ES2385033T3

ES2385033T3 - Eje de vehículo

Info

Publication number: ES2385033T3
Application number: ES03739460T
Authority: ES
Inventors: Manfred Michels
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2003-02-08
Publication date: 2012-07-17
Anticipated expiration: 2023-02-08
Also published as: ATE552992T1; EP1474300B1; EP1474300A1; WO2003068540A1; AU2003210229A1; DE10206017A1

Abstract

Eje de vehículo con- un cuerpo de eje (5) apoyado elásticamente respecto al bastidor del vehículo (1),- por lo menos una biela longitudinal (4) que se cruza con el cuerpo del eje (5), que está articuladaexclusivamente en la zona de su extremo delantero en el bastidor del vehículo,- un muelle neumático (6) dispuesto encima de la zona de cruzamiento del cuerpo del eje y de la bielalongitudinal, con una placa base (12) que asienta con su cara inferior sobre el cuerpo del eje (5), una tapa(23) y un fuelle de muelle neumático (21) dispuesto entremedias,- elementos de tracción (10) que transcurren en dirección transversal, tanto con respecto a la bielalongitudinal como también respecto al cuerpo del eje, que tensan entre sí estas partes y que se apoyan enla placa base (12),caracterizado,- porque el muelle neumático (6) presenta un émbolo buzo (20, 20a) entre el cual y la tapa (23) situada dellado del vehículo se extiende el fuelle enrollable (21),- porque el émbolo buzo (20, 20a) presenta en su lado inferior un orificio (19) dentro del cual está centrada laplaca base (12),- y porque la forma de la cara inferior de la placa base (12) está adaptada a la forma de la sección delcuerpo del eje (5).

Description

Eje de vehiculo

La invenci6n se refiere a un eje de vehiculo con las caracteristicas indicadas en el preambulo de la reivindicaci6n 1.

Por el documento US 3,730,550 se conoce un eje de vehiculo en el que unos paquetes de ballestas de capas

5 multiples sirven como bielas longitudinales que estan articuladas en el bastidor del vehiculo por medio de consolas, tanto delante como atras en el sentido de marcha. Aproximadamente centrado bajo los paquetes de ballestas esta situado el tubo del eje del vehiculo, realizandose la uni6n del paquete de ballestas y el eje en su zona de cruzamiento por medio de unas barras de tracci6n configuradas en forma de estribo. Estas abarcan con su extremo en forma de estribo el cuerpo del eje, mientras que los extremos libres de las barras de tracci6n estan fijados en una

10 placa que se apoya desde arriba sobre el paquete de ballestas de la biela longitudinal. Sobre esta placa esta colocada a su vez una consola aprovechando los extremos libres de las barras de tracci6n dotados de roscas, que en su centro forma una superficie de asiento plana que sobresale hacia arriba. Sobre esta superficie de asiento de la consola esta montado el muelle neumatico, estando compuesto el muelle neumatico de forma conocida por su placa base, una tapa asi como un fuelle enrollable dispuesto entremedias.

15 El inconveniente que presenta el disefo del eje segun el documento US 3,730,550 es su elevado peso, condicionado por su disefo, y esto sin tener en cuenta los materiales empleados para los distintos componentes. Esto da lugar por una parte a un mayor peso total del vehiculo equipado con este disefo del eje, y principalmente de un mayor peso de las masas no suspendidas, lo que a su vez puede tener influencia en el comportamiento de marcha del vehiculo equipado de este modo.

20 En la construcci6n de vehiculos hay una tendencia basica a sustituir los materiales convencionales, como por ejemplo el acero, por materiales de construcci6n ligera, tales como por ejemplo aleaci6n ligera o plastico, con el fin de reducir el peso. Ademas de esto se tiende tambien a conseguir unos disefos de eje mas ligeros en su conjunto, incluso en el caso de emplear materiales convencionales, y por lo tanto exclusivamente a base de modificaciones en el disefo.

