior del tubo delantero 23 coinciden con la línea
central A1 del eje de dirección 51. Sustituyendo las chapas superior
e inferior 71, 81 representadas en la figura 9 por las chapas
superior e inferior 71, 81 representadas en la figura 11, la
posición de la línea central A1 del eje de dirección 51 cambia.
La figura 12 es un dibujo que muestra un ejemplo
de montaje del eje de dirección según la presente invención (parte
3), en el que el eje de dirección 51 está montado en el tubo
delantero 23 con la línea central A1 del eje de dirección 51 cruzada
por la línea central E1 del tubo delantero 23 en la dirección hacia
atrás de manera que el extremo inferior del eje de dirección 51 se
coloque en la parte trasera de la línea central E1 del tubo
delantero 23.
Los centros de los agujeros pasantes 71a, 81a de
las chapas superior e inferior 71, 81 a montar en la parte superior
y en la inferior del tubo delantero 23 coinciden con la línea
central A1 del eje de dirección 51. Sustituyendo las chapas superior
e inferior 71, 81 representadas en la figura 9 por las chapas
superior e inferior 71, 81 representadas en la figura 12, la
posición de la línea central A1 del eje de dirección 51 cambia.
Como es evidente por la descripción anterior,
sustituyendo una pluralidad de chapas superiores 71 ... y una
pluralidad de chapas inferiores 81 ..., la posición o el ángulo de
la línea central A1 del eje de dirección 51 con respecto a la línea
central E1 del tubo delantero 23 se puede cambiar de forma
arbitraria. Variando la cantidad de desviación de la porción de
conexión 59A con respecto a la línea central A1 del eje de dirección
51 representado en la figura 3 descrito anteriormente cambiando la
posición o el ángulo de la línea central A1, la proporción del
ángulo de rotación \beta con respecto al ángulo de dirección
\alpha se puede establecer al valor óptimo.
De esta forma, la línea central A1 del eje de
dirección 51 se puede poner en la posición o ángulo arbitrario
regulando el mecanismo regulador de dirección 70 considerando las
características de dirección óptimas para un vehículo automóvil de
cuatro ruedas 10.
En la realización de la presente invención
descrita anteriormente, también se puede aplicar la modificación
siguiente.
(1) El sistema de dirección de rueda delantera 50
no se limita al sistema de dirección de rueda delantera para
vehículos automóviles de cuatro ruedas 10, sino que puede ser para
los vehículos automóviles de tres ruedas en los que se dirigen las
ruedas delanteras derecha e izquierda. En tal caso, el sistema de
dirección de rueda delantera realiza la misma acción que el sistema
de dirección de rueda delantera 50.
(2) El manillar de dirección 67 no se limita a un
manillar de barra, sino que puede ser un volante.
(3) El vástago de dirección 54 puede estar
dispuesto en paralelo con el eje de dirección 51.
(4) El eje de dirección 51 se debe disponer
simplemente entre el vástago de dirección 54 y el acoplamiento
universal 59 cuando el mecanismo articulado 53 se ve en la dirección
del eje geométrico del eje de dirección como se representa en la
figura 6. Por lo tanto, además del caso en el que el acoplamiento
universal 59 está dispuesto delante del vástago de dirección 54, el
acoplamiento universal 59 se puede disponer detrás, a la izquierda,
o a la derecha del vástago de dirección 54 y el eje de dirección 51
se dispone entre el vástago de dirección 54 y el acoplamiento
universal 59. El establecimiento de la cantidad de desviación S1 a
S3 es arbitrario.
(5) Como se representa en la figura 6, el
mecanismo articulado 53 debe ser simplemente una articulación en
forma de C angular en general definida por la línea que combina el
punto D1 y el punto B1, y la línea que combina el punto B1 y el
punto C1. Por ejemplo, el centro D1 del primer pasador de conexión
55 puede ser coincidente con la línea central A1 del eje de
dirección 51. El centro B1 del acoplamiento universal 59 puede estar
dispuesto debajo del centro D1 del primer pasador de conexión 55 y
encima del centro C1 del segundo pasador de conexión 57.
Claims (1)
1. Un sistema de dirección de rueda delantera
(50) para vehículos automóviles con tres y cuatro ruedas (10) que
tienen ruedas de dirección delanteras derecha e izquierda (48, 48)
controladas por un eje de dirección (51) montado rotativamente en un
tubo delantero (23) de un bastidor de carrocería de vehículo
(20),
donde un vástago de dirección (54) está dispuesto
debajo del eje de dirección desviado del eje de dirección (51), el
vástago de dirección (54) está conectado al eje de dirección (51)
mediante un mecanismo articulado (53), y las ruedas delanteras
derecha e izquierda están conectadas al vástago de dirección (54)
mediante bielas derecha e izquierda (66, 66) y brazos de dirección
derecho e izquierdo (46a, 46a),
caracterizado porque el mecanismo
articulado (53) está formado por una articulación superior (56)
conectada en un extremo a un elemento de conexión (52) del eje de
dirección (51) por medio de un primer pasador de conexión (55) de
manera que sea capaz de movimiento oscilante ascendente y
descendente, una articulación inferior (58) conectada en un extremo
al extremo superior del vástago de dirección (54) por medio de un
segundo pasador de conexión (57) de manera que sea capaz de
movimiento oscilante ascendente y descendente, y un acoplamiento
universal (59) para acoplar la articulación superior (56) y la
articulación inferior (58), de manera que el eje de dirección (51)
esté dispuesto entre el vástago de dirección (54) y el acoplamiento
universal (59) en la posición neutra del eje de dirección (51)
cuando el mecanismo articulado (53) se ve en la dirección axial del
eje de dirección (51).
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