ES2930350T3 - Sistema de dirección para un vehículo - Google Patents
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Abstract
Un sistema de dirección de un vehículo tiene un brazo pitman que pivota alrededor de un eje de pivote de brazo pitman en respuesta al pivote de una columna de dirección, un enlace conectado de manera pivotante al brazo pitman, un brazo libre conectado de manera pivotante al enlace y que puede pivotar alrededor de un pivote de brazo libre eje, el eslabón que se extiende entre el brazo pitman y el brazo loco, una primera barra de dirección conectada de manera pivotante al brazo pitman y que se extiende desde el brazo pitman en una primera dirección, y una segunda barra de dirección conectada de manera pivotante al brazo loco y que se extiende desde el brazo loco en una segunda dirección, siendo la segunda dirección opuesta a la primera dirección. También se describe un vehículo que tiene el sistema de dirección del vehículo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de dirección para un vehículo
REFERENCIA CRUZADA
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional de EE. UU. N.° 62/452,664, titulada "Sistema de dirección para un vehículo", presentada el 31 de enero de 2017.
CAMPO TÉCNICO
La presente tecnología se refiere a vehículos y sistemas de dirección de vehículos.
ANTECEDENTES
Se conocen diversos sistemas de dirección de vehículos. Los vehículos con asientos a horcajadas usan a menudo un sistema de brazo pitman (en comparación con un piñón y cremallera de estilo automotriz) para transferir el movimiento de pivote de una columna de dirección en un movimiento de traslación. Por ejemplo, la publicación de patente de EE. UU. N.° 2003/0089166 A1, publicada el 15 de mayo de 2003, describe un vehículo que tiene un conjunto de dirección de brazo pitman que incluye dos barras de acoplamiento que están fijados de forma pivotante en un extremo distal del brazo pitman y se extienden lateralmente hacia fuera hasta los cubos de las ruedas delanteras del vehículo.
Como otro ejemplo, la patente de EE. UU. N.° 8.365.859 B2, publicada el 5 de febrero de 2013, describe un vehículo que tiene un aparato de dirección accionado por motor en el que un soporte de manija provisto de una manija de dirección está fijado a un árbol de dirección, y una unidad de asistencia de dirección accionada por motor está interpuesta entre el árbol de dirección y un miembro de dirección del lado de la rueda del neumático, y una parte de acoplamiento cónica dispuesta en el barra de acoplamiento del mango está acoplada y fijada a una parte de soporte cónica dispuesta en el árbol de dirección.
Una condición operativa que debe abordarse al diseñar un sistema de dirección es la dirección de impacto. La dirección de impacto es un efecto que hace que los elementos dirigibles de un vehículo que se acoplan al suelo giren ligeramente sin intervención de un dispositivo de entrada de dirección, tales como un volante o barras de dirección, del vehículo. En un aspecto, la dirección de impacto se produce cuando un vehículo circula por un terreno irregular.
Algunos sistemas de dirección de vehículos de la técnica anterior han sido diseñados para reducir la dirección de impacto, pero han resultado en tener un número relativamente grande de mecanismos articulados. Como resultado, estos sistemas pueden ser menos sensibles (debido al mayor potencial de contragolpe, desarrollo de holguras en las conexiones entre los mecanismos articulados) y más pesados. Además, cuanto más complejo es un diseño, más caro es fabricarlo. Además, una gran cantidad de mecanismos articulados ocupa mucho espacio.
En los vehículos, y especialmente en los vehículos recreativos, el espacio del bastidor de vehículo suele ser limitado. Además, en algunos vehículos de recreo, los sistemas de dirección de la técnica anterior obstruyen el espacio en el bastidor de vehículo, por ejemplo, en la parte delantera del bastidor de vehículo, que de otro modo podría utilizarse para otros componentes del vehículo, tales como un motor. Los ejemplos de tales vehículos incluyen motos de nieve, vehículos todo terreno (ATV) y vehículos de tres ruedas en los que dos ruedas están colocadas en la parte delantera y son dirigibles.
La publicación de solicitud de patente francesa N.° 2 947 796 A1, publicada el 14 de enero de 2011, describe un conjunto de control de dirección que incluye una columna de dirección que tiene un árbol de columna e incluye una palanca de dirección fijada en un extremo inferior del árbol. El movimiento de la palanca define un arco circular centrado alrededor del eje de la columna de dirección. Un ángulo de desplazamiento de la palanca corresponde a un ángulo de dirección del volante. El movimiento se transmite a un pivote de una rueda por una biela que tiene dos extremos articulados respectivamente en un extremo libre de la palanca y en el pivote.
COMPENDIO
En vista de las limitaciones de los sistemas de la técnica anterior, sería deseable proporcionar sistemas de dirección de vehículos que aborden al menos algunos de los inconvenientes de la técnica anterior.
Por ejemplo, sería deseable proporcionar sistemas de dirección de vehículos que, al menos para algunos vehículos, puedan proporcionar más flexibilidad en términos de ser adaptables para dejar más espacio en el bastidor de vehículo en un área de interés del bastidor de vehículo.
El término "brazo pitman", tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un mecanismo articulado del sistema de dirección del vehículo que está acoplado operativamente a una columna de dirección para poder pivotar sobre un eje determinado (que en la presente memoria se denomina "eje de pivote de brazo pitman") en respuesta al giro de la columna de dirección, y tiene uno o más mecanismos articulados unidos a él de tal manera que el giro del brazo pitman provoca al menos un movimiento lineal parcial de uno o más mecanismos articulados.
El término "brazo loco" como se usa en la presente memoria se refiere a un mecanismo articulado del sistema de
dirección del vehículo que puede pivotar alrededor de un eje dado (que en la presente memoria se denomina "eje de pivote de brazo loco") en respuesta al giro del brazo pitman y tiene uno o más mecanismos articulados unidos a él de tal manera que el giro del brazo loco provoca al menos un movimiento lineal parcial de uno o más mecanismos articulados.