25 Por el documento EP 0 554 573 A se conoce un eje de vehiculo de una forma de construcci6n muy extendida, en la que el muelle neumatico no esta dispuesto directamente encima del eje, sino en el extremo posterior de la respectiva biela longitudinal. El fuelle de suspensi6n neumatico esta realizado como fuelle enrollable y por el lado del eje esta dotado de un embolo buzo, entre el cual y una tapa situada por el lado del vehiculo se extiende tambien el fuelle enrollable. El embolo buzo esta dotado hacia debajo de un orificio dentro del cual esta centrada una placa que sirve

30 de placa base para el embolo buzo, dispuesta sobre la biela longitudinal.

Por el documento US 3,844,579 se conoce un eje de vehiculo que presenta las caracteristicas del preambulo de la reivindicaci6n 1. Como biela longitudinal sirven varias hojas de ballesta que estan superpuestas en la zona de la uni6n del eje. Esta uni6n se encuentra en el extremo posterior de la biela longitudinal unida de modo articulado con el vehiculo por la parte delantera. La uni6n entre el cuerpo del eje y la biela longitudinal tiene lugar mediante el 35 atornillamiento de una placa que se extiende por encima del cuerpo del eje y en direcci6n transversal a este, mediante unos elementos tensores en forma de U. Para este fin, la placa esta conformada formando un caballete en la zona de un cuerpo de eje que presenta una secci6n circular, y que se extiende a modo de puente por encima del cuerpo del eje. Como seguro anti-torsi6n para el eje del vehiculo sirven unos salientes adicionales conformados en el cuerpo del eje a ambos lados de este, sobre los cuales se apoya directamente la placa. De forma alternativa

40 existe tambien la posibilidad de soldar la cara inferior de la placa con el cuerpo del eje. En este caso no se requieren los salientes adicionales conformados en el eje.

La cara superior de la placa sirve para fijar un elemento de muelle cuyo otro extremo superior va fijado al bastidor del vehiculo.

El inconveniente de este disefo del eje es que la placa que se apoya contra el cuerpo del eje solamente esta en

45 contacto con el cuerpo del eje a lo largo de una parte muy reducida de su cara inferior, y son solamente estas proporciones de superficie las que contribuyen a transmitir la fuerza entre la rueda del vehiculo por una parte y el bastidor del vehiculo por otra parte.

Ante estos antecedentes, se plantea la invenci6n el objetivo de crear un eje de vehiculo en el que con una altura de construcci6n reducida se caracterice la uni6n entre el cuerpo del eje y la biela longitudinal por una uni6n mejorada

50 de estos componentes, y que requiera un menor numero de componentes.

Para resolver este objetivo se propone un eje de vehiculo de la clase citada inicialmente que tenga las caracteristicas indicadas en la parte identificativa de la reivindicaci6n 1.

Para mejorar la uni6n entre el cuerpo del eje y la placa base del muelle neumatico, la forma de la cara inferior de la placa base esta adaptada a la forma de la secci6n del cuerpo del eje, por ejemplo mediante unos redondeos

55 realizados en la placa base y adaptados a la forma de secci6n del cuerpo del eje.

Dado que el muelle neumatico presenta ademas un embolo buzo entre el cual y la tapa situada del lado del vehiculo se extiende el fuelle enrollable, y el embolo buzo presenta en su cara inferior un orificio en el que esta centrada la placa base, la placa base forma junto con el embolo buzo el remate inferior del muelle neumatico que asienta directamente sobre el cuerpo del eje. Tambien se ha mejorado la uni6n con el eje ya que no se requiere una placa adicional entre el muelle neumatico y el cuerpo del eje, con lo cual se reduce el numero de componentes necesarios y por lo tanto tambien el peso de la uni6n con el eje.

En una realizaci6n preferente se propone que los elementos de tracci6n se apoyen desde arriba sobre la placa base del muelle neumatico. Para ello los elementos de tracci6n pueden estar realizados por ejemplo como varillas roscadas o bulones roscados, apoyandose estos sobre la cara superior de la placa base mediante una cabeza de tornillo o una tuerca.

