ES2286775T3 - Vehiculo automovil con eje transversal deformable y portamangueta de rueda movil longitudinalmente. - Google Patents

Abstract

Vehículo automóvil que comprende una caja, por lo menos dos ruedas (10) que apoyan en el suelo, y un eje (20) que une la caja a las ruedas (10), el propio eje (20) comprende para cada rueda (10) un portamangueta de rueda (30) en el que se monta la correspondiente rueda (10) de modo giratorio alrededor de un eje transversal, un brazo (40) sensiblemente longitudinal unido a la caja por un primer extremo (41), y medios de unión (50) del portamangueta (30) a un segundo extremo (42) del brazo (40) opuesto al primero, el eje (20) comprende además un travesaño deformable (60) sensiblemente transversal solidario con los brazos (40) respectivos de ambas ruedas (10), caracterizado porque los medios de unión (50) comprenden medios (51) de guía del portamangueta (30) en desplazamiento en una trayectoria curva longitudinal, y medios elásticos (52) interpuestos entre el portamangueta (30) y el brazo (40) que llevan el portamangueta (30) hacia una posición de reposo cuando éste se desplaza a lo largo de la correspondiente trayectoria curva.

Description

Vehículo automóvil con eje transversal deformable y portamangueta de rueda móvil longitudinalmente.

De forma general la invención se refiere a los vehículos automóviles y en particular a los trenes delantero y trasero de estos vehículos.

Más precisamente la invención se refiere a un vehículo automóvil que comprende una caja, por lo menos dos ruedas que apoyan en el suelo, y un eje que une la caja a las ruedas, el propio eje comprende para cada rueda un portamangueta de rueda en el que se monta la correspondiente rueda de modo giratorio alrededor de un eje transversal, un brazo sensiblemente longitudinal unido a la caja por un primer extremo, y medios de unión del portamangueta a un segundo extremo del brazo opuesto al primero, el eje comprende además un travesaño deformable sensiblemente transversal solidario con los brazos respectivos de ambas ruedas.

Vehículos de ese tipo se conocen gracias al arte anterior, véase US 2003/0038441 por ejemplo, y comprenden portamanguetas solidarios con los brazos longitudinales.

Al encontrar la rueda un obstáculo en el suelo, dicha rueda se somete a un esfuerzo que tiene una componente vertical y una componente longitudinal.

Este obstáculo puede ser una irregularidad del suelo, una piedra, un hueco o cualquier otro objeto o formación en saledizo o en hueco con respecto al suelo.

La componente vertical se amortigua con la suspensión del vehículo antes de transmitirse a la caja y los pasajeros no la sienten de forma muy brusca. En cambio la componente longitudinal no se amortigua con la suspensión y los pasajeros del vehículo la sienten como un impacto.

Se conoce el hecho de prever un eje que permite un desplazamiento longitudinal del centro de rueda cuando esta rueda encuentra un obstáculo, con el fin de borrarlo y de mejorar el confort de los pasajeros.

Al efecto se elige un eje cuya cinemática impone al centro de rueda, en caso de obstáculo, un movimiento de rotación alrededor de un eje transversal situado inmediatamente por debajo de la base de la rueda, es decir por debajo del punto de contacto entre la rueda y el suelo, como lo muestra la figura 1.

Siendo más importante el brazo de palanca entre el eje de rotación y el centro de rueda que aquello entre el eje de rotación y la base de la rueda, el eje puede presentar una rigidez relativamente inferior en el centro de la rueda y relativamente superior en la base de la rueda.

En ese contexto es que la presente invención tiene por objeto proponer una nueva solución para guiar el desplazamiento longitudinal del centro de la rueda en caso de obstáculo y para amortiguar la componente longitudinal del esfuerzo resultante del paso de la rueda por dicho obstáculo.

Al efecto el vehículo de la invención, que cumple la definición genérica dada por el preámbulo anterior, se caracteriza esencialmente por lo que los medios de unión comprenden medios de guía del portamangueta en desplazamiento en una trayectoria curva longitudinal, y medios elásticos interpuestos entre el portamangueta y el brazo que llevan el portamangueta hacia una posición de reposo cuando éste se desplaza a lo largo de la correspondiente trayectoria curva.

Ventajosamente la correspondiente trayectoria es un arco de círculo centrado en un punto cercano al punto de contacto de la rueda con el suelo.

El vehículo también puede comprender una o varias de las siguientes características.

Los medios de guía pueden comprender por lo menos un agujero oblongo formado sea en el portamangueta sea en el brazo, y un elemento de guía solidario con el otro, portamangueta o brazo, y encajado con libre deslizamiento en el agujero oblongo.