El término "dispositivo de entrada de dirección", como se usa en la presente memoria, se refiere a un dispositivo, tal como un volante o un manillar, que está operativamente conectado a una columna de dirección para hacer girar la columna de dirección.
Los términos "adelante", "atrás", "izquierda", "hacia la izquierda", "derecha" y "hacia la derecha", tal como se utilizan en la presente memoria, se refieren a direcciones generales que observaría un conductor de un vehículo sentado en un asiento de conductor y mirando hacia adelante en la dirección de conducción. Además, una indicación de que un componente se extiende en una dirección particular no pretende limitarse a esta dirección únicamente, sino que debe entenderse como una indicación de que el componente se extiende al menos en esa dirección. Por ejemplo, se podría decir que un mecanismo articulado que se extiende en diagonal hacia adelante, hacia la izquierda y hacia arriba se extiende hacia adelante, hacia la izquierda o hacia arriba.
Los términos "primero", "segundo", "tercero", "cuarto", etc., se utilizan en la presente memoria simplemente como marcadores de posición, para distinguir las diversas características con respecto a las cuales se utilizan estos términos. Por ejemplo, este documento describe los puntos de conexión primero, segundo, tercero, cuarto, quinto y sexto. Se entenderá que los puntos de conexión podrían haber sido etiquetados de manera diferente, sin afectar la sustancia de la divulgación.
Por consiguiente, en un aspecto, la presente tecnología proporciona un sistema de dirección de vehículos que tiene: una columna de dirección; un brazo pitman conectado a la columna de dirección, pudiendo pivotar el brazo pitman alrededor de un eje de pivote de brazo pitman, pudiendo pivotar al menos una parte de la columna de dirección alrededor del eje de pivote de brazo pitman, pivotando el brazo pitman alrededor del eje de pivote de brazo pitman en respuesta al pivotamiento de la columna de dirección; un primer barra de acoplamiento conectado de manera pivotante al brazo de dirección en un primer punto y que se extiende desde el brazo de dirección en una primera dirección; un unión conectada de forma pivotante al brazo pitman en un segundo punto y que se extiende desde el brazo pitman en una segunda dirección, siendo la segunda dirección opuesta a la primera dirección; un brazo loco conectado de forma pivotante a la articulación en un tercer punto, pudiendo pivotar el brazo loco alrededor de un eje de pivote de brazo loco, extendiéndose la articulación entre el brazo pitman y el brazo loco; y un segundo barra de acoplamiento conectado de forma pivotante al brazo loco en un cuarto punto y que se extiende desde el brazo loco en la segunda dirección. El eje de pivote de brazo pitman y el eje de pivote de brazo loco se extienden entre una primera línea y una segunda línea. La primera línea se extiende entre el primer punto y el cuarto punto. La segunda línea se extiende entre el segundo punto y el tercer punto.
En algunas implementaciones, la parte de la columna de dirección y el brazo pitman pivotan juntos alrededor del eje de pivote de brazo pitman.
En algunas implementaciones, una distancia normal al eje de pivote de brazo pitman entre el eje de pivote de brazo pitman y el segundo punto es igual a una distancia normal al eje de pivote de brazo loco entre el eje de pivote de brazo loco y el tercer punto.
En algunas implementaciones, una distancia normal al eje de pivote de brazo pitman entre el eje de pivote de brazo pitman y el primer punto es igual a una distancia normal al eje de pivote de brazo loco entre el eje de pivote de brazo loco y el cuarto punto.
En algunas implementaciones, la distancia entre el primer y el cuarto punto es mayor que la distancia entre el segundo y el tercer punto.
En algunas implementaciones, un vehículo tiene: un bastidor de vehículo; el sistema de dirección del vehículo, estando la columna de dirección soportada de forma pivotante por el bastidor de vehículo; una primera rótula de dirección, pudiendo pivotar la primera rótula de dirección alrededor de un primer eje de dirección y estando conectada de manera pivotante a la primera barra de dirección en un quinto punto, extendiéndose la primera barra de dirección entre la primera rótula de dirección y el brazo pitman; un primer elemento dirigible de contacto con el suelo conectado operativamente al primer rótula de dirección; una segunda articulación de dirección, pudiendo pivotar la segunda articulación de dirección alrededor de un segundo árbol de dirección y estando conectada de manera pivotante a la segunda barra de dirección en un sexto punto, extendiéndose la segunda barra de dirección entre la segunda articulación de dirección y el brazo loco; y un segundo elemento dirigible de contacto con el suelo conectado operativamente al segundo rótula de dirección.
En algunas implementaciones del vehículo, el brazo pitman está posicionado en un primer lado de un plano longitudinal vertical central del vehículo; y el brazo loco está situado en un segundo lado del plano longitudinal vertical central,
siendo el segundo lado del plano longitudinal vertical central opuesto al primer lado del plano longitudinal vertical central.
En algunas implementaciones del vehículo, el brazo pitman y el brazo loco están posicionados sustancial y simétricamente alrededor del plano longitudinal vertical central; y el eje de pivote de brazo pitman y el eje de pivote de brazo loco están colocados sustancialmente de manera simétrica alrededor del plano longitudinal vertical central.
En algunas implementaciones del vehículo, cuando el vehículo es dirigido en una dirección recta sobre terreno llano: el primer punto y el cuarto punto están colocados sustancialmente simétricos con respecto al plano longitudinal vertical central; el segundo punto y el tercer punto están situados sustancialmente de forma simétrica con respecto al plano longitudinal vertical central; y el quinto punto y el sexto punto están situados sustancialmente de forma simétrica con respecto al plano longitudinal vertical central.
En algunas implementaciones del vehículo, la unión se extiende a través del plano longitudinal vertical central.
En algunas implementaciones del vehículo, la unión se coloca por delante de los puntos primero y cuarto.
En algunas implementaciones, el vehículo comprende además un motor para impulsar el vehículo, estando el motor soportado por el bastidor de vehículo, estando posicionado el motor al menos parcialmente hacia atrás de la unión, y al menos parcialmente entre los puntos primero y cuarto.
En algunas implementaciones, la unión se coloca verticalmente más alta que un punto de conexión entre la columna de dirección y el brazo pitman.
En algunas implementaciones, el vehículo comprende además un motor para impulsar el vehículo, estando soportado el motor por el bastidor de vehículo, estando colocado el motor al menos parcialmente entre el brazo pitman y el brazo loco.
Características, aspectos y ventajas adicionales y/o alternativas de las implementaciones de la presente tecnología se harán evidentes a partir de la siguiente descripción, los dibujos y las reivindicaciones adjuntos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para una mejor comprensión de la presente tecnología, así como de otros aspectos y características adicionales de la misma, se hace referencia a la siguiente descripción que se utilizará junto con los dibujos adjuntos.
En los dibujos:
La figura 1A es una vista en alzado del lado izquierdo de un vehículo de tres ruedas, según una implementación; La figura 1B es una vista en perspectiva tomada desde el lado derecho trasero del vehículo de la figura 1A, estando el vehículo parcialmente desmontado para mostrar mejor algunas de sus características;
La figura 1C es una vista en perspectiva tomada desde el lado derecho trasero de un sistema de dirección del vehículo de la figura 1A, según una implementación;
La figura 1D es una vista en perspectiva tomada desde el lado derecho trasero del sistema de dirección del vehículo de la figura 1C y las ruedas del vehículo de la figura 1A;
La figura 1E es una vista en perspectiva de primer plano tomada desde el lado derecho trasero de una parte central del sistema de dirección del vehículo de la figura 1C;
La figura 1F es una vista en perspectiva de primer plano tomada desde el lado derecho trasero de una parte izquierda del sistema de dirección del vehículo y la rueda izquierda de la figura 1D;
La figura 1G es una vista en planta desde arriba de una parte del sistema de dirección del vehículo de la figura 1C y de una parte del motor del vehículo de la figura 1A;
La figura 2 es una vista esquemática en planta desde arriba del sistema de dirección del vehículo de la figura 1C;
La figura 3 es una vista en planta superior esquemática de un sistema de dirección de un vehículo, según otra implementación; y
La figura 4 es una vista en planta superior esquemática de un sistema de dirección de un vehículo, según otra implementación más, que no forma parte de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Las figuras 1A y 1B muestran un vehículo 100 para llevar un conductor y opcionalmente un pasajero.
La figura 1B muestra el vehículo 100 desmontado parcialmente para mostrar más claramente algunas de sus características. En un aspecto, el vehículo 100 ejemplifica un tipo de vehículo con el que se podrían implementar los sistemas de dirección del vehículo descritos en la presente memoria. Se contempla que los sistemas de dirección de vehículos descritos en la presente memoria podrían implementarse en otros tipos de vehículos que sean diferentes a los vehículos mostrados y descritos en la presente memoria.
El vehículo 100 que tiene un bastidor de vehículo 102, al que están conectadas una suspensión delantera izquierda 114a, una suspensión delantera derecha 114b y una suspensión trasera 114c.
El vehículo 100 también tiene una rueda delantera izquierda 104a, una rótula de dirección izquierda 150, una rueda delantera derecha 104b, una rótula de dirección derecha 152 y una rueda trasera 106.
La rótula de dirección izquierda 150 está colocada en un lado izquierdo 124a de un plano longitudinal vertical central 124. La rótula de dirección izquierda 150 está montada en la suspensión delantera izquierda 114a de manera que puede girar, como se ilustra mediante las flechas de referencia 150a, alrededor de un eje de dirección izquierdo 150b. La rueda delantera izquierda 104a está montada de forma giratoria en la rótula de dirección izquierda 150. Cuando la rótula de dirección izquierda 150 pivota, la rueda delantera izquierda 104a pivota con ella. La rueda delantera izquierda 104a es dirigible, como se describirá con más detalle a continuación.
La rótula de dirección derecha 152 está colocada en el lado derecho 124b del plano longitudinal vertical central 124. La rótula de dirección derecha 152 está montada en la suspensión delantera derecha 114b de manera que puede pivotar, como se ilustra con las flechas de referencia 152a, alrededor de un eje de dirección derecho 152b. La rueda delantera derecha 104b está montada de forma giratoria en la rótula de dirección derecha 152. Cuando la rótula de dirección derecha 152 pivota, la rueda delantera derecha 104b pivota con ella. La rueda delantera derecha 104b es dirigible, como se describirá con más detalle a continuación.
La rueda trasera 106 está montada giratoriamente en un brazo basculante trasero 153 de la suspensión trasera 114c.
El vehículo 100 tiene un sistema de frenado 116. El sistema de frenado 116 es un sistema de frenado de disco que está operativamente conectado a cada una de las tres ruedas 104a, 104b, 106 para proporcionar frenado a cada una de las tres ruedas 104a, 104b, 106. Se contempla que en algunas implementaciones, el sistema de frenado 116 podría ser cualquier sistema de frenado adecuado y podría adaptarse para proporcionar frenado a solo una rueda, algunas ruedas o a todas las ruedas de un vehículo. También se contempla que, dependiendo del vehículo, se podría utilizar un tipo diferente de sistema de frenado.
El vehículo 100 tiene un asiento a horcajadas 108 que está montado en el bastidor de vehículo 102 y adaptado para acomodar a un conductor y un pasajero.
El bastidor de vehículo 102 tiene soportes de motor 118. Los soportes de motor 118 soportan un motor 192 que impulsa el vehículo 100 cuando el vehículo 100 está en uso.
El sistema de dirección de vehículo 126, que se describirá con más detalle a continuación, y el bastidor de vehículo 102 definen un espacio de motor 190. El motor 192 está colocado en el espacio de motor 190. El espacio de motor 190 se extiende hacia adelante 170b en el bastidor de vehículo 102 y recibe el motor 192 como se muestra en las figuras 1G, 2 y 3. Como también se muestra en las figuras 1G, 2 y 3, el motor 192 está colocado parcialmente hacia atrás de una unión 144 del sistema de dirección de vehículo 126 y parcialmente entre los extremos de barra 132 y 138. La unión 144 y los extremos de barra 132, 138 se describen más adelante en la presente memoria.
Un conjunto impulsor (no mostrado) está conectado operativamente al motor 192 para recibir fuerzas impulsoras del motor 192. El motor 192 está conectado operativamente a la rueda trasera 106 a través del conjunto impulsor para impulsar la rueda trasera 106 con el fin de propulsar el vehículo 100.
El vehículo 100 tiene sistemas electrónicos y mecánicos adicionales que permiten el funcionamiento del vehículo 100 que no se muestran ni describen en la presente memoria para mantener la claridad de la descripción.
Una columna de dirección 110 está soportada de forma pivotante por el bastidor de vehículo 102. Un manillar 112 está conectado operativamente a la columna de dirección 110 para girar la columna de dirección 110. La columna de dirección 110 tiene una parte superior de la columna de dirección 110a y una parte inferior de la columna de dirección 110b. La parte superior de la columna de dirección 110a está operativamente conectada a la parte inferior de la columna de dirección 110b a través de una junta universal 112a. La parte superior de la columna de dirección 110a se extiende hacia abajo y hacia adelante 170b desde el manillar 112 a lo largo del centro del vehículo 10. La parte inferior de la columna de dirección 110b se extiende hacia abajo y hacia la izquierda desde la junta universal 112a. Se contempla que la columna de dirección 110 podría tener cualquier número adecuado de juntas universales u otras juntas adecuadas y/o cualquier número de partes de la columna de dirección, incluida una sola parte.
El bastidor de vehículo 102 incluye un elemento de bastidor de posicionamiento 102a que se extiende lateralmente en la parte delantera del mismo. Un brazo pitman 128 está operativamente conectado de manera pivotante al miembro de bastidor de posicionamiento 102a hacia la izquierda 124a del plano longitudinal vertical central 124. El brazo pitman 128 puede pivotar alrededor de un eje de pivote de brazo pitman 128b. Se contempla que el brazo pitman 128 podría conectarse de manera pivotante a otros miembros del bastidor de vehículo 102. Se contempla que el brazo pitman 128 podría colocarse en el lado derecho 124b del plano longitudinal vertical central 124, en cuyo caso la parte de
columna de dirección inferior 110b se extendería hacia la derecha en lugar de hacia la izquierda. Un ejemplo de dicha implementación, que no forma parte de la presente invención, se muestra en la figura 4 y se describe más adelante en la presente memoria.
El brazo pitman 128 tiene una parte trasera de brazo pitman 128c y una parte delantera de brazo pitman 128d. La parte trasera de brazo pitman 128c se extiende desde la parte delantera de brazo pitman 128d. La parte trasera de brazo pitman 128c se extiende en dirección hacia atrás. La parte delantera de brazo pitman 128d se extiende en una dirección hacia adelante.
El brazo pitman 128 está conectado de manera pivotante a una parte izquierda del miembro de bastidor de posicionamiento 102a a través de una rótula 131 insertada en el miembro de bastidor de posicionamiento 102a. Se contempla que el brazo pitman 128 podría estar conectado operativamente de manera pivotante al miembro de bastidor de posicionamiento 102a a través de cualquier otra conexión pivotante adecuada.
La parte inferior de la columna de dirección 110b está directamente conectada al brazo pitman 128 para hacer pivotar el brazo pitman 128 sobre el eje de pivote de brazo pitman 128b de manera que el pivote del manillar 112 pivote el brazo pitman 128 sobre el eje de pivote de brazo pitman 128b.
En esta implementación, la parte inferior de columna de dirección 110b pivota alrededor del eje de pivote de brazo pitman 128b. Se contempla que la parte inferior de columna de dirección 110b no necesite pivotar sobre el eje de pivote de brazo pitman 128b. Por ejemplo, la parte inferior de columna de dirección 110b podría estar operativamente conectada al brazo pitman 128 a través de una pluralidad de mecanismos articulados (no mostrados) y/o juntas de manera que la parte inferior de columna de dirección 110b pivote alrededor de un eje de pivote de la columna de dirección inferior (no mostrado) que está desplazado y/o sesgado con respecto al eje de dirección de brazo pitman 128b.
Un brazo loco 146 está operativamente conectado de manera pivotante al miembro de bastidor de posicionamiento 102a, hacia la derecha 124b del plano longitudinal vertical central 124. El brazo loco 146 puede pivotar alrededor de un eje de pivote de brazo loco 147. Se contempla que el brazo loco 146 podría pivotar conectado a otros miembros del bastidor de vehículo 102. Se contempla que el brazo loco 146 podría colocarse en el lado izquierdo del plano longitudinal vertical central 124. Un ejemplo de tal implementación se muestra en la figura 4, y se describe más adelante en la presente memoria.
El brazo loco 146 tiene una parte trasera de brazo loco 146c y una parte delantera de brazo loco 146d. La parte trasera de brazo loco 146c se extiende desde la parte delantera de brazo loco 146d. La parte trasera de brazo loco 146c se extiende en dirección hacia atrás. La parte delantera de brazo loco 146d se extiende en dirección hacia adelante.
El brazo loco 146 está conectado de manera pivotante al miembro de bastidor de posicionamiento 102a a través de un conjunto de pivote 146e que, en la implementación actual, incluye una articulación de rótula. Se contempla que el brazo loco 146 podría estar conectado operativamente de manera pivotante al miembro de bastidor de posicionamiento 102a a través de cualquier otra conexión pivotante adecuada.
Como se muestra en las figuras 1B y 1E, el eje de pivote de brazo pitman 128b y el eje de pivote de brazo loco se extienden 147 entre una primera línea 154 y una segunda línea 156. La primera línea 154 se extiende entre los puntos centrales del extremo de barra 132 y el extremo de barra 138. La segunda línea 156 se extiende entre los puntos centrales de un extremo de barra 134 y un extremo de barra 136, ubicados en los extremos delanteros del brazo pitman 128 y el brazo loco 146, respectivamente.
Como se muestra mejor en la figura 1D, una barra de acoplamiento izquierda 130 está conectada de forma pivotante al brazo pitman 128 en la parte trasera de brazo pitman 128c a través del extremo de barra 132. La barra de acoplamiento izquierda 130 se extiende hacia la izquierda 124a y hacia adelante 170b desde el brazo pitman 128. La barra de acoplamiento izquierda 130 está conectada operativamente de manera pivotante a la rótula de dirección izquierda 150 a través de una articulación de rótula 140. La articulación de rótula 140 se conecta a la rótula de dirección izquierda 150 en un punto hacia atrás del eje de pivote izquierdo 150b. La barra de acoplamiento izquierda 130 se extiende entre la rótula de dirección izquierda 150 y el brazo pitman 128.
Una barra de acoplamiento derecha 148 está conectada de forma pivotante al brazo loco 146 en la parte trasera brazo loco 146c a través del extremo de barra 138. La barra de acoplamiento derecha 148 se extiende hacia la derecha 124b y hacia adelante 170b desde el brazo loco 146. La barra de acoplamiento derecha 148 está conectada de manera pivotante y operativa a la rótula de dirección derecha 152 a través de una articulación de rótula 142. La articulación de rótula 142 se conecta a la rótula de dirección derecha 152 en un punto hacia atrás del eje de dirección derecho 152b. La barra de acoplamiento derecha 148 se extiende entre la rótula de dirección derecha 152 y el brazo loco 146.
En la presente implementación, la barra de acoplamiento izquierda 130 y la barra de acoplamiento derecha 148 tienen sustancialmente la misma longitud. Se contempla que, en algunas implementaciones, la barra de acoplamiento izquierda 130 y la barra de acoplamiento derecha 148 puedan tener diferentes longitudes.
La unión 144 está conectada de forma pivotante al brazo pitman 128 en la parte delantera de brazo pitman 128d a través del extremo del extremo de barra 134. La unión 144 se extiende hacia la derecha 124b desde el brazo pitman 128 a través del plano longitudinal vertical central 124 y se conecta de forma pivotante al brazo loco 146. La unión 144 está conectada de forma pivotante en la parte de brazo loco delantero 146d a través del extremo de barra 136. Como tal, la unión 144 se extiende entre el brazo pitman 128 y el brazo loco 146. La unión 144 está posicionada delante de los extremos de barra 132 y 138.
Como se puede ver en las figuras, la unión 144 está posicionada delante del eje de pivote de brazo pitman 128b y el eje de pivote de brazo loco 147. Se contempla que, en algunas implementaciones, tal como la implementación que se muestra en la figura 4, la unión 144 podría posicionarse hacia atrás del eje de pivote de brazo pitman 128b y el eje de pivote de brazo loco 147.
Las conexiones operativas de pivote proporcionadas por los extremos de barra 132, 134, 136 y 138 y las juntas de rótula 140 y 142 podrían implementarse a través de cualquier otra conexión operativa de pivote adecuada.
Con referencia a las figuras 1C y 2, la conexión proporcionada por cada uno de los extremos de barra 132, 134, 136 y 138 y las juntas de rótula 140 y 142 también se puede expresar en términos de puntos de conexión correspondientes a los centros de esos componentes. Una distancia 158 normal al eje de pivote de brazo pitman 128b entre el eje de pivote de brazo pitman 128b y el punto de conexión definido por el extremo de barra 134 es igual a una distancia 160 normal al eje de pivote de brazo loco 147 entre el eje de pivote de brazo loco 147 y el punto de conexión definido por el extremo de barra 136.
Una distancia 162 normal al eje de pivote de brazo pitman 128b entre el eje de pivote de brazo pitman 128b y el punto de conexión definido por el extremo de barra 132 es igual a una distancia 164 normal al eje de pivote de brazo loco 147 entre el eje de pivote de brazo loco 147 y el punto de conexión definido por el extremo de barra 138.
Una distancia 166 entre el punto de conexión definido por el extremo de barra 132 y el punto de conexión definido por el extremo de barra 138 es mayor que la distancia 167 (figura 2) entre la intersección del brazo pitman 128 y el eje de pivote de brazo pitman 128b y la intersección del brazo loco 146 y el eje de pivote de brazo loco 147. Además, la distancia 167 es mayor que la distancia 168 entre el punto de conexión definido por el extremo de barra 134 y el punto de conexión definido por el extremo de barra 136.
Se contempla que las proporciones de las distancias descritas anteriormente podrían ser diferentes de las proporciones descritas anteriormente para proporcionar una geometría de dirección diferente.
En la presente implementación, el eje de pivote de brazo pitman 128b y el eje de pivote de brazo loco 147 definen un plano 170. Se contempla que en algunas implementaciones el eje de pivote de brazo pitman 128b y el eje de pivote de brazo loco 147 no necesitan posicionarse para definir un plano. Los puntos de conexión definidos por los extremos de barra 134, 136 están dispuestos hacia delante del plano 170. Los puntos de conexión definidos por los extremos de barra 132, 138 están dispuestos hacia atrás del plano 170.
Las suspensiones delanteras 114a, 114b están posicionadas sustancialmente simétricas sobre el plano longitudinal vertical central 124. La rueda delantera izquierda 104a y la rueda delantera derecha 104b están posicionadas sustancialmente simétricas sobre el plano longitudinal vertical central 124. La rótula de dirección izquierda 150 y la rótula de dirección derecha 152 están posicionadas sustancial y simétricamente alrededor del plano longitudinal vertical central 124.
El brazo pitman 128 y el brazo loco 146 están posicionados sustancialmente de forma simétrica alrededor del plano longitudinal vertical central 124 cuando el vehículo 10 es dirigido en una dirección recta 100a. El eje de pivote de brazo pitman 128b y el eje de pivote de brazo loco 147 están colocados sustancialmente simétricos alrededor del plano longitudinal vertical central 124.
Cuando el vehículo 100 se conduce en línea recta 100a sobre terreno nivelado, el punto de conexión definido por el extremo de barra 132 y el punto de conexión definido por el extremo de barra 138 se colocan sustancialmente simétricos con respecto al plano longitudinal vertical central 124. Cuando el vehículo 100 está dirigido en la dirección de avance recto 100a en terreno llano, el punto de conexión definido por el extremo de barra 134 y el punto de conexión definido por el extremo de barra 136 se colocan sustancialmente simétricos con respecto al plano longitudinal vertical central 124. Cuando el vehículo 100 se dirige en la dirección recta 100a en terreno nivelado, el punto de conexión definido por la articulación de rótula 140 y el punto de conexión definido por la articulación de rótula 142 están posicionados sustancialmente simétricamente alrededor del plano longitudinal vertical central 124.
Se contempla que el vehículo 100 podría implementarse en configuraciones asimétricas. También se contempla que el sistema de dirección de vehículo 126 podría implementarse en configuraciones asimétricas. Como ejemplo, se contempla que el eje de pivote de brazo pitman 128b y el eje de pivote de brazo loco 147 podrían colocarse asimétricamente alrededor del plano longitudinal vertical central 124.
La función del sistema de dirección de vehículo 126 se describe a continuación, con referencia a las figuras 1D y 2.
La figura 2 es un esquema bidimensional simplificado de la presente implementación del sistema de dirección de vehículo 126. Como se muestra mejor en esta figura, las rótulas de dirección 150, 152 están configuradas y posicionadas de tal manera que los ejes de dirección 150b, 152b están posicionados hacia adelante 170b de las fuerzas que las barras de acoplamiento 130, 148 transfieren entre las ruedas delanteras 104a, 104b y el manillar 112 cuando el vehículo 100 está en uso. Más particularmente, los vectores de estas fuerzas, cuyos ejemplos se muestran mediante las flechas de referencia 130a y 148a, están hacia atrás 170a de los ejes de dirección 150b, 152b. Como resultado, las fuerzas aplican pares de torsión a las rótulas de dirección 150, 152 en direcciones que hacen que las rótulas de dirección 150, 152 pivoten en la misma dirección que el brazo pitman 128 y el brazo loco 146. Esta operación da como resultado que las ruedas delanteras 104a, 104b pivoten en la misma dirección que el pivote del manillar 112.
Cuando el manillar 112 y el brazo pitman 128 pivotan en sentido contrario al de las agujas del reloj (como se muestra con la flecha de referencia 129 en la figura 1D) sobre el eje de pivote de brazo pitman 128b, el brazo loco 146 pivota en sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote de brazo loco 147, y cuando el manillar 112 y el brazo pitman 128 pivota en el sentido de las agujas del reloj (en la dirección opuesta a la dirección que muestra la flecha de referencia 129) sobre el eje de pivote de brazo pitman 128b, el brazo loco 146 pivota en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote del brazo loco 147.
Más particularmente, como se muestra mejor en la figura 1D, cuando el brazo pitman 128 pivota en sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote de brazo pitman 128b, ocurre lo siguiente:
a) la parte delantera de brazo pitman 128d aplica una fuerza (ilustrada por la flecha de referencia 144a) a la parte delantera de brazo loco 146d, a través de la unión 144 y, por lo tanto, hace que el brazo loco 146 pivote en sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote de brazo loco 147;
b) la parte trasera de brazo pitman 128c aplica una fuerza (ilustrada por la flecha de referencia 128f) a la rótula de dirección izquierda 150, a través de la barra de acoplamiento izquierda 130 y. por lo tanto, hace que la rótula de dirección izquierda 150 pivote en sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del eje de dirección izquierdo 150b;
c) la rueda delantera izquierda 104a gira en sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del eje de dirección izquierdo 150b con la rótula de dirección izquierda 150;
d) la parte trasera de brazo loco 146c aplica una fuerza (ilustrada por la flecha de referencia 146f) a la rótula de dirección derecha 152, a través de la barra de acoplamiento derecha 148,y. por lo tanto. hace que la rótula de dirección derecha 152 pivote en sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del eje de dirección derecho 152b; y
e) la rueda delantera derecha 104b gira en sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del eje de dirección derecho 152b con la rótula de dirección derecha 152.
Cuando el brazo pitman 128 pivota en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje de pivote de brazo pitman 128b, sucede lo contrario de los pasos a) a e) y da como resultado el pivote de la rueda delantera izquierda 104a y la rueda delantera derecha 104b en el sentido de las agujas del reloj alrededor de sus respectivos ejes de dirección 150b, 152b. En resumen, el pivotamiento del manillar 112 en una dirección dada hace pivotar la columna de dirección 110 en esa dirección dada y hace pivotar las ruedas delantera izquierda y delantera derecha 104a, 104b en esa dirección dada. Así, se logra la dirección del vehículo 100.
La figura 3 muestra una implementación alternativa del sistema de dirección de vehículo 126. El sistema de dirección de vehículo 326 es el mismo que el sistema de dirección de vehículo 126, excepto que la distancia 302 entre los puntos de conexión definidos por los extremos de barra 132 y 138, cuya distancia 302 en esta figura se muestra mediante líneas de dimensión 302, es sustancialmente igual a la distancia 303 entre la intersección del brazo pitman 128 y el eje de pivote de brazo pitman 128b y la intersección del brazo loco 146 y el eje de pivote de brazo loco 147, así como a la distancia 304 entre los puntos de conexión definidos por los extremos de barra 134 y 136, cuya distancia 304 en esta figura se muestra mediante líneas de dimensión 304. En esta implementación, las distancias iguales 302, 303, 304 se logran seleccionando dimensiones adecuadas para la unión 144 y las barras de acoplamiento 130, 148.
La figura 4 muestra otra implementación alternativa, que no forma parte de la presente invención, del sistema de dirección de vehículo 126. El sistema de dirección de vehículo 426 es el mismo que el sistema de dirección de vehículo 126, excepto en lo que se describe a continuación. El brazo pitman 428 está en el lado derecho 124b del plano longitudinal vertical central 124, y el brazo loco 446 está en el lado izquierdo 124a del plano longitudinal vertical central 124.
La barra de acoplamiento izquierda 130 está conectada operativamente de forma pivotante a la parte trasera de brazo
loco 446c. La barra de acoplamiento derecha 148 está conectada operativamente de forma pivotante a la parte trasera de brazo de brazo pitman 428c. Es decir, estos dos puntos de conexión están en el mismo lado, hacia atrás 170a del eje de pivote de brazo pitman 428b y del eje de pivote de brazo loco 446b. La unión 144 se extiende entre y está conectada de forma pivotante a la parte trasera de brazo pitman 428c y la parte trasera de brazo loco 446c.
Por consiguiente, las rótulas de dirección 450, 452 están adaptadas de tal manera que cuando el brazo pitman 428 y el brazo loco 446 pivotan en sentido antihorario, las rótulas de dirección 450, 452 pivotan en sentido antihorario, y de tal manera que cuando el brazo pitman 428 y el brazo loco 446 pivotan en sentido horario, las rótulas de dirección 450, 452 giran en el sentido de las agujas del reloj.
Se contempla que el sistema de dirección de vehículo 126, 326, 426 descrito en la presente memoria podría implementarse con cualquier mecanismo de dirección asistida adecuado (no mostrado) para ayudar al conductor a operar el sistema de dirección de vehículo 126, 326, 426.
Se contempla que el sistema de dirección de vehículo 126, 326, 426 podría implementarse de tal manera que los diversos ejes del sistema de dirección de vehículo 126, 326, 426, tal como los ejes de pivote pitman y loco 128b, 147 y los ejes de dirección 150b, 152b, pudieran estar orientados entre ellos según orientaciones que son diferentes de las orientaciones mostradas en los ejemplos des implementaciones descritos en la presente memoria. Las diversas orientaciones podrían seleccionarse para adaptarse a vehículos particulares o estructuras de vehículos particulares.
Si bien los sistemas de dirección del vehículo 126, 326, 426 se describen con referencia a su implementación en la mitad delantera del vehículo 100, se contempla que dependiendo de cada vehículo en particular, los sistemas de dirección del vehículo 126, 326, 426 podrían implementarse en una mitad trasera del vehículo.
Se contempla que para algunos vehículos, la colocación del motor en la mitad trasera de cada vehículo y, particularmente, más cerca de la parte trasera de cada vehículo, puede proporcionar ventajas. En tales casos, los sistemas de dirección de vehículos 126, 326, 426 podrían implementarse en tales vehículos y podrían adaptarse para proporcionar un espacio utilizable, tal como parte de un espacio de motor, en la mitad trasera de cada vehículo.
Como se ve mejor en la figura 2, el sistema de dirección de vehículo 126 define un espacio utilizable 190a entre el brazo pitman 128, el brazo loco 146 y la unión 144. Se contempla que el espacio utilizable 190a no se limita a recibir el motor 192 en su interior. El espacio utilizable 190a podría adaptarse para acomodar componentes del vehículo que no sean el motor 192. Por ejemplo, el espacio utilizable 190a podría adaptarse para acomodar componentes del vehículo tales como una transmisión (no se muestra), tubos de escape del motor (no se muestran), conductos de cableado del vehículo (no mostrados) y compartimientos de almacenamiento (no mostrados).
Se contempla que los sistemas de dirección del vehículo 126, 326, 426 podrían implementarse con columnas de dirección que se colocan en una posición que es diferente de la posición que se muestra en las implementaciones ejemplares descritas en la presente memoria.
Se contempla que los sistemas de dirección de vehículo 126, 326, 426 podrían fabricarse y venderse por separado del vehículo 100. Se contempla que los sistemas de dirección de vehículo 126, 326, 426 podrían fabricarse para adaptarse a un modelo de vehículo particular. También se contempla que uno de los sistemas de dirección de vehículo 126, 326, 426 podría fabricarse para adaptarse a dos o más modelos de vehículos.
Se contempla además que los sistemas de dirección de vehículos 126, 326, 426 podrían fabricarse para adaptarse a vehículos que caen dentro de uno o más rangos de especificaciones de vehículos. Las especificaciones del vehículo podrían incluir cualquier especificación relevante, tal como una especificación de soportes de motor adecuados, configuraciones de bastidor y configuraciones de motor. Se contempla la implementación de los sistemas de dirección de vehículos 126, 326, 426 tanto en la fabricación de vehículos nuevos, como también para fines de modernización de vehículos.
Se contempla que los componentes de los sistemas de dirección de vehículo 126, 326, 426 podrían tener formas y orientaciones relativas entre ellos, que son diferentes de las mostradas y descritas. Las formas, orientaciones y tamaños de los componentes de una implementación particular de los sistemas de dirección del vehículo 126, 326, 426 podrían seleccionarse, por ejemplo, de tal manera que la implementación particular de los sistemas de dirección del vehículo 126, 326, 426 podría implementarse con un vehículo en particular y/o para obtener ciertas características de dirección.
Se contempla que el vehículo 100 podría ser cualquier otro vehículo adecuado. Por ejemplo, el vehículo 100 podría ser una moto de nieve, un vehículo todo terreno o un vehículo anfibio. Se contempla que los elementos acoplados al suelo podrían ser elementos acoplados al suelo que no sean ruedas. Por ejemplo, en una moto de nieve, los miembros delanteros dirigibles que se acoplan al suelo son esquís dirigibles izquierdo y derecho, y el miembro trasero que se acopla al suelo es una oruga sin fin.
Se contempla que el dispositivo de entrada de dirección 112 podría ser cualquier dispositivo adecuado, tal como un volante.
En las presentes implementaciones, las barras de acoplamiento 130, 148, el brazo pitman 128, el brazo loco 146, las rótulas de dirección 150, 152, el bastidor de vehículo 102, la columna de dirección 110, el manillar 112 y el elemento de bastidor de posicionamiento 102a están hechos de metal. Sin embargo, se contempla que el vehículo 100 y los sistemas de dirección del vehículo 126, 326, 426 podrían implementarse usando cualquier material adecuado o combinación de materiales.
Claims (14)
1. Un sistema de dirección de vehículo que comprende:
- una columna de dirección (110);
- un brazo pitman (128) conectado a la columna de dirección, siendo pivotable el brazo pitman alrededor de un eje de pivote de brazo pitman (128b), pudiendo pivotar al menos una parte de la columna de dirección alrededor del eje de pivote de brazo pitman, pivotando el brazo pitman alrededor del eje de pivote del brazo pitman en respuesta al pivotamiento de la columna de dirección;
- una primera barra de acoplamiento (130) conectada de manera pivotante al brazo de dirección en un primer punto y que se extiende desde el brazo de dirección en una primera dirección;
- una unión (144) conectada de forma pivotante al brazo pitman en un segundo punto y que se extiende desde el brazo pitman en una segunda dirección, siendo la segunda dirección opuesta a la primera dirección;
- un brazo loco (146) conectado de forma pivotante a la unión en un tercer punto, pudiendo pivotar el brazo loco alrededor de un eje de pivote de brazo loco, extendiéndose la unión entre el brazo pitman y el brazo loco; y
- una segunda barra de acoplamiento (148) conectada de manera pivotante al brazo loco en un cuarto punto y que se extiende desde el brazo loco en la segunda dirección,
estando el sistema de dirección del vehículo caracterizado por que:
el eje de pivote de brazo pitman y el eje de pivote de brazo loco se extienden entre una primera línea (154) y una segunda línea (156);
la primera línea se extiende entre el primer punto y el cuarto punto; y
la segunda línea se extiende entre el segundo punto y el tercer punto.
2. El sistema de dirección de vehículo de la reivindicación 1, en el que la parte de la columna de dirección y el brazo pitman pivotan juntos alrededor del eje de pivote de brazo pitman.
3. El sistema de dirección de vehículo de la reivindicación 1 ó 2, en el que una distancia (158) normal al eje de pivote de brazo pitman entre el eje de pivote de brazo pitman y el segundo punto es igual a una distancia (160) normal al eje de pivote de brazo loco entre el eje de pivote de brazo loco y el tercer punto.
4. El sistema de dirección de vehículo de la reivindicación 1 ó 2, en el que una distancia (162) normal al eje de pivote de brazo pitman entre el eje de pivote de brazo pitman y el primer punto es igual a una distancia (164) normal al eje de pivote de brazo loco entre el eje de pivote de brazo loco y el cuarto punto.
5. El sistema de dirección de vehículo de la reivindicación 1 ó 2, en el que la distancia (166) entre el primer punto y el cuarto punto es mayor que la distancia (167) entre el segundo y el tercer punto.
6. Un vehículo, que comprende:
- un bastidor de vehículo (102);
- un sistema de dirección de vehículo según la reivindicación 1, estando la columna de dirección del sistema de dirección de vehículo soportada de forma pivotante por el bastidor de vehículo;
- una primera rótula de dirección (150), siendo la primera rótula de dirección giratoria alrededor de un primer eje de dirección (150b) y estando conectada de forma pivotante a la primera barra de dirección en un quinto punto, extendiéndose la primera barra de dirección entre la primera rótula de dirección y el brazo pitman; - un primer elemento dirigible de contacto con el suelo conectado operativamente a la primera rótula de dirección;
- una segunda rótula de dirección (152), siendo la segunda rótula de dirección giratoria alrededor de un segundo eje de dirección (152b) y estando conectada pivotantemente a la segunda barra de dirección en un sexto punto, extendiéndose la segunda barra de dirección entre la segunda rótula de dirección y el brazo loco; y
- un segundo elemento dirigible de contacto con el suelo conectado operativamente a la segunda rótula de dirección.
7. El vehículo de la reivindicación 6, en el que:
- el brazo pitman está posicionado en un primer lado de un plano longitudinal vertical central (124) del vehículo; y
- el brazo loco se coloca en un segundo lado del plano longitudinal vertical central (124), estando el segundo lado del plano longitudinal vertical central opuesto al primer lado del plano longitudinal vertical central.
8. El vehículo de la reivindicación 7, en el que:
- el brazo pitman y el brazo loco están posicionados sustancial y simétricamente alrededor del plano longitudinal vertical central; y
- el eje de pivote de brazo pitman y el eje de pivote de brazo loco están posicionados sustancialmente simétricos alrededor del plano longitudinal vertical central.
9. El vehículo de la reivindicación 7 u 8, en el que cuando el vehículo se conduce en una dirección recta (100a) en terreno llano:
- el primer punto y el cuarto punto están posicionados sustancialmente de forma simétrica con respecto al plano longitudinal vertical central;
- el segundo punto y el tercer punto están situados sustancialmente de forma simétrica con respecto al plano longitudinal vertical central; y
- el quinto punto y el sexto punto están posicionados sustancialmente simétricos con respecto al plano longitudinal vertical central.
10. El vehículo de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que la unión se extiende a través del plano longitudinal vertical central.
11. El vehículo de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en el que la unión está situada delante del primer punto y el cuarto punto.
12. El vehículo de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, que comprende además un motor (192) para propulsar el vehículo, el motor está soportado por el bastidor de vehículo, el motor está posicionado al menos parcialmente hacia atrás de la unión, y al menos parcialmente entre el primer punto y el cuarto punto.
13. El vehículo de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 12, en el que la unión se coloca verticalmente más alta que un punto de conexión entre la columna de dirección y el brazo pitman.
14. El vehículo de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, que comprende además un motor para propulsar el vehículo, estando soportado el motor por el bastidor de vehículo, estando colocado el motor al menos parcialmente entre el brazo pitman y el brazo loco.
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