De acuerdo con una forma de realizaci6n del eje del vehiculo se propone que la superficie en planta de la placa base sea menor que la superficie en planta del embolo buzo, que la placa base este colocada desde abajo dentro del embolo buzo y que la placa base solamente penetre en el orificio con una parte de su altura total. Esta forma de realizaci6n permite conseguir una transmisi6n especialmente favorable de las elevadas fuerzas de compresi6n debidas al peso del vehiculo cuando el muelle neumatico esta totalmente purgado. Estas fuerzas de compresi6n al eje o a la biela longitudinal a traves de la superficie envolvente del embolo buzo sino por ejemplo a traves de un nucleo central de elevada capacidad de carga que se apoya desde arriba sobre la placa base. Para este fin la placa base esta dotada de una superficie base que es menor que la superficie base del propio embolo buzo. Dado que ademas la placa base solamente penetra en el orificio del embolo buzo con una parte de su altura total, no se transmiten a traves de la superficie envolvente del embolo buzo unas fuerzas de compresi6n apreciables. La superficie envolvente del embolo buzo puede realizarse de este modo con pared relativamente delgada.

Con otra forma de realizaci6n se propone que el muelle neumatico se pueda dividir en dos partes, pudiendo centrarse su placa base en el orificio del embolo buzo por medio de un cono formado en ella. Esta realizaci6n presenta ventajas en vehiculos que deban ser adecuados para una carga con grua o una carga sobre ferrocarril. En una carga de esta clase de desenrolla totalmente el fuelle enrollable por el peso del eje del vehiculo, lo que puede dar lugar a una depresi6n indeseable en el fuelle enrollable. Ademas existe el riesgo de que al volver a posar el vehiculo a continuaci6n el fuelle enrollable no se desenrolle de modo reglamentario por el exterior del embolo buzo sino que se repliegue hacia el interior y de este modo sufra dafos. En cambio si el muelle neumatico se puede dividir en dos partes, de tal modo que su placa base sea un elemento de centraje debido al cono que tiene formado en ella y que se puede centrar en el orificio del embolo buzo, el embolo buzo y el cono se pueden separar para realizar la carga con grua y la carga en ferrocarril del vehiculo, con lo cual el peso del eje del vehiculo que esta colgando hacia afuera, ya no tira del embolo buzo ni estira el fuelle enrollable.

Por ultimo hay otra realizaci6n del eje del vehiculo que esta caracterizada porque los elementos de tracci6n son barras de tracci6n que para transmitir las fuerzas de tracci6n se apoyan por un lado en la placa base y por el otro lado desde abajo en un puente del eje en la zona de cruzamiento del cuerpo del eje y de la respectiva biela longitudinal.

A continuaci6n se explican detalles y otras ventajas de la invenci6n sirviendose de ejemplos de realizaci6n que estan representados en los dibujos. En los dibujos muestran:

la figura 1 un eje de suspensi6n neumatica situado debajo del bastidor del vehiculo, durante el regimen normal de marcha;

la figura 2 un detalle del muelle de suspensi6n neumatica, estando representado el muelle neumatico realizado en dos partes y separable, en estado separado;

la figura 3 una realizaci6n alternativa respecto a la figura 2, con muelle neumatico de una sola pieza;

la figura 4 otra forma de realizaci6n, tambien con el muelle neumatico de una sola pieza; y

la figura 5 otra forma de realizaci6n tambien con el muelle neumatico de una sola pieza.

En el eje de suspensi6n neumatica reproducido en la figura 1 en una representaci6n de conjunto, para un vehiculo remolcado, en particular para un remolque de cami6n, hay unas consolas 2 fijadas debajo del bastidor del vehiculo 1, en las cuales van apoyadas de forma basculante unas bielas longitudinales 4 de acero de muelles para un cuerpo de eje 5 que pasa de lado a lado. Entre el bastidor del vehiculo 1 y el extremo posterior de las bielas longitudinales 4, situadas a ambos lados del eje central del vehiculo estan situados unos muelles neumaticos 6. El cuerpo del eje 5 en el cual van fijadas las ruedas 7 del vehiculo, que en el ejemplo de realizaci6n presenta una secci6n esencialmente cuadrada, esta dispuesto en direcci6n transversal respecto a las bielas longitudinales 4 encima de las bielas longitudinales, y para ello se apoya sobre las caras superiores de los extremos libres de las bielas longitudinales 4, estando intercalado un puente del eje 8. Entre cada consola 2 y el cuerpo del eje 5 puede estar situado ademas en cada lado del vehiculo un amortiguador.