Los medios elásticos pueden estar constituidos por cuñas elásticas.

Las cuñas elásticas pueden estar constituidas por poliuretano.

El eje puede comprender para cada rueda una mangueta de rueda transversal solidaria con el portamangueta y que soporta la rueda, esta mangueta presenta un extremo interior encajado en un alojamiento del brazo cerrado por un primer y un segundo fondo respectivamente de un primer y un segundo lado longitudinal mutuamente opuestos, interponiéndose las cuñas elásticas longitudinalmente entre el extremo interior de la mangueta de rueda y el primer y el segundo fondo.

Los medios de guía pueden comprender cuatro agujeros oblongos y cuatro elementos de guía correspondientes que ocupan los ángulos de un cuadrilátero sensiblemente perpendicular a la mangueta de rueda y atravesado por la correspondiente mangueta.

Aparecerán más claramente otras características y ventajas de la invención en la descripción realizada a continuación, a modo indicativo y no limitativo, con respecto a las figuras anexas, entre las que:

la figura 1 es una representación esquemática del movimiento del centro de rueda cuando ésta encuentra un obstáculo en la carretera,

la figura 2 es una vista parcial en perspectiva del eje de un vehículo según el arte anterior,

la figura 3 es una vista parcial en perspectiva del eje de un vehículo según la invención,

la figura 4 es una vista de despiece en perspectiva del portamangueta de rueda, del brazo longitudinal y de sus medios de unión,

las figuras 5A a 5C son vistas en perspectiva que muestran la configuración de los elementos de la figura 4 respectivamente después de la rotación del portamangueta de un primer lado longitudinal, en reposo, y después de la rotación del portamangueta de un segundo lado longitudinal opuesto al primero, con un arrancamiento para dejar aparecer las cuñas elásticas,

la figura 6 es una vista transversal lateral según la flecha VI de la figura 3, y

la figura 7 es una vista ampliada de un detalle VII de la figura 6.

El vehículo automóvil cuyo eje se representa en la figura 2 comprende una caja (no representada), cuatro ruedas 10 que descansan en el suelo, y por lo menos un eje 20 que une la caja a las dos ruedas delanteras o a las dos ruedas traseras.

Este eje 20 comprende para cada rueda 10 un portamangueta de rueda 30 que soporta una mangueta 70 en la que se monta la correspondiente rueda 10 de modo giratorio alrededor de un eje transversal, un brazo 40 sensiblemente longitudinal unido a la caja por un primer extremo 41, y medios 50 de unión del portamangueta 30 a un segundo extremo 42 del brazo 40 opuesto al primero, el eje 20 también comprende un travesaño deformable 60 sensiblemente transversal solidario con los brazos 40 respectivos de ambas ruedas 10.

La mangueta 70 se extiende transversalmente y es solidaria con el portamangueta 30.

El travesaño 60 se realiza con chapas embutidas y se une rígidamente por sus dos extremos opuestos a partes centrales de los dos brazos longitudinales 40.

Cada brazo longitudinal 60 se articula en la caja alrededor de un eje 411 sensiblemente transversal o ligeramente inclinado con respecto a la dirección transversal, y presenta al efecto un primer extremo 41 conformado en anillo que rodea el eje transversal 411, interponiéndose una cuña elástica cilíndrica entre el correspondiente anillo y el eje.

En la figura 2 se nota que el vehículo comprende además una suspensión provista de un muelle en espiral 80 y de un amortiguador (no representado) interpuestos verticalmente entre el segundo extremo 42 del brazo 40 y la caja.

Según la invención los medios de unión 50 visibles en la figura 4 entre el portamangueta 30 y el brazo 40 comprenden medios 51 de guía del portamangueta 30 en desplazamiento en rotación en una trayectoria curva longitudinal y medios elásticos 52 interpuestos entre el portamangueta 30 y el brazo 40 que llevan el portamangueta 30 hacia una posición de reposo al desplazarse éste a lo largo de la correspondiente trayectoria curva.

Como lo muestra la figura 3 la correspondiente trayectoria es un arco de círculo centrado en un punto A cercano al punto de contacto B de la rueda 10 con el suelo.

En la figura 4 se nota que el portamangueta 30 es una chapa metálica plana, sensiblemente perpendicular a la dirección transversal, que presenta una forma general rectangular.

El brazo 40 comprende en su segundo extremo 42 una pieza en forma de caja 43 que define un alojamiento paralelepipédico 431 que presenta una cara exterior abierta. La correspondiente cara se extiende perpendicularmente a la dirección transversal y está rodeada por una brida 432 que presenta una superficie exterior plana, perpendicular a la dirección transversal, a la que se pega el portamangueta de rueda 30.

Todos los otros lados del alojamiento 431 están cerrados y éste presenta un primer y un segundo fondo 433/434 mutuamente paralelos en ambos lados longitudinales opuestos.

En la figura 4 también se nota que los medios de guía 51 comprenden cuatro agujeros oblongos 511 formados en el portamangueta 30, y cuatro elementos de guía 512 solidarios con la pieza en forma de caja 43 y encajados cada uno con libre deslizamiento en un agujero oblongo 511.

Los cuatro agujeros oblongos 511 se sitúan cerca de los cuatro ángulos de la chapa portamangueta 30 y ocupan pues los ángulos de un cuadrilátero. Dos de los agujeros oblongos se sitúan a lo largo de un borde superior del portamangueta 30, en la prolongación longitudinal uno de otro, y se inscriben en un mismo primer círculo centrado en el punto A. Dos otros de los agujeros oblongos se sitúan a lo largo de un borde inferior del portamangueta 30, en la prolongación uno de otro, y se inscriben en un mismo segundo círculo, centrado en el punto A, cuyo radio es inferior al del primer círculo.

Los elementos de guía 512 son por ejemplo tornillos de tope, que comprenden cada uno una cabeza, y una varilla que se extiende a partir de la cabeza a través de los agujeros 511 hasta un orificio roscado 435 formado en la brida 432 de la pieza en forma de caja 43. La varilla presenta un extremo libre roscado opuesto a la cabeza, enroscado en el orificio 435 correspondiente. El diámetro de la cabeza del tornillo 512 es superior a la anchura del agujero oblongo 511 correspondiente.

Como se nota en la figura 4 la mangueta 70 atraviesa la chapa portamangueta 30 por un orificio de paso 31 y presenta un extremo interior 71 situado en el interior del alojamiento 431 y un extremo exterior 432 opuesto al extremo interior y que sobresale hacia el exterior del vehículo con respecto al portamangueta 30.

La rueda 10 se monta en el extremo exterior 72 que presenta una sección redonda.

Los medios elásticos 52 están constituidos por cuñas elásticas 521 interpuestas longitudinalmente entre el extremo interior 71 de la mangueta de rueda 70 y el primer y el segundo fondo 433 y 434 del alojamiento 431.

La o las cuñas elásticas están constituidas cada una por un bloque paralelepipédico de material elástico. Por razones de integración, de filtración de las vibraciones y de ganancia de espacio, estas cuñas se realizan preferentemente con un material cuyo volumen varía de modo no lineal con la tensión ejercida sobre él, y con el que es posible realizar cuñas cuya rigidez y amortiguación varían en un amplio rango. Así se pueden fácilmente adaptar las características del eje al pliego de condiciones definido al diseñar el vehículo.

Típicamente las cuñas se realizan con poliuretano o con un material análogo.

El extremo interior 71 de la mangueta constituye una caja hueca en forma de paralelepípedo rectángulo, abierta en ambos lados longitudinales opuestos, dividida en dos asientos 73 de recepción de las cuñas 521 por una pared 74 transversal vertical mediana de la caja (véase la figura 4).

Ambas cuñas 521 apoyan de un lado en el primer o el segundo fondo 433 o 434 y de otro en la pared central 74.

En la figura 5B se nota que en reposo las cuñas ejercen sobre la mangueta esfuerzos de mismo valor absoluto, orientados en sentidos contrarios, de modo que el primer extremo 71 de la mangueta 70 se sitúa longitudinalmente al centro del alojamiento 431.

Cuando se habla de reposo se hace referencia a la situación en la que la rueda 10 no está sometida a una solicitación longitudinal.

Cuando en un primer lado longitudinal se somete la rueda 10 a un obstáculo encontrado en la carretera, la mangueta 70 y el portamangueta 30 se desplazan juntos de este primer lado con respecto al brazo 40, como se ilustra en la figura 5A. La cuña elástica 521 situada de este primer lado resulta comprimida entre la mangueta de rueda 70 y el primer fondo 433 mientras se extiende la cuña 521 situada del otro lado. Paralelamente los cuatro agujeros oblongos 511 se desplazan en el primer lado con respecto a los elementos de guía 512 y el portamangueta y la mangueta resultan sometidos a un desplazamiento en arco de círculo centrado en el punto A.

La figura 5C ilustra el caso en el que en el segundo lado longitudinal se somete la rueda 10 a un obstáculo encontrado en la carretera. Entonces el portamangueta 30 y la mangueta 70 se desplazan de manera simétrica con respecto a la situación de la figura 5A, del segundo lado, según un arco de círculo centrado en el punto A, comprimiendo la cuña 521 situada de este segundo lado y extendiendo la otra cuña 521.

La relación entre el esfuerzo ejercido sobre la rueda y el desplazamiento del portamangueta depende de la elasticidad de la cuña.

Además el desplazamiento longitudinal del portamangueta 30 se acompaña de una amortiguación del esfuerzo longitudinal ejercido sobre la rueda.

Al jugar con la composición del material constitutivo de la cuña y con la geometría de la cuña se varían la elasticidad y la capacidad de amortiguación.

Por último es de notar que el orificio 31 del portamangueta 30 que recibe la mangueta 70 se sitúa en el interior del cuadrilátero cuyos agujeros oblongos 511 ocupan los vértices, con el fin de garantizar una correcta guía en rotación del centro de rueda 11.

El vehículo arriba descrito puede presentar múltiples variantes sin salir del ámbito de la invención.

Los agujeros oblongos 511 pueden estar previstos en la brida de la pieza en forma de caja y no en el portamangueta. En tal caso los elementos de guía 512 son solidarios con el portamangueta.

Los medios de guía 51 pueden comprender menos o más de cuatro agujeros oblongos. Se necesita por lo menos uno para guiar el movimiento del portamangueta.

Se entiende bien que el vehículo de la invención presenta significativas ventajas.

Los medios de unión entre el portamangueta y el brazo permiten controlar el desplazamiento del centro de rueda según el esfuerzo aplicado sobre la rueda y guiar el centro de rueda a lo largo de una trayectoria en arco de círculo centrado en un punto cercano a la base de la rueda.

Las cuñas elásticas permiten amortiguar la componente longitudinal del esfuerzo aplicado a la rueda antes de la transmisión a la caja lo que mejora el confort de los pasajeros.

Estos medios de unión son mecánicamente sencillos y particularmente compactos.

Al jugar con la composición del material constitutivo de las cuñas y sobre su geometría, es posible variar en un amplio rango las características de elasticidad y de amortiguación del eje, lo que permite fácilmente adaptar el eje al pliego de condiciones definido al diseñar el vehículo.

Claims (7)

1. Vehículo automóvil que comprende una caja, por lo menos dos ruedas (10) que apoyan en el suelo, y un eje (20) que une la caja a las ruedas (10), el propio eje (20) comprende para cada rueda (10) un portamangueta de rueda (30) en el que se monta la correspondiente rueda (10) de modo giratorio alrededor de un eje transversal, un brazo (40) sensiblemente longitudinal unido a la caja por un primer extremo (41), y medios de unión (50) del portamangueta (30) a un segundo extremo (42) del brazo (40) opuesto al primero, el eje (20) comprende además un travesaño deformable (60) sensiblemente transversal solidario con los brazos (40) respectivos de ambas ruedas (10), caracterizado porque los medios de unión (50) comprenden medios (51) de guía del portamangueta (30) en desplazamiento en una trayectoria curva longitudinal, y medios elásticos (52) interpuestos entre el portamangueta (30) y el brazo (40) que llevan el portamangueta (30) hacia una posición de reposo cuando éste se desplaza a lo largo de la correspondiente trayectoria curva.

2. Vehículo según la reivindicación 1, caracterizado porque la correspondiente trayectoria es un arco de círculo centrado en un punto cercano al punto de contacto de la rueda (10) con el suelo.

3. Vehículo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los medios de guía (51) comprenden por lo menos un agujero oblongo (511) formado sea en el portamangueta (30) sea en el brazo (40), y un elemento de guía (512) solidario con el otro, portamangueta (30) o brazo (40), y encajado con libre deslizamiento en el agujero oblongo (511).

4. Vehículo según la reivindicación 3, caracterizado porque los medios elásticos (52) están constituidos por cuñas elásticas (521).

5. Vehículo según la reivindicación 1, caracterizado porque las cuñas elásticas (521) están constituidas por poliuretano.

6. Vehículo según la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque el eje (20) comprende para cada rueda (10) una mangueta de rueda (70) transversal solidaria con el portamangueta (30) y que soporta la rueda (10), esta mangueta (70) presenta un extremo interior (71) encajado en un alojamiento (431) del brazo (40) cerrado por un primer y un segundo fondo (433, 434) respectivamente de un primer y un segundo lado longitudinal mutuamente opuestos, interponiéndose las cuñas elásticas (521) longitudinalmente entre el extremo interior (71) de la mangueta de rueda (70) y el primer y el segundo fondo (433, 434).

7. Vehículo según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios de guía (51) comprenden cuatro agujeros oblongos (511) y cuatro elementos de guía (512) correspondientes que ocupan los ángulos de un cuadrilátero sensiblemente perpendicular a la mangueta de rueda (70) y atravesado por la correspondiente mangueta.