WO2015143523A1 - Steering system with steering movement coupled to the movement of inclination of the centre of mass of the vehicle or apparatus, and vehicle - Google Patents

Abstract

The present invention describes a novel vehicle steering system designed to allow the gauge of small and medium vehicles to be reduced, the vehicle steering degree being generated by the lateral inclination of the structure of the vehicle provided with the present steering system. The introduction of an intermediate element to regulate the relationship between steering and lateral inclination allows steering to be adapted to various driving conditions, the option of a purely mechanical operation and control rendering the system simple and robust and making it potentially very competitive in comparison with the systems presently available on the market. This invention further describes auxiliary control and maneuvering systems which provide a globally more versatile driving performance.

Description

SISTEMA DE DIREÇÃO COM MOVIMENTO DE ESTERÇAMENTO ACOPLADO AO MOVIMENTO DE INCLINAÇÃO DO CENTRO DE MASSA DO VEÍCULO OU APARATO, E VEÍCULO  STEERING STEERING STEERING SYSTEM COUPLED TO THE VEHICLE OR APARATO MASS CENTER TILTING MOVEMENT, AND VEHICLE

Campo da invenção Field of the invention

[1 ] A presente invenção refere-se a sistemas de direção veiculares e suas aplicações a diversos tipos de veículos.  [1] The present invention relates to vehicle steering systems and their applications to various types of vehicles.

Antecedentes da invenção Background of the invention

[2] O estado da técnica apresenta uma série de tipos diferentes de sistemas de direção aplicados a diversos tipos de veículos, desde caminhões e carros até skate-boards e patinetes. Todos os veículos cujo direcionamento se dá através de algum tipo de controle manual humano requerem algum tipo de sistema que faça essa interface entre o condutor e o comportamento direcional desejado do veículo no meio em que o mesmo trafega.  The state of the art presents a number of different types of steering systems applied to various types of vehicles, from trucks and cars to skateboards and scooters. All vehicles whose steering takes place through some kind of human manual control require some kind of system that makes this interface between the driver and the desired directional behavior of the vehicle in the medium in which it rides.

[3] Alguns documentos do estado da técnica descrevem veículos de três ou quatro rodas que devido a diversas motivações têm a capacidade de esterçar as rodas destinadas a realizar as curvas e, simultaneamente, inclinar a estrutura principal do veículo. Existem tanto exemplares cujo movimento de inclinação se dá de maneira independente ao de esterçamento como exemplares cujo movimento de inclinação e esterçamento são diretamente acoplados (dependentes). O principal fator que motiva esse tipo de dinâmica nos referidos veículos é o de contrabalancear o efeito da aceleração centrípeta devido à realização da curva. Essa tende a manter o veículo na trajetória retilínea que já vinha assumindo e dadas determinadas características de condução como velocidade elevada, raio de curvatura pequeno e elevada altura do centro de massa do veículo, pode induzir grandes acidentes do tipo capotamento. Desse fenómeno, se faz nítido o grande desejo de qualquer projetista em reduzir ao máximo o risco de capotamento de um veículo em desenvolvimento. Um dos meios mais comuns de conseguir isso é inclinando o centro de massa do veículo em direção ao centro da curva sendo realizada. [4] Muitas vezes, em veículos cujo sistema de inclinação está acoplado ao sistema de direção, essa configuração se dá com intuito de a inclinação do veículo controlada pelo condutor ser por si só o meio de controle da direção, uma vez que um sistema afeta o outro diretamente. Um exemplo famoso desse tipo de condução pode ser visto nos skate-boards e suas variantes. [3] Some state-of-the-art documents describe three- or four-wheeled vehicles which, due to various motivations, have the ability to steer the curved wheels while simultaneously tilting the main frame of the vehicle. There are both examples whose inclination movement occurs independently of the steering and examples whose inclination and steering movement are directly coupled (dependent). The main factor that motivates this type of dynamics in these vehicles is to counterbalance the effect of centripetal acceleration due to the realization of the curve. This tends to keep the vehicle on the straight track it was already assuming and given certain driving characteristics such as high speed, small radius of curvature and high height of the vehicle's center of mass, can induce major rollover accidents. From this phenomenon, it is clear that every designer wishes to reduce the risk of overturning a developing vehicle as much as possible. One of the most common means of achieving this is by tilting the center of mass of the vehicle toward the center of the curve being made. [4] Often, in vehicles whose tilt system is coupled to the steering system, this configuration is intended to make the driver-controlled tilt of the vehicle itself the means of steering control as a system affects the other directly. A famous example of this type of riding can be seen on skateboards and their variants.

[5] No entanto, todos esses exemplares disponíveis atualmente ou são ineficazes em termos de estabilidade em velocidades variadas ou são muito complexos, grandes e pesados para serem aplicados a veículos de pequeno porte de uso urbano que em primeira instância tenham de ser práticos de manusear e acomodar em pequenos espaços. [5] However, all of these currently available specimens are either ineffective in terms of stability at varying speeds or are too complex, large and heavy to be applied to small urban vehicles that in the first instance have to be practical to handle. and accommodate in small spaces.

[6] A publicação US 4132435 A de Kenneth L. Wilson de 1977 apresenta um veículo de três rodas guiado por um volante ou um guidão. O principal aspecto que cabe citar nessa publicação é que, entre as patentes pesquisadas, essa é a patente mais antiga que faz referência a um veículo com movimento de inclinação lateral conjugado ao movimento de esterçamento sendo que, nesse caso, esses movimentos são acoplados, ou seja, o movimento de um é transmitido ao movimento do outro de maneira recíproca.  [6] Kenneth L. Wilson's US publication 4132435 A of 1977 features a three-wheeled vehicle driven by a steering wheel or a handlebar. The main aspect that should be mentioned in this publication is that, among the patents researched, this is the oldest patent that refers to a vehicle with lateral inclination movement in conjunction with the steering movement, in which case these movements are coupled, or that is, the movement of one is transmitted to the movement of the other in a reciprocal manner.

[7] Na patente em questão, o veículo pode basicamente ser dividido em duas partes: a estrutura principal ou traseira que comporta o piloto e a roda traseira, e a estrutura frontal na qual estão montadas as duas rodas dianteiras. Essas duas estruturas são ligadas por uma junta pivotada (somente 1 grau de liberdade rotativo), cujo eixo de rotação está levemente inclinado para frente em relação a um eixo vertical fixo no referencial do veículo. Como o corpo que comporta as duas rodas dianteiras gira como um todo levando as rodas dianteiras consigo, a inclinação do eixo do pivô mencionada anteriormente obriga a estrutura traseira a se inclinar lateralmente para dentro na direção da curva, mantendo, dessa forma, a restrição geométrica imposta pela gravidade que mantém constantemente as três rodas em contato com o chão. Vale ressaltar que, no quadro reivindicatório, o autor acrescenta uma última reivindicação mencionando a necessidade de um meio de armazenar energia potencial elástica entre o movimento da estrutura principal e a estrutura frontal. Mais considerações sobre isso serão feitas a frente. [7] In the patent in question, the vehicle can basically be divided into two parts: the main or rear frame that holds the driver and the rear wheel, and the front frame on which the two front wheels are mounted. These two structures are connected by a pivot joint (only 1 degree of freedom of rotation), whose axis of rotation is slightly inclined forward with respect to a fixed vertical axis in the vehicle frame. As the body that holds the two front wheels rotates as a whole carrying the front wheels with it, the aforementioned pivot axle inclination forces the rear frame to tilt laterally inward toward the curve, thereby maintaining the geometric constraint. imposed by gravity that constantly keeps the three wheels in contact with the ground. It is noteworthy that, in the claim framework, the author adds one last claim mentioning the need for a means of storing energy elastic potential between the movement of the main frame and the front frame. Further considerations on this will be made later.

[8] Essa invenção, por ter o ângulo do eixo do pivô da estrutura frontal fixo, sofre de uma limitação na faixa de velocidades aceitáveis para uma condução estável. Mais detalhes sobre esse efeito serão abordados melhor na descrição detalhada da invenção a que se destina este projeto, o qual oferece uma grande melhoria ao resolver essa problemática de dispor do ângulo de inclinação lateral ideal para cada velocidade.  [8] This invention, having the fixed front frame pivot axis angle, suffers from a limitation on the acceptable speed range for stable driving. More details on this effect will be better addressed in the detailed description of the invention for which this project is intended, which offers a major improvement in solving this problem of having the optimal lateral tilt angle for each speed.

[9] A publicação US 4993733 A de Keith Eilers de 1989 apresenta um veículo de três rodas muito similar ao veículo demonstrado na patente US 4132435 A (a última citada). As únicas diferenças mais notáveis são a posição de condução, sendo essa (US 4993733 A) exclusivamente reclinada, o membro frontal que possui extremidades inclinadas dispostas de maneira a dar espaço para os pés do condutor, uma barra de direção que é acoplada através de uma barra articulada à estrutura frontal transmitindo o movimento do condutor de maneira confortável ao eixo das rodas dianteiras.  [9] 1989 publication 4993733 A by Keith Eilers discloses a three-wheeled vehicle very similar to the vehicle shown in US Patent 4132435 A (the last cited). The only most noticeable differences are the driving position, with this (US 4993733 A) exclusively reclined, the front limb having inclined ends arranged to give the driver's feet room, a steering bar that is coupled through a articulated bar to the front frame conveying the driver's movement comfortably to the front wheel axle.

[10] É feita a introdução do conceito de um mecanismo que confere estabilidade anti-capotamento. No entanto, esse mecanismo citado nada mais é que um distanciamento sensível entre o eixo das rodas dianteiras e o eixo no qual a estrutura frontal gira em torno. Esse distanciamento confere um deslocamento lateral maior da frente do veículo na direção de dentro da curva em comparação a uma situação com os eixos coincidentes.  [10] The concept of a mechanism providing anti-rollover stability is introduced. However, this mechanism cited is nothing more than a sensible distance between the front wheel axle and the axle on which the front frame rotates around. This spacing gives a larger lateral displacement of the front of the vehicle in the direction of the curve compared to a situation with the coincident axes.

[1 1 ] É importante lembrar que, no caso, a patente não cita a questão da problemática desse distanciamento, pois quando se deseja realizar um grande ângulo de esterçamento a baixa velocidade, dependendo da posição do centro de massa do piloto e da roda dianteira interna à curva, existe a possibilidade de se formar um binário de forças que faz com que o veículo tombe para o lado de dentro da curva. Isso sem falar no risco de interferência entre o volume de trabalho do conjunto frontal e o volume ocupado pela estrutura principal e seu condutor. Não tomadas devidas precauções existe o risco de se atingir o próprio condutor ou veículo com a roda de dentro se dirigindo em direção ao eixo longitudinal do veículo na realização de um esterçamento mais intenso. [1 1] It is important to remember that, in this case, the patent does not mention the issue of the problem of this distance, because when it is desired to realize a large steering angle at low speed, depending on the position of the pilot's center of mass and the front wheel Inside the bend, there is a possibility of forces being formed that causes the vehicle to tip over inside the bend. Not to mention the risk of interference between the workload of the front assembly and the volume occupied by the mainframe and its conductor. Failure to take proper precautions could result in driver or vehicle with the inner wheel driving towards the longitudinal axis of the vehicle in order to make a more intense steering.

[12] Curiosamente, a patente em questão não reivindica nenhum dispositivo restaurador da direção, cuja função seja obviamente restaurar sua posição neutra. Entretanto, seu criador alega que o formato da estrutura frontal confere essa propriedade, da mesma maneira que ocorre com as asas de avião. Essa afirmação carece de uma explicação mais bem detalhada que descreva o fenómeno alegado, uma vez que, um breve estudo do modelo dinâmico do veículo em questão não prevê nenhuma força dessa natureza. Interestingly, the patent in question does not claim any steering restorative device whose function is obviously to restore its neutral position. However, its creator claims that the shape of the front structure confers this property, just as with airplane wings. This statement lacks a more detailed explanation describing the alleged phenomenon, since a brief study of the dynamic model of the vehicle in question does not foresee any such force.

[13] Essa invenção, ao ter também o ângulo do eixo do pivô da estrutura frontal fixo, sofre da mesma limitação de faixa de velocidades aceitáveis mencionada na patente anterior. [13] This invention, also having the fixed front frame pivot axis angle, suffers from the same acceptable speed range limitation mentioned in the previous patent.

[14] A invenção defendida nesse relatório, por não necessariamente apresentar uma distância entre os eixos do pivô e das rodas frontais, dispor de um mecanismo para restaurar sua direção à posição neutra e ter o ângulo do pivô da estrutura frontal variável, representa uma melhoria em relação a patente supracitada.  [14] The invention advocated in this report, because it does not necessarily have a distance between the pivot axles and the front wheels, has a mechanism for restoring its direction to the neutral position, and has the pivot angle of the front frame variable, represents an improvement. in relation to the above patent.

[15] A publicação US 6685201 B1 de Charles T. Smith III de 1998 apresenta um veículo de três rodas não motorizado típico para prática de downhill. Este veículo em si é muito diferente dos mencionados anteriormente, mas o seu sistema de direção segue exatamente o mesmo princípio. No entanto, o que é interessante dessa invenção é que o ato de inclinar lateralmente o veículo desempenha um papel muito mais determinante no esterçamento. Esse até dispõe de apoios para os pés com os quais pode-se controlar o eixo dianteiro (similar a estrutura frontal da patente aqui pleiteada), entretanto, isso não descarta o papel igualmente importante do piloto no ato de inclinar lateralmente para garantir a realização correta da curva.  [15] Charles T. Smith III publication US 6685201 B1 of 1998 presents a typical non-motorized downhill three-wheeled vehicle. This vehicle itself is very different from those mentioned earlier, but its steering system follows exactly the same principle. However, what is interesting about this invention is that the lateral tilting of the vehicle plays a much more determining role in steering. This even has footrests with which you can control the front axle (similar to the front frame of the patent claimed here), however, this does not rule out the equally important role of the pilot in tilting laterally to ensure correct performance. of the curve.

[16] Essa invenção se relaciona com a qual se destina este documento no sentido de o sistema de direção também dispor dessa relação equitativa entre inclinação e esterçamento manual. No entanto, essa invenção tem seu desempenho limitado no mesmo quesito que as anteriores ao ter um ângulo de inclinação do pivô da estrutura frontal fixado em um valor predeterminado por projeto entre 48 e 60 graus em relação a estrutura principal. Essa invenção, por não dispor de meios para adquirir velocidade, se não o acúmulo de energia gravitacional, e possuir uma estrutura muito próxima ao chão, torna inviável o uso deste aparato como meio de transporte e somente se destina a prática desportiva. A invenção proposta nesse relatório não apresenta as limitações mencionadas até o momento. [16] This invention relates to the purpose of this document in that the steering system also has such a fair relationship between tilt and manual steering. However, this invention has its limited performance in the same respect as the previous ones by having an angle of inclination of the front frame pivot set at a predetermined design value between 48 and 60 degrees relative to the main frame. This invention, because it does not have the means to acquire speed, if not the accumulation of gravitational energy, and has a structure very close to the ground, makes the use of this apparatus as a means of transportation impracticable and is only intended for sports practice. The invention proposed in this report does not have the limitations mentioned so far.

[17] A publicação US 5544906 A de Lawrence D. (Jake) Clapper de 1994 apresenta um veículo de três rodas cuja aplicação se assemelha muito com a da invenção a que se destina esse relatório. A invenção apresentada nessa publicação é estritamente impulsionada por tração humana, ou seja, a energia cinética desenvolvida ao se locomover com este veículo é oriunda da transmissão de potência muscular por parte do condutor para potência mecânica no veículo. Essa invenção realiza conversões por meio de esterçamento de suas rodas dianteiras, que montadas numa manga de eixo, pivotam em torno de um eixo próximo à vertical em relação ao eixo dianteiro do veículo. Este veículo, inclusive, não apresenta capacidade de inclinar lateralmente sua estrutura principal.  [17] Lawrence D. (Jake) Clapper 1994 publication US 5544906 A discloses a three-wheeled vehicle whose application closely resembles that of the invention for which this report is intended. The invention presented in this publication is strictly driven by human traction, that is, the kinetic energy developed when moving with this vehicle is derived from the driver's transmission of muscle power to mechanical power in the vehicle. This invention accomplishes conversions by steering its front wheels, which mounted on an axle sleeve, pivot about a near vertical axis relative to the front axle of the vehicle. This vehicle does not even have the ability to laterally tilt its main structure.

[18] Pelo fato de a invenção defendida aqui não ser restrita a veículos de pequeno porte de tração muscular, podendo ser estendida a situações de médio porte (porte de motocicletas) e dispor de inclinação lateral de sua estrutura principal, possibilitando ter uma bitola mais estreita entre as rodas dianteiras, ela apresenta melhoria em relação ao invento publicado na patente citada logo acima.  [18] Due to the fact that the invention defended here is not restricted to small vehicles with muscular traction, it can be extended to medium sized situations (motorcycle size) and has a lateral inclination of its main structure, allowing it to have a smaller gauge. narrow between the front wheels, it shows improvement over the invention published in the above cited patent.

[19] A publicação US 7976046 B2 de Lawrence Rathsack de 2008 apresenta um veículo de três rodas muito semelhante ao objeto deste relatório, onde seu movimento de esterçamento é única e puramente controlado pelo movimento de inclinação lateral da estrutura principal. Esse veículo, assim como o descrito na patente mencionada anteriormente, realiza conversões ao esterçar suas rodas dianteiras que montadas numa manga de eixo pivotam em torno de um eixo próximo à vertical (levemente inclinado para trás) situado nas extremidades de uma estrutura frontal. Mas nesse caso, a estrutura principal se apoia nessa estrutura frontal e um pivô apontado próximo a direção longitudinal do veículo conecta as duas permitindo a inclinação lateral da estrutura principal. Um sistema de alavanca, atuado pela inclinação da estrutura principal e conectado por barras articuladas às mangas de eixo, fazem a tradução do ângulo de inclinação imposto para o ângulo de esterçamento desejado. Assim como a primeira invenção descrita nesse levantamento do estado da arte, essa invenção também dispõe de mecanismo restaurador para auxiliar o condutor a recobrar o veículo à posição neutra de direção. Como o ângulo do eixo do pivô entre a estrutura principal e a estrutura frontal também é fixo nessa invenção, esta só dispõe de uma relação entre inclinação e esterçamento, sendo apta a operar somente dentro de uma faixa estrita de velocidades. Devido também ao fato de não existir um meio de atuar o sistema de esterçamento diretamente, este veículo apresenta grande dificuldade de manobra quando trafega em baixas velocidades e o tempo de resposta entre a atuação do condutor e a resposta direcional do veículo é grande o suficiente para causar um incómodo. [19] Lawrence Rathsack 2008 publication US 7976046 B2 presents a three-wheeled vehicle very similar to the object of this report, where its steering movement is unique and purely controlled by the lateral tilt movement of the main frame. This vehicle, as described in the aforementioned patent, performs conversions by steering its front wheels which mounted on an axle sleeve pivot around a near-vertical (slightly angled rearward) axle situated on the ends of a front frame. But in this case, the main frame rests on this front frame and a pivot pointed close to the longitudinal direction of the vehicle connects the two allowing lateral tilting of the main frame. A lever system, actuated by tilting the main frame and connected by hinged bars to the axle sleeves, translates the inclined angle imposed to the desired steering angle. As with the first invention described in this state-of-the-art survey, this invention also has a restorative mechanism to assist the driver in recovering the vehicle from the neutral steering position. Since the angle of the pivot axis between the mainframe and the frontframe is also fixed in this invention, it has only a tilt-to-steer ratio and can only operate within a narrow range of speeds. Due also to the fact that there is no way to operate the steering system directly, this vehicle has great maneuverability when traveling at low speeds and the response time between driver actuation and vehicle directional response is long enough to handle. cause a nuisance.

[20] A invenção proposta neste relatório apresenta soluções que eliminam as características negativas do veículo descrito logo acima ao funcionar numa ampla gama de velocidades, possuir um sistema de override (sobreposição) que permite controlar o esterçamento diretamente com as mãos ou os pés e um sistema de locomoção em baixas velocidades, ideal para situações de manobra e estacionamento. [20] The invention proposed in this report provides solutions that eliminate the negative characteristics of the vehicle described above when operating at a wide range of speeds, have an override system that allows you to control steering directly with your hands or feet and a low speed locomotion system, ideal for maneuvering and parking situations.

[21 ] A publicação US 8240686 B2 de Jin Man Choi de 2008 apresenta um aparato mecânico destinado a converter um movimento de inclinação lateral em um movimento de esterçamento, logo, isso implica dizer que este é acoplado. Assim como na publicação US 7976046 B2 de Lawrence Rathsack, esta patente mostra um sistema onde as rodas são esterçadas individualmente, e a relação entre o esterçamento das rodas dianteiras é determinada pela geometria dos membros articulados que realizam o movimento do conjunto todo. Sendo este aparato destinado, em grande parte, a ser adaptado a motocicletas para convertê-las em triciclos, este tem, em contrapartida, na maneira como suas reivindicações foram feitas, um escopo mais amplo de aplicação protecionista. É importante frisar que, essas duas últimas patentes, tirando algumas alterações na geometria das partes móveis, mecanismo de restauração da direção, e o modo como suas reivindicações foram feitas, tratam do mesmo princípio de ação e, portanto, essa última sofre dos mesmos problemas e carece das mesmas soluções para um desempenho superior. [21] The 2008 Jin Man Choi publication US 8240686 B2 introduces a mechanical apparatus designed to convert a lateral tilt movement into a steering movement, so this implies that it is coupled. As in Lawrence Rathsack Publication US 7976046 B2, this patent discloses a system where wheels are individually driven, and the relationship between front wheel steering is determined by the geometry of the pivot members that move the entire assembly. Since this apparatus is largely intended to be adapted to motorcycles to convert them into tricycles, it has, on the other hand, way their claims were made, a broader scope of protectionist application. It is important to note that these last two patents, apart from some changes in the geometry of the moving parts, the steering restoration mechanism, and the way their claims were made, deal with the same principle of action and therefore the latter suffers from the same problems. and lacks the same solutions for superior performance.

[22] A publicação US 6402174 B1 de Alan Maurer de 2001 apresenta um veículo de três rodas semelhante ao objeto deste relatório, onde, no caso, seus movimentos de esterçamento e inclinação lateral não são acoplados, isto é, podem ser controlados independentemente. A principal premissa dessa escolha é a de que podendo o condutor controlar esses dois parâmetros individualmente, este pode controlar mais precisamente o ângulo de inclinação lateral que julgar ideal para uma dada condição de conversão. O piloto, nesse caso, sentiria através da aceleração lateral, imposta pela velocidade e pelo raio da curva sendo pretendida, qual ângulo de inclinação ele deve introduzir. No entanto, o que a prática revela, é que o fato de o condutor ter que aprender a controlar essas duas variáveis de maneira contínua em cada uma delas, conseguindo relacionar adequadamente essas às condições de condução imposta, se mostra uma tarefa não tão banal, tornando a operação desse veículo uma atividade não tão intuitiva. Outra vantagem descrita nessa publicação é que, sendo os sistemas de inclinação e esterçamento independentes, numa situação onde a pista de rolamento apresenta uma inclinação transversal, o condutor pode inclinar o veículo para compensar esta inclinação e, ao mesmo tempo, manter a trajetória retilínea do veículo. Entretanto, como o veículo descrito nessa patente não apresenta mecanismo de restauração, o estabelecimento e manutenção da inclinação desejada são garantidos somente pelo controle e equilíbrio do condutor. Avaliando o desempenho geral dessa invenção, pode-se dizer que ela cumpre bem o papel ao qual foi designada, no entanto, às custas de um grande esforço muscular por parte do condutor que deve constantemente controlar todos os parâmetros de estabilidade do veículo. [23] A invenção proposta neste relatório apresenta soluções que eliminam as características negativas do veículo descrito anteriormente. Por possuir um sistema acoplado, mas cuja relação entre inclinação e esterçamento é variável, tem sua condução muito facilitada, uma vez que o piloto controla separadamente o raio da curva pretendida e o ajuste segundo a velocidade avaliada, sendo que pequenas alterações na disposição básica permitem introduzir um controle automático do ajuste da relação segundo a velocidade (seja ele de natureza mecânica ou elétrica) que facilita ainda mais a condução e a torna confortável e ainda mais intuitiva. A questão da inclinação transversal da pista de rolamento posta em questão, a princípio parece ser um grave problema, pois o raciocínio intuitivo leva a crer que para compensar a inclinação imposta pela pista, a inclinação introduzida pelo condutor também faria o veículo esterçar. No entanto, testes realizados com o protótipo mostraram que o condutor pode facilmente tanto inclinar o próprio corpo em relação ao banco (sendo o banco não restritivo nas laterais) como também pode através dos overrídes, manual ou podai, manter a inclinação necessária a manter a trajetória retilínea sem realizar grandes esforços. [22] Alan Maurer publication US 6402174 B1 2001 presents a three-wheeled vehicle similar to the object of this report, where in this case its steering and lateral tilt movements are not coupled, that is, they can be independently controlled. The main premise of this choice is that since the driver can control these two parameters individually, he can more precisely control the lateral inclination angle that he deems ideal for a given conversion condition. In this case, the pilot would feel through the lateral acceleration, imposed by the speed and radius of the curve being intended, which angle of inclination he should enter. However, what the practice reveals is that the fact that the driver has to learn to control these two variables continuously in each one, being able to properly relate these to the imposed driving conditions, proves to be a not so trivial task, making operating this vehicle a not-so-intuitive activity. Another advantage described in this publication is that, since the inclination and steering systems are independent, in a situation where the raceway has a transverse inclination, the driver can tilt the vehicle to compensate for this inclination while maintaining the straight track of the vehicle. vehicle. However, as the vehicle described in this patent does not have a restoration mechanism, the establishment and maintenance of the desired inclination is guaranteed only by driver control and balance. Evaluating the overall performance of this invention, it can be said that it fulfills the role to which it has been assigned, however, at the expense of a great muscular effort on the part of the driver who must constantly control all the stability parameters of the vehicle. [23] The invention proposed in this report provides solutions that eliminate the negative characteristics of the vehicle described above. Because it has a coupled system, but whose relationship between inclination and steering is variable, its driving is very easy, since the pilot separately controls the radius of the intended curve and the adjustment according to the evaluated speed, and small changes in the basic arrangement allow introducing an automatic speed adjustment control (whether mechanical or electrical in nature) that makes driving even easier and makes it comfortable and even more intuitive. The question of the transverse inclination of the running track at issue seems at first to be a serious problem, since intuitive reasoning suggests that to compensate for the inclination imposed by the track, the inclination introduced by the driver would also cause the vehicle to stall. However, tests carried out with the prototype showed that the driver can easily tilt his own body in relation to the seat (non-restrictive seat on the sides) as well as through the overrides, manual or can maintain the inclination necessary to maintain the rectilinear trajectory without major efforts.

[24] Portanto, devido aos fatos explicitados logo acima, pode-se afirmar que esta patente, sendo pleiteada, apresenta boas melhorias em relação ao invento mencionado previamente. [24] Therefore, due to the facts explained above, it can be stated that this patent, being claimed, presents good improvements over the aforementioned invention.

[25] A publicação US 8535206 B2 de David Kraus e Dean Maro de 2010 apresenta um mecanismo de direção que possui movimento de esterçamento acoplado ao movimento de inclinação. O veículo em questão apresenta um sistema de direção que difere muito da proposta desse relatório de patente, no entanto, ele também introduz a noção de variação do ângulo de caster e o faz de maneira muito complexa e pouco prática. Nesta patente, as rodas dianteiras são esterçadas individualmente e suas mangas de eixo podem rotacionar em torno do eixo que liga o centro das duas rodas dianteiras. Numa proposição dessa patente, o ângulo de caster varia de maneira discreta, onde o condutor seleciona previamente a posição onde fixa as extremidades articuladas das barras que realizam o esterçamento. Dependendo de onde essas extremidades são fixadas, a manga assume um determinado ângulo de caster com a vertical. Em outra proposição dessa patente, a variação do ângulo de caster ocorre de maneira contínua. No entanto, para preservar a geometria da barra articulada que realiza o esterçamento, as mangas de eixo, além de rotacionarem em torno do eixo que liga o centro das duas rodas dianteiras, devem também se deslocar na direção desse eixo para fora ou para dentro, de acordo com o ângulo desejado. Essa delicada relação entre comprimento da barra de esterçamento constante, ângulo de caster e deslocamento axial das mangas de eixo é regida por acoplamentos deslizantes entre as mangas de eixo e a estrutura frontal que as suporta, tendo estes ranhuras internas que definem quanto deslocamento axial será imposto para um dada rotação da manga. A patente também sugere que o controle desse ângulo de caster possa ser feito pelo condutor, por meio de manoplas que transmitem por cabos a posição desejada, ou por dispositivos (mecânicos ou eletromecânicos) conhecidos no estado da arte, que façam essa transdução entre a velocidade do veículo e o ângulo de caster ideal. [25] The 2010 US publication 8535206 B2 by David Kraus and Dean Maro features a steering mechanism that has steering movement coupled with tilt movement. The vehicle in question has a steering system that differs greatly from the proposal of this patent report, however, it also introduces the notion of caster angle variation and does so in a very complex and impractical manner. In this patent, the front wheels are individually driven and their axle sleeves can rotate around the axle connecting the center of the two front wheels. In one embodiment of this patent, the caster angle varies discretely, where the driver pre-selects the position where he fixes the hinged ends of the bars that carry out the steering. Depending on where these ends are fixed, the sleeve assumes a certain caster angle with the vertical. In another proposition of this patent, the variation of caster angle occurs continuously. However, in order to preserve the geometry of the steering linkage bar, the axle sleeves, in addition to rotating around the axle connecting the center of the two front wheels, must also move towards or away from the axle, according to the desired angle. This delicate relationship between constant drawbar length, caster angle, and axial displacement of the axle sleeves is governed by sliding couplings between the axle sleeves and the supporting front frame, with these internal grooves defining how much axial displacement will be imposed. for a given sleeve rotation. The patent also suggests that the control of this caster angle can be done by the conductor by means of handles that transmit the desired position by cables, or by state-of-the-art (mechanical or electromechanical) devices that perform this transduction between the speed the ideal caster angle.

[26] Pela invenção defendida nesse relatório dispor de um mecanismo de variação do ângulo de caster bem menos complexa, esta apresenta robustez mecânica bem superior, dispõe de maior facilidade de fabricação mecânica e, por conseguinte, um custo de fabricação bem inferior. Como a invenção descrita acima adquiriria sua propriedade de restauração da direção através dos ângulos de caster e de pino mestre de suas mangas de eixo, a restauração da inclinação do centro de massa do piloto deveria ser toda executada pelo próprio condutor, mas como o único controle direcional do condutor é sua inclinação lateral acaba que o veículo não possui restauração nenhuma, o que acaba provando que dirigi-lo é uma tarefa não tão simples ou intuitiva (especialmente se for levado em consideração que na invenção em questão a tração muscular se dá através do movimento elíptico dos pés, simulando assim uma caminhada ou corrida). A invenção objeto deste projeto, quando usa um mecanismo de restauração mecânico do tipo mola, ainda se beneficia da maneira como a sua variação do ângulo de caster se dá, pois o condutor alterando o ângulo para a posição de baixa velocidade acaba por alterar a orientação das forças que contrapõem o esforço sustentado pela mola, fazendo com que esta assuma uma rigidez relativa superior, facilitando o retorno do condutor a posição central ao mesmo tempo que diminui o raio da curva e insere no sistema dinâmico uma aceleração lateral proveniente dessa conversão instantânea. [26] By the invention advocated in this report having a much less complex caster angle variation mechanism, it has far superior mechanical robustness, has greater ease of mechanical fabrication and therefore a much lower manufacturing cost. Since the invention described above would acquire its steering restoration property through the caster and kingpin angles of its axle sleeves, the restoration of the pilot's center of mass inclination should all be performed by the driver himself, but as the sole control. The driver's directional direction is its lateral inclination, which means that the vehicle has no restoration whatsoever, which proves that driving it is not a simple or intuitive task (especially considering that in the present invention the muscular traction occurs through elliptical movement of the feet, thus simulating a walk or run). The invention object of this design, when using a spring-type mechanical restoration mechanism, still benefits from the way its caster angle variation occurs, as the driver Changing the angle to the low speed position ultimately changes the orientation of the forces counteracting the spring-sustained stress, making it assume a higher relative stiffness, making it easier for the driver to return to the center position while decreasing the radius of the spring. bends and inserts a lateral acceleration from this instantaneous conversion into the dynamic system.

[27] Pelo fato de a invenção defendida por este pedido de patente possuir uma miríade de melhorias no que tange dirigibilidade, elegância, no que diz respeito ao projeto mecânico e ergonómico, e potencial de aperfeiçoamento com os sistemas auxiliares introduzidos e descritos nesse relatório, essa será imediatamente valorizada pelos versados na arte.  [27] Because the invention defended by this patent application has myriad improvements in drivability, elegance, mechanical and ergonomic design, and potential for improvement with the auxiliary systems introduced and described in this report, This will be immediately valued by those skilled in the art.

[28] A publicação US 5484152 A de Michael G. Cowan e James A. Nunes de 1994 apresenta um triciclo com um mecanismo de direção baseado na frenagem diferencial das rodas dianteiras conjugada com uma roda traseira de esterçamento livre (roda boba). O condutor, frenando a roda correspondente à direção que este deseja seguir, consegue alterar a direção do veículo às custas de parte da sua energia cinética. A referência a essa patente é feita pois o sistema auxiliar de estacionamento descrito neste documento se vale do mesmo princípio de graus de liberdade em rolamento de suas rodas para permitir uma alta manobrabilidade. No entanto, nesse triciclo de frenagem diferencial, como o sistema de direção padrão é esse, os indícios parecem apontar que este veículo como um todo é bastante ineficiente. Percebe-se que é necessário introduzir um amortecedor na roda traseira para diminuir o efeito desestabilizador causado pelo fato do esterçamento ser realizado na roda traseira, e, segundo a experiência deste autor com veículos de esterçamento traseiro, nem um bom amortecedor consegue reduzir a sensação de instabilidade de um veículo deste tipo. Outro fator negativo é que toda e qualquer conversão também significa uma perda de energia cinética considerável na roda sendo frenada, o que já se configura como um grande contrassenso. [29] O sistema auxiliar de estacionamento da invenção descrita nesse relatório é um sistema opcional que visa oferecer uma solução para a manobrabilidade limitada da invenção, por isso vale ressaltar que este não é o sistema de direção principal do veículo e, portanto, não concorre em função com a invenção descrita acima. No caso, um veículo usando o sistema auxiliar proposto nessa patente dispõe de uma roda extra que possui esterçamento livre. Quando o condutor a põe em contato com o chão, esta mantém a roda traseira elevada em relação ao solo substituindo assim seu ponto de apoio fixo por um rotativo. Estando nessa posição de manobra, o condutor pode controlar a direção do veículo em baixa velocidade ou por meio de tração manual diferencial das rodas dianteiras, tal como uma pessoa com deficiência (cadeirante) faz com sua cadeira de rodas, ou por meio de um controle indireto (exemplo: joystick) que defina, numa configuração onde cada roda dianteira possui um motor, qual é a quantidade de tração em cada roda para alcançar a trajetória desejada (de maneira semelhante à operação das cadeiras de rodas elétricas para pessoas com deficiência). Um aspecto interessante desse sistema auxiliar é que, em sua versão mais básica, este traz uma proximidade entre a vivência dos transeuntes comuns e a dos cadeirantes, o que, aliado a um uso massivo desse tipo de veículo, provavelmente contribuiria para a pressão sobre as autoridades por disponibilizar vias que atendam às necessidades desses cidadãos tão negligenciados no Brasil. [28] The 1994 US publication 5484152 A by Michael G. Cowan and James A. Nunes presents a tricycle with a steering mechanism based on front wheel differential braking coupled with a free steering rear wheel (silly wheel). The driver, braking the wheel corresponding to the direction he wants to go, can change the direction of the vehicle at the expense of part of its kinetic energy. Reference is made to this patent because the auxiliary parking system described in this document uses the same principle of degrees of freedom of its wheels to allow for high maneuverability. However, in this differential braking tricycle, as this is the standard steering system, the evidence seems to indicate that this vehicle as a whole is quite inefficient. It is realized that it is necessary to introduce a damper on the rear wheel to reduce the destabilizing effect caused by rear wheel steering, and, according to this author's experience with rear steering vehicles, not a good damper can reduce the sensation of instability of such a vehicle. Another negative factor is that any conversion also means a considerable loss of kinetic energy in the wheel being braked, which is already a big counter-balance. [29] The parking assist system of the invention described in this report is an optional system aimed at providing a solution to the limited maneuverability of the invention, so it is noteworthy that this is not the vehicle's main steering system and therefore does not compete. according to the invention described above. In this case, a vehicle using the auxiliary system proposed in this patent has an extra wheel that has free steering. When the driver puts it in contact with the ground, it keeps the rear wheel raised from the ground, thus replacing its fixed support point with a rotary one. In this maneuvering position, the driver can control the vehicle's steering at low speed or by differential front wheel drive, as a disabled person can do with his wheelchair, or by means of a wheelchair control. indirect (example: joystick) setting, in a configuration where each front wheel has a motor, how much traction on each wheel to achieve the desired trajectory (similar to the operation of electric wheelchairs for people with disabilities). An interesting aspect of this auxiliary system is that, in its most basic version, it brings a proximity between the experience of ordinary passersby and that of wheelchair users, which, combined with a massive use of this type of vehicle, would probably contribute to the pressure on authorities for providing avenues that meet the needs of such neglected citizens in Brazil.

[30] As publicações US 393904 de Hiram F. Henry de 1888 e US 565718 de Alphonso F. Boardman de 1896 apresentam mecanismos de restauração da direção de uma bicicleta. Ambos utilizam molas mecânicas para conseguir a centralização desejada, no entanto, uma usa a própria mola de torção como seguidor do ponto central no quadro da bicicleta e outra usa um carne com seguidor para comprimir uma mola helicoidal quando o guidão sai da posição central, sendo que, esta última, permite regulagem da pré-tensão da mola por meio de ajuste de um parafuso que comprime a extremidade oposta à do seguidor. [31 ] A publicação US 6367824 B1 de Masayasu Hayashi de 1998 apresenta um triciclo com sistema de direção que também possui a capacidade de inclinar lateralmente. Nessa invenção, o movimento de esterçamento é independente do movimento de inclinação lateral, assim como diversas das invenções encontradas no estado da arte, mas nessa, em particular, vale destacar o uso de um sistema de restauração exclusivo para a inclinação lateral do veículo onde este se apresenta ou sob a forma de duas molas helicoidais que são comprimidas alternadamente quando o veículo inclina de um lado para o outro, ou sob a forma de um cilindro com pistão que, comprimindo um fluído, exerce uma força de reação que empurra os seguidores das barras articuladas que controlam a inclinação lateral do veículo. [30] Publications US 393904 by Hiram F. Henry 1888 and US 565718 by Alphonso F. Boardman 1896 show mechanisms for restoring the direction of a bicycle. Both use mechanical springs to achieve the desired centering, however, one uses the torsion spring itself as a center point follower on the bicycle frame and another uses a follower cam to compress a coil spring when the handlebar comes out of the center position, and whereas the latter allows adjustment of the spring pre-tension by adjusting a screw that compresses the opposite end to that of the follower. [31] Masayasu Hayashi publication US 6367824 B1 1998 features a steering system tricycle that also has the ability to tilt laterally. In this invention, the steering movement is independent of the lateral tilt movement, as are several of the inventions found in the state of the art, but in particular, it is noteworthy to use a restoration system unique to the lateral tilt of the vehicle where It is either in the form of two coil springs which are compressed alternately when the vehicle is tilted from side to side, or in the form of a piston cylinder which, by compressing a fluid, exerts a reaction force that pushes the followers of the hinged bars that control the lateral tilt of the vehicle.

[32] Em uma das disposições da invenção descrita neste relatório é utilizado um mecanismo que também faz uso de uma mola para restaurar a direção e, por conseguinte, sua inclinação lateral (uma vez que são acoplados). No entanto, o sistema exposto nesse relatório possui regulagem em pelo menos um dos parâmetros dimensionais da mola para que se possa ajustar a rigidez desta de acordo com o peso do condutor. Este sistema também dispõe de uma regulagem de centro do seguidor no membro intermediário para que seja possível regular o alinhamento da estrutura frontal com o resto do veículo e corrigir quaisquer tendências de desvio direcional que o veículo possa apresentar. Por conta dos fatos expostos acima, o sistema restaurador da direção desenvolvido para esta invenção apresenta grandes melhorias e inovações funcionais em relação ao estado da arte.  [32] In one of the embodiments of the invention described in this report a mechanism is employed which also makes use of a spring to restore direction and therefore its lateral inclination (once they are coupled). However, the system outlined in this report has regulation on at least one of the dimensional parameters of the spring so that the stiffness of the spring can be adjusted according to the weight of the conductor. This system also features a follower center adjustment on the intermediate member so that it is possible to adjust the alignment of the front frame with the rest of the vehicle and correct any directional deviation trends that the vehicle may exhibit. Given the above facts, the steering restoration system developed for this invention has major improvements and functional innovations in relation to the state of the art.

Obietivos da invenção Objectives of the invention

[33] A presente patente de invenção tem por objetivo uma disposição construtiva de um sistema de direção veicular que pode ser usado em uma vasta gama de veículos de diferentes portes (mais preferencialmente de veículos ultra-leves, leves a veículos de porte moderado). Este produto visa oferecer vantagens funcionais sobre as deficiências observadas nos presentes tipos de veículos usados para lazer e como meio de transporte em meios urbanos e proporcionar uma nova experiência de condução em termos de dinâmica veicular. [33] The present invention aims at a constructive arrangement of a vehicle steering system that can be used on a wide range of vehicles of different sizes (more preferably from ultra-light, light to moderately sized vehicles). This product aims to offer functional advantages over the deficiencies observed in the present types of vehicles used for leisure and as a means of transportation in provide a new driving experience in terms of vehicle dynamics.

Sumário da invenção Summary of the invention

[34] A presente invenção provê uma série de disposições construtivas de um tipo de sistema de direção que permite a um veículo realizar uma inclinação de sua estrutura principal em conjunto com o movimento de esterçamento de suas rodas de maneira estável em uma ampla faixa de velocidades. Essa característica permite que os veículos desenvolvidos segundo esse sistema sejam mais estreitos e por sua vez mais compactos, tornando-os ideais para uso urbano.  [34] The present invention provides a series of constructive arrangements of a type of steering system that allows a vehicle to tilt its main frame together with its wheel steering movement stably over a wide range of speeds. . This feature allows vehicles developed under this system to be narrower and in turn more compact, making them ideal for urban use.

[35] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.  [35] These and other objects of the invention will be immediately appreciated by those skilled in the art and will be described in sufficient detail for reproduction in the following description.

Listagem das peças e descrição resumida dos desenhos  Parts List and Short Description of Drawings

[36] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em alguns exemplos de execução representados nos desenhos. Vale ressaltar que, para fins de melhor compreensão, itens que não se relacionam diretamente com o sistema de direção, como o assento do condutor, por exemplo, foram intencionalmente omitidos da maior parte das representações para facilitar a visualização do escopo da invenção pleiteada. A listagem de todas as peças e entidades referidas nas diversas partes deste relatório pode ser consultada a seguir: [36] The present invention will hereinafter be described in more detail based on some embodiments shown in the drawings. It is noteworthy that, for better understanding, items not directly related to the steering system, such as the driver's seat, for example, were intentionally omitted from most representations to facilitate the scope of the claimed invention. A listing of all parts and entities referenced in the various parts of this report can be found below:

[37] Listagem de peças e entidades: [37] Listing parts and entities:

(1 ) Eixo de guinada (1) Yaw axle

(2) Eixo de arfagem (2) Pitching shaft

(3) Eixo de rolagem (3) Scroll axis

(4) Plano lateral do veículo (4) Vehicle side plane

(5) Eixo de caster (5) Caster shaft

(6) Eixo de esterçamento ) Eixo dinâmico(6) Steering shaft ) Dynamic axis

) Ângulo de caster) Caster Angle

) Ângulo de esterçamento) Steering angle

0 Angulo de inclinação lateral0 Lateral tilt angle

1 Offset CD1 CD Offset

2 Offset ED2 ED Offset

3 Dispositivo de contato com o solo dianteiro3 Front Ground Contact Device

4 Dispositivo de contato com o solo traseiro4 Rear ground contact device

5 Eixo do dispositivo de contato com o solo dianteiro5 Axle of front ground contact device

6 Eixo do dispositivo de contato com o solo traseiro6 Rear ground contact device axle

7 Estrutura principal7 Main Structure

8 Eixo pivotante entre estrutura principal e membro intermediário9 Membro intermediário8 Pivoting axis between main frame and intermediate member9 Intermediate member

0 Eixo pivotante entre membro intermediário e estrutura frontal1 Estrutura frontal0 Pivot shaft between intermediate member and front frame1 Front frame

2 Estrutura principal para veículo com offset nulo2 Main frame for zero offset vehicle

3 Membro intermediário para veículo com offset nulo3 Intermediate member for null offset vehicle

4 Estrutura frontal para veículo com offset nulo4 Null offset vehicle front frame

5 Mola torcional de direção para veículo com offset5 Torsional steering spring for offset vehicles

6 Suporte de fixação da mola torcional na estrutura frontal7 Atuador de direção para veículo com offset6 Torsional spring retaining bracket on the front frame7 Offset vehicle steering actuator

8 Eixo de transmissão do atuador de direção8 Steering Actuator Drive Shaft

9 Alavanca de atuação da mola ou atuador de direção9 Spring Actuation Lever or Steering Actuator

0 Base de ajuste fino da direção (31 ) Ponto de conexão entre a alavanca de direção e a base de ajuste fino da direção 0 Steering Fine Adjustment Base (31) Connection point between steering lever and steering fine adjustment base

(32) Parafusos de fixação do ponto de conexão da alavanca de direção (32) Steering lever attachment point retaining screws

(33) Mola torcional de direção para veículo com offset nulo (33) Null offset vehicle torsional spring

(34) Alavanca de atuação da mola ou atuador de direção para veículo com offset nulo (34) Spring actuation lever or steering actuator for zero offset vehicle

(35) Alavanca de caster manual (35) Manual caster lever

(36) Corpo do atuador de caster (36) Caster Actuator Body

(37) Haste do atuador de caster (37) Caster Actuator Stem

(38) Orelhas do atuador de caster (38) Caster Actuator Ears

(39) Membro intermediário adaptado para atuador de caster (39) Intermediate member adapted for caster actuator

(40) Estrutura principal para veículo de cinco rodas (40) Main frame for five-wheeled vehicle

(41 ) Braços laterais para veículo de cinco rodas (41) Five-wheeled vehicle side arms

(42) Eixo pivotante do braço lateral (42) Side arm pivoting shaft

(43) Mola de direção traseira para veículo de cinco rodas (43) Rear wheel spring for five-wheeled vehicle

(44) Eixo pivotante da mola de direção traseira (44) Rear steering spring pivoting axle

(45) Roda de apoio lateral para veículo de cinco rodas (45) Five-wheel side support wheel

(46) Eixo de apoio da roda lateral (46) Side wheel support axle

(47) Estrutura principal para veículo de quatro rodas (47) Main frame for four-wheeled vehicles

(48) Estrutura traseira para veículo de quatro rodas (48) Rear frame for four-wheeled vehicle

(49) Eixo pivotante da estrutura traseira (49) Rear frame pivot axle

(50) Conjunto mola-amortecedor de direção traseiro para veículo de quatro rodas (50) Four-wheel drive rear shock absorber assembly

(51 ) Suporte da mola de direção traseira (51) Rear steer spring bracket

(52) Rolete seguidor da extremidade livre da mola de direção traseira (53) Guia do rolete da mola de direção (52) Rear end spring free end follower roller (53) Steering Spring Roller Guide

(54) Braço de conexão da guia com a estrutura traseira  (54) Guide connection arm with rear frame

(55) Roda traseira para veículo de quatro rodas  (55) Rear wheel for four-wheeled vehicle

(56) Eixo de apoio da roda traseira  (56) Rear wheel support axle

(57) Manopla rígida  (57) Rigid Handle

(58) Guidão de override  (58) Override Handlebar

(59) Suporte pivotante do guidão  (59) Pivoting handlebar support

(60) Junta rotular  (60) Label joint

(61 ) Barra de acionamento do override  (61) Override Drive Bar

(62) Ponto de conexão da barra de acionamento na estrutura frontal (62) Drive bar connection point on front frame

(63) Ponto de conexão da barra de acionamento no guidão (63) Handlebar drawbar connection point

(64) Suporte do sistema de manobra em baixas velocidades  (64) Low-speed shunting support

(65) Braço do sistema de manobra  (65) Switching arm

(66) Eixo pivotante do braço do sistema de manobra  (66) Pivoting shaft of the shunting arm

(67) Alavanca do sistema de manobra  (67) Maneuvering system lever

(68) Base da roda de manobra  (68) Maneuvering wheel base

(69) Manga pivotante da roda de manobra  (69) Pivoting wheel sleeve

(70) Roda de manobra  (70) Maneuvering wheel

(71 ) Eixo da roda de manobra  (71) Steering wheel axle

(72) Eixo de rotação da manga em relação a base  (72) Sleeve rotation axis relative to base

(73) Ângulo de acionamento do sistema de manobra  (73) Operating angle of switching system

(74) Condutor do veículo  (74) Vehicle Driver

(75) Assento básico  (75) Basic seat

(76) Apêndices ergonómicos reguláveis (77) Estrutura principal para veículo com suspensão (76) Adjustable ergonomic appendages (77) Main frame for suspension vehicle

(78) Bandeja da suspensão dianteira (78) Front suspension tray

(79) Braço de suspensão A (79) Suspension arm A

(80) Braço de suspensão B (80) Suspension arm B

(81 ) Conjunto mola-amortecedor para veículo com suspensão dianteira (81) Suspension Strut Assembly for front suspension vehicle

(82) Balança da suspensão traseira (82) Rear suspension scale

(83) Conjunto mola-amortecedor para veículo com suspensão traseira (83) Suspension Strut Assembly for rear suspension vehicle

(84) Centro de giração (84) Center of rotation

(85) Raio da curva (85) Curve radius

(86) Direção das rodas projetadas no plano do chão (86) Direction of wheels projected on the ground plane

(87) Trajetória percorrida pelo veículo numa curva (87) Trajectory of the vehicle on a turn.

[38] A Figura 1 apresenta um veículo utilizando o sistema de direção proposto com as principais entidades geométricas e de referência do veículo: eixo de guinada (1 ), eixo de arfagem (2), eixo de rolagem (3) e plano lateral do veículo (4) inclinado lateralmente de maneira solidária a estrutura principal do veículo. Esta, mostra também os três eixos de articulação principais do veículo: eixo de caster (5), eixo de esterçamento (6) e eixo dinâmico (7). Além disso, são ilustrados nesta figura os dispositivos de contato com o solo dianteiros (13) e traseiro (14) e ainda seus respectivos eixos de apoio pivotantes (15) e (16). [38] Figure 1 shows a vehicle using the proposed steering system with the vehicle's main geometric and reference entities: yaw axle (1), pitch axle (2), scroll axle (3) and side plane of the vehicle. vehicle (4) laterally inclined integrally with the main structure of the vehicle. This also shows the three main pivot axles of the vehicle: caster axle (5), steering axle (6) and dynamic axle (7). In addition, the front (13) and rear (14) ground contact devices and their respective pivoting support axes (15) and (16) are illustrated in this figure.

[39] A Figura 2 apresenta a mesma perspectiva da Figura 1 , porém dando ênfase aos ângulos de referência principais do sistema: ângulo de caster (8), ângulo de esterçamento (9) e ângulo de inclinação lateral (10). Podem ser vistas também nesta figura as indicações dos três corpos estruturais principais e seus eixos de articulação pivotantes: estrutura principal para veículo com offset nulo (22), membro intermediário para veículo com offset nulo (23), estrutura frontal para veículo com offset nulo (24), eixo pivotante entre estrutura principal e membro intermediário (18) e eixo pivotante entre membro intermediário e estrutura frontal (20). [39] Figure 2 presents the same perspective as Figure 1, but emphasizing the system's main reference angles: caster angle (8), steering angle (9), and lateral tilt angle (10). Also shown in this figure are the indications of the three main structural bodies and their pivoting pivot axles: main frame for null offset vehicle (22), intermediate member for null offset vehicle (23), front frame for null offset vehicle ( 24), pivoting shaft between frame main and intermediate limb (18) and pivoting axis between intermediate limb and frontal structure (20).

[40] A Figura 3 ilustra um veículo utilizando o sistema de direção objetivo deste relatório, em perspectiva, em que pode ser vista a disposição construtiva onde os eixos de articulação do veículo (5), (6) e (7) não são coincidentes entre si. Pode ser visto mais claramente como se ligam sequencialmente a estrutura principal do veículo (17) por meio do eixo pivotante entre a estrutura principal e membro intermediário (18) ao membro intermediário (19), e este último, por meio do eixo pivotante entre o membro intermediário e a estrutura frontal (20), à estrutura frontal (21 ). [40] Figure 3 illustrates a vehicle using the objective steering system of this report, in perspective, where the constructive arrangement where the vehicle pivot axes (5), (6) and (7) are not coincident can be seen. each other. It can be seen more clearly how the main structure of the vehicle (17) is sequentially connected by means of the pivoting axis between the main structure and intermediate member (18) to the intermediate member (19), and the latter by means of the pivoting axis between the intermediate member and the front frame (20) to the front frame (21).

[41 ] A Figura 4 mostra o mesmo veículo apresentado na Figura 3 em uma vista lateral. Nesta figura, estão indicados os eixos de articulação do veículo (5), (6) e (7) e pode ser visto nitidamente como eles não se interceptam em momento nenhum. [41] Figure 4 shows the same vehicle shown in Figure 3 in a side view. In this figure, the pivot axles of the vehicle (5), (6) and (7) are indicated and it can be clearly seen that they do not intersect at any time.

[42] A Figura 5 apresenta um corte esquemático da região de interesse do sistema de direção proposto, onde novamente pode ser vista a não coincidência dos eixos de articulação do veículo (5), (6) e (7), podendo ser vistas claramente as designações das distâncias entre esses eixos: a primeira distância entre o eixo de caster e o eixo dinâmico, denominada offset CD (1 1 ), e a segunda distância entre o eixo de esterçamento e o eixo dinâmico, denominada offset ED (12). [42] Figure 5 shows a schematic section of the region of interest of the proposed steering system, where again the mismatch of the vehicle pivot axes (5), (6) and (7) can be clearly seen. the designations of the distances between these axes: the first distance between the caster axis and the dynamic axis, called offset CD (1 1), and the second distance between the steering axis and the dynamic axis, called offset ED (12).

[43] A Figura 6 ilustra a vista frontal do veículo retratado na Figura 3 com a indicação da linha de corte de referência da Figura 5. [43] Figure 6 illustrates the front view of the vehicle depicted in Figure 3 with the reference cutoff line shown in Figure 5.

[44] A Figura 7 mostra um veículo utilizando o sistema de direção objetivo deste relatório, em perspectiva, em que pode ser vista a disposição construtiva onde os eixos de articulação do veículo (5), (6) e (7) são todos coincidentes entre si. Nessa vista, pode-se observar mais claramente como se ligam sequencialmente a estrutura principal para veículo com offset nulo (22) por meio do eixo pivotante entre a estrutura principal e membro intermediário (18) ao membro intermediário para veículo com offset nulo (23), e este último, por meio do eixo pivotante entre o membro intermediário e a estrutura frontal (20), à estrutura frontal para veículo com offset nulo (24). [44] Figure 7 shows a vehicle using the objective steering system of this report, in perspective, where the constructive arrangement where the vehicle pivot axes (5), (6) and (7) are all coincident can be seen. each other. In this view, it can be seen more clearly how to sequentially connect the null offset vehicle mainframe (22) via the pivoting axis between the mainframe and intermediate member (18) to the null offset vehicle intermediate member (23), and the latter by the pivoting axis between the intermediate member and the front frame (20) to the null offset vehicle front frame (24).

[45] A Figura 8 mostra o mesmo veículo apresentado na Figura 7 em uma vista lateral. Nesta figura, estão indicados os eixos de articulação do veículo (5), (6) e (7) e pode ser claramente observado como eles se interceptam em um ponto comum. [45] Figure 8 shows the same vehicle shown in Figure 7 in a side view. In this figure, the pivot axles of the vehicle (5), (6) and (7) are indicated and it can be clearly observed how they intersect at a common point.

[46] A Figura 9 apresenta um corte esquemático da região de interesse do sistema de direção proposto, onde pode ser visto a coincidência entre os eixos de articulação do veículo (5), (6) e (7), sendo mais fácil observar como a estrutura frontal para veículo com offset nulo (24) deve apresentar uma disposição não unidimensional para permitir que os referidos eixos se interceptem. Ou seja, esta deve apresentar um formato pelo menos bidimensional para admitir que o eixo dinâmico (7), que pode ser um eixo imaginário, não afete o funcionamento dos eixos pivotantes (18) e (20). [46] Figure 9 shows a schematic section of the region of interest of the proposed steering system, where it can be seen the coincidence between the vehicle articulation axes (5), (6) and (7), making it easier to observe how the zero offset vehicle front frame (24) must be non-dimensionally arranged to allow such axes to intersect. That is, it must be at least two-dimensional in shape to assume that the dynamic axis (7), which may be an imaginary axis, does not affect the operation of the pivoting axes (18) and (20).

[47] A Figura 10 ilustra a vista frontal do veículo retratado na Figura 7 com a indicação da linha de corte de referência da Figura 9. [47] Figure 10 illustrates the front view of the vehicle depicted in Figure 7 with the reference cutoff line shown in Figure 9.

[48] A Figura 1 1 retrata a vista superior do veículo apresentado na Figura 3 numa condição de esterçamento e inclinação lateral neutras. [48] Figure 11 depicts the top view of the vehicle shown in Figure 3 in a neutral steering and side slope condition.

[49] A Figura 12 retrata a vista superior do veículo apresentado na Figura 7 numa condição de esterçamento e inclinação lateral neutras. [49] Figure 12 depicts the top view of the vehicle shown in Figure 7 in a neutral steering and side slope condition.

[50] A Figura 13 ilustra uma vista superior, perpendicular ao plano do chão, do veículo apresentado na Figura 3 numa condição de conversão à direita. Neste caso, pode-se perceber como a presença dos offsets CD (1 1 ) e ED (12), demonstrados na Figura 5, afetam o comportamento dinâmico do veículo, uma vez que nessa situação a roda interna à curva, da estrutura frontal (21 ) esterçada, acaba se aproximando mais da estrutura principal do veículo (17) e a roda externa à curva se projeta ainda mais para fora do veículo. [51 ] A Figura 14 ilustra uma vista superior, perpendicular ao plano do chão, do veículo apresentado na Figura 7 numa condição de conversão à direita. Nesta alternativa de construção do sistema de direção, como os eixos de articulação do veículo (5), (6) e (7) são coincidentes, a aproximação e o afastamento em relação à estrutura principal para veículos com offset nulo (22) das rodas interna e externa à curva respectivamente, que estão montadas na estrutura frontal para veículos com offset nulo (24), são os menores possíveis para o sistema de direção aqui defendido. [50] Figure 13 illustrates a top view, perpendicular to the ground plane, of the vehicle shown in Figure 3 in a right conversion condition. In this case, it can be seen how the presence of the CD (11) and ED (12) offsets, shown in Figure 5, affect the dynamic behavior of the vehicle, since in this situation the front wheel to the curve of the front frame ( 21) straightened, it comes closer to the main structure of the vehicle (17) and the wheel outside the curve projects further out of the vehicle. [51] Figure 14 illustrates a top view, perpendicular to the ground plane, of the vehicle shown in Figure 7 in a right-hand conversion condition. In this alternative construction of the steering system, as the pivot axles of the vehicle (5), (6) and (7) are coincident, the approach and the distance from the main structure for zero offset vehicles (22) of the wheels internal and external to the curve respectively, which are mounted on the front frame for zero offset vehicles (24), are the smallest possible for the steering system advocated here.

[52] A Figura 15 demonstra um detalhe em perspectiva de um corte tridimensional do mecanismo restaurador do sistema de direção proposto, onde se busca explanar o ângulo de esterçamento (9) entre a estrutura frontal (21 ) e o membro intermediário (19) sob condição de conversão (com esterçamento e inclinação lateral do veículo), e ilustrar como uma mola torcional de direção para veículos com offset (25) sofre uma torção em torno do eixo de esterçamento (6) promovida pela fixação de uma extremidade desta na estrutura frontal (21 ) por meio do suporte de fixação da mola torcional na estrutura frontal (26) e rotação da alavanca de atuação da mola de direção (29) fixada na outra extremidade da mola de direção (25). A alavanca de atuação da direção (29) tem uma das terminações fixada à extremidade da mola de direção (25) e outra com um furo levemente oblongo fixada de maneira pivotante ao ponto de conexão entre a alavanca de direção e a base de ajuste fino da direção (31 ). Esse ponto de conexão (31 ), que pode deslizar por meio de uma ranhura prismática numa base de ajuste fino da direção (30), tem sua posição relativa definida pelo aperto diferencial dos parafusos de fixação do ponto de conexão da alavanca de direção (32). A base de ajuste fino da direção (30), por sua vez, é rigidamente fixada ao membro intermediário (19). [52] Figure 15 demonstrates a perspective detail of a three-dimensional section of the proposed steering system restorative mechanism, which seeks to explain the steering angle (9) between the front frame (21) and the intermediate member (19) under conversion condition (with steering and lateral inclination of the vehicle), and illustrate how a torsional steering spring for offset vehicles (25) is twisted around the steering axis (6) promoted by attaching one end of it to the front frame (21) by means of the torsion spring retaining bracket on the front frame (26) and rotation of the steering spring actuating lever (29) fixed to the other end of the steering spring (25). The steering actuation lever (29) has one end attached to the end of the steering spring (25) and one with a slightly oblong hole pivotably fixed to the connection point between the steering lever and the fine adjustment base of the steering. direction (31). This connection point (31), which can slide through a prismatic groove on a steering fine adjustment base (30), has its relative position defined by the differential tightening of the steering lever connection point retaining screws (32). ). The steering fine adjustment base (30), in turn, is rigidly fixed to the intermediate member (19).

[53] A Figura 16 apresenta um corte lateral esquemático do mecanismo restaurador e seus elementos ((25), (26), (29), (30) e (31 )) descritos na Figura 15. [54] A Figura 17 demonstra um detalhe em perspectiva de um corte tridimensional de um mecanismo restaurador do sistema de direção do tipo atuador eletromecânico, onde se busca explanar o ângulo de esterçamento (9) entre a estrutura frontal (21 ) e o membro intermediário (19) sob condição de conversão (com esterçamento e inclinação lateral do veículo), e ilustrar como o atuador de direção para veículo com offset (27) fornece torque ao eixo de transmissão do atuador de direção (28) que rotaciona em torno do eixo de esterçamento (6). Sendo, por exemplo, a carcaça do atuador (27) rigidamente fixada à estrutura frontal (21 ), a rotação da alavanca de atuação da mola de direção (29), solidária ao eixo de transmissão (28), é induzida pelo esterçamento e inclinação lateral e sofre resistência pela ação do torque provido pelo atuador (27) no eixo de transmissão (28). A alavanca de atuação da direção (29) tem uma das terminações fixada à extremidade do eixo de transmissão (28) e outra com um furo levemente oblongo fixada de maneira pivotante ao ponto de conexão entre a alavanca de direção e a base de ajuste fino da direção (31 ). Esse ponto de conexão (31 ), que pode deslizar por meio de uma ranhura prismática numa base de ajuste fino da direção (30), tem sua posição relativa definida pelo aperto diferencial dos parafusos de fixação do ponto de conexão da alavanca de direção (32). A base de ajuste fino da direção (30), por sua vez, é rigidamente fixada ao membro intermediário (19). [53] Figure 16 shows a schematic side section of the restorative mechanism and its elements ((25), (26), (29), (30) and (31)) described in Figure 15. [54] Figure 17 shows a perspective detail of a three-dimensional section of an electromechanical actuator steering restorative mechanism, where