La figura 2 muestra mediante una primera forma de realizaci6n detalles del muelle neumatico 8 asi como de la uni6n con el eje, es decir la uni6n entre las bielas longitudinales 4 dispuestas a ambos lados del eje central del vehiculo y el cuerpo del eje 5 comun, realizado como elemento continuo que va de lado a lado. A esta uni6n con el eje pertenece el puente del eje 8 ya mencionado, ademas otro puente del eje 9 que asienta desde abajo contra la respectiva biela longitudinal 4, ademas el muelle neumatico 6 o partes del mismo y finalmente las barras de tracci6n 10 que sirven como elementos de tracci6n.

El muelle neumatico 6 requiere poca altura de construcci6n ya que se apoya directamente sobre el cuerpo del eje 5. Forma parte del muelle neumatico 6, entre otros, la placa base 12 que forma el remate inferior del muelle neumatico y que asienta directamente sobre el cuerpo del eje 5. Las barras de tracci6n 10 estan ancladas en esta placa base 12 y se extienden en direcci6n transversal tanto respecto al cuerpo del eje 5 como tambien respecto a la correspondiente biela longitudinal 4, y para ello atraviesan tanto el puente superior del eje 8 como tambien el puente inferior del eje 9. En la zona del puente inferior del eje 9, las barras de tracci6n 10 llevan una rosca exterior 10a. Sobre la rosca exterior 10a van enroscadas unas tuercas 13 que despues de ser apretadas ejercen una fuerza orientada de abajo hacia arriba sobre el puente inferior del eje 9. De este modo las barras de tracci6n 10 tensan el puente del eje 9 respecto a la placa base 12 del muelle neumatico y unen de este modo tambien bajo presi6n los elementos de construcci6n dispuestos entremedias, concretamente y en el orden de abajo hacia arriba, la biela longitudinal 4, el puente del eje 8 y el cuerpo del eje 5.

Por la figura 2 se reconoce ademas que el puente del eje 8 tiene unas paredes laterales 8a que se extienden a lo largo de las superficies laterales 14 de la biela longitudinal 4. De este modo el puente del eje 8 no se puede desplazar en direcci6n transversal con respecto a la biela longitudinal 4. La forma de la cara superior del puente del eje 8 esta adaptada a la forma de secci6n del cuerpo del eje 5 mediante los correspondientes redondeos 15.

Tambien la cara inferior de la placa base 12 esta adaptada por medio de los correspondientes redondeos 16 a la forma de secci6n del cuerpo del eje 5, de modo que la placa base 12 asienta directamente sobre la cara superior del cuerpo del eje, ahorrando altura de construcci6n. El muelle neumatico descrito se puede realizar por lo tanto con una altura de construcci6n reducida.

Un componente que forma una misma pieza con la placa base 12 segun la figura 2 es un cono 17 orientado hacia arriba. El cono 17 esta compuesto preferentemente por unos puentes individuales que en conjunto cubren el contorno exterior de un cono o de una figura semejante a un cono, tal como por ejemplo una calota que se va estrechando hacia arriba. El contorno formado de este modo encaja exactamente en un contorno opuesto 18 situado en un orificio 19 de un embolo buzo 20 del muelle neumatico. Por motivos de claridad, la placa base 12 y el embolo buzo 20 se han dibujado en la figura 2 en estado separado con una separaci6n a.

Por la figura 2 no se puede reconocer con detalle como va fijado en el embolo buzo el fuelle enrollable flexible del muelle neumatico. Esta fijaci6n se corresponde por cierto con la fijaci6n segun los ejemplos de realizaci6n de la figura 3 y de la figura 4. Por lo tanto el fuelle enrollable va fijado con su extremo inferior rebordeado 22 sobre la cara superior del embolo buzo (en los ejemplos de realizaci6n segun la figura 3 y la figura 4 se trata del embolo buzo 20a).

Frente a esto, el extremo superior del fuelle enrollable 21 va fijado, tal como se puede ver por la figura 1, en una tapa 23 que forma al mismo tiempo la placa de cierre superior del muelle neumatico 6. Esta tapa 23 esta unida firmemente con la cara inferior del bastidor del vehiculo 1 por medio de una uni6n atornillada.

Durante el funcionamiento, el fuelle enrollable 21 se puede desenrollar sobre la superficie envolvente cilindrica exterior del embolo buzo 20a, lo cual se puede ver especialmente en las figuras 3 y 4.

El muelle neumatico, segun la figura 2, dividido en dos partes y por lo tanto separable, ofrece grandes ventajas en el caso de que se realice una carga con grua o una carga sobre ferrocarril del vehiculo equipado con el eje de suspensi6n neumatica. Y es que el vehiculo se eleva para una carga con grua o carga sobre ferrocarril, el eje se puede desplazar hacia abajo sin transmitir su peso al fuelle enrollable 21. Esto se debe a que el cono 17 se puede desplazar saliendo del orificio 19 del embolo buzo 20, y por lo tanto el embolo buzo queda colgado en la posici6n purgada. De este modo, la parte inferior del muelle neumatico formado por la placa base 12 queda separada de la parte superior del muelle neumatico formada entre otros por el fuelle enrollable 21. Al posar el vehiculo, el cono 17 de la placa base 12 vuelve a penetrar ajustado en el orificio 19 situado en la parte inferior en el embolo buzo 20, y queda centrado en el. La placa base 12 con el cono, es por lo tanto una placa de centraje que centra el embolo buzo

20.

En la forma de realizaci6n segun la figura 3, el muelle neumatico no es divisible. Para este fin, la placa base 12 sobre cuya cara superior 24 se apoya una cabeza de tornillo 25 de la barra de tracci6n 10, esta atornillada con el embolo buzo 20a. Para ello, un tornillo 28 situado centrado en el embolo buzo 20a penetra desde abajo en un casquillo distanciador 27, cuyo casquillo distanciador 27 va fijado rigidamente en el interior y en el embolo central del embolo buzo 20a. La cabeza de tornillo 26 se encuentra en este caso en una depresi6n central situada en la cara inferior 28 de la placa base 12.

Por la figura 3 se reconoce ademas que cada barra de tracci6n 10, de las cuales existen en cada uni6n con el eje preferentemente cuatro unidades, atraviesa un orificio 29 de la placa base 12. De este modo todas las barras de tracci6n 10 quedan fijadas exactamente en su posici6n. Para que las cabezas de los tornillos 25 no puedan girar, van soldadas a la cara superior de la placa base 12 o llevan un seguro contra la torsi6n mediante un ajuste positivo.

El ejemplo de realizaci6n segun la figura 4 se diferencia del ejemplo de realizaci6n segun la figura 3 unicamente porque como barra de tracci6n 10 sirve un tornillo de gran longitud que no va conducido desde arriba sino desde abajo a traves de la uni6n con el eje. Para ello, la cabeza de tornillo 25 asienta desde abajo contra el puente del eje

9. En este caso los cuatro orificios 29 de la placa base estan dotados cada uno de una rosca interior en la cual encaja la rosca exterior 10a de la barra de tracci6n. Nuevamente la placa base 12 centra el embolo buzo 20, que para este fin esta dotada de un escal6n periferico.

La forma de realizaci6n representada en la figura 5 es semejante a las formas de realizaci6n segun las figuras 3 y 4, pero la placa base esta realizada con menores dimensiones en cuanto a su superficie base. En particular la superficie base de la placa base 12 es menor que la superficie base del embolo buzo 20a. De este modo se puede colocar la placa base 12 desde abajo en el embolo buzo 20a muy dotado de nervios, penetrando la placa base 12 en el orificio 19 del embolo buzo solo con una parte de su altura total H. Con una parte de su altura total H la placa base 12 sobresale por lo tanto hacia abajo respecto al borde inferior 30 de la envolvente del embolo buzo. El orificio 19 situado en la cara inferior del embolo buzo, en el cual encaja con acoplamiento positivo la placa base 12, presenta una secci6n que viene determinada por los nervios. Mediante este acoplamiento positivo, la placa base 12 esta centrada en la zona del fondo del embolo buzo con ajuste positivo, o bien centra la base 12 al embolo buzo colocado encima.

Sobre la cara superior de la placa base se apoya el casquillo distanciador 27 en cuyo extremo superior va fijado a su vez un tope 31 del muelle neumatico. En estado del muelle neumatico totalmente purgado de aire, cuyo estado esta representado tambien en la figura 5, el peso del vehiculo puede apoyarse por lo tanto a traves del tope 31, del casquillo distanciador 27 y de la placa de construcci6n robusta, directamente sobre el cuerpo del eje 5. En cambio a traves de la superficie envolvente del embolo buzo 20a no se transmiten fuerzas de compresi6n apreciables, por lo que esta superficie envolvente puede estar realizada con pared relativamente delgada.

Lista�de �referencias

1: Bastidor del vehiculo

2: Consola

4: Biela longitudinal

4a: Extremo libre de la biela longitudinal

5: Cuerpo del eje

6: Muelle neumatico

7: Rueda

8: Puente del eje

8a: Pared lateral

9: Puente del eje

10: Barra de tracci6n

10a: Rosca

11: Articulaci6n de la biela longitudinal

12: Placa base

13: Tuerca

14: Pared lateral

15: Redondeo

16: Redondeo

17: Cono

18: Contorno contrario

19: Orificio

20: Embolo buzo

20a: Embolo buzo

5: 21 Fuelle del muelle neumatico

22: Extremo con reborde

23: Tapa

24: Cara superior

25: Cabeza de tornillo

10: 26 Tornillo

27: Casquillo distanciador

28: Cara inferior

29: Orificio

30: Arista inferior

15: 31 Tope

a: Separaci6n

H: Altura de la placa base

Claims

REIVINDICACIONES

1. Eje de vehiculo con

-

un cuerpo de eje (5) apoyado elasticamente respecto al bastidor del vehiculo (1),

-

por lo menos una biela longitudinal (4) que se cruza con el cuerpo del eje (5), que esta articulada 5 exclusivamente en la zona de su extremo delantero en el bastidor del vehiculo,

-

un muelle neumatico (6) dispuesto encima de la zona de cruzamiento del cuerpo del eje y de la biela longitudinal, con una placa base (12) que asienta con su cara inferior sobre el cuerpo del eje (5), una tapa

(23) y un fuelle de muelle neumatico (21) dispuesto entremedias,

-

elementos de tracci6n (10) que transcurren en direcci6n transversal, tanto con respecto a la biela

10 longitudinal como tambien respecto al cuerpo del eje, que tensan entre si estas partes y que se apoyan en la placa base (12),

caracterizado,

-

porque el muelle neumatico (6) presenta un embolo buzo (20, 20a) entre el cual y la tapa (23) situada del lado del vehiculo se extiende el fuelle enrollable (21),

15 -porque el embolo buzo (20, 20a) presenta en su lado inferior un orificio (19) dentro del cual esta centrada la placa base (12),

-

y porque la forma de la cara inferior de la placa base (12) esta adaptada a la forma de la secci6n del cuerpo del eje (5).

20 2. Eje de vehiculo segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque los elementos de tracci6n (10) se apoyan desde arriba sobre la placa base (12) del muelle neumatico (6).
3. Eje de vehiculo segun la reivindicaci6n 1 o la reivindicaci6n 2, caracterizado porque la superficie base de la placa base (12) es menor que la superficie base del embolo buzo (20a), porque la placa base (12) va encajada

25 desde abajo en el orificio (19) del embolo buzo (20a), y porque la placa base (12) penetra en el orificio (19) solamente con una parte de su altura total (H).
4. Eje de vehiculo segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque el muelle neumatico (6) se puede separar en dos

partes, estando la placa base (12) centrada en el orificio (19) del embolo buzo (20a) por medio de un cono (17) 30 formado en aquella.
5. Eje de vehiculo segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque la placa base (12) esta centrada en el orificio

(19) del embolo buzo (20a) por medio de un escal6n formado en ella.

35 6. Eje de vehiculo segun la reivindicaci6n 5, caracterizado porque la placa base (12) va atornillada al embolo buzo (20a).
7. Eje de vehiculo segun la reivindicaci6n 6, caracterizado porque la uni6n atornillada (26) se encuentra sobre el

eje central del embolo buzo (20a). 40
8. Eje de vehiculo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de tracci6n son barras de tracci6n (10) que para transmitir las fuerzas de tracci6n se apoyan por un lado en la placa base (12) y por el otro lado, desde abajo en un puente del eje (9) en la zona de cruzamiento del cuerpo del eje (5) y de la respectiva biela longitudinal (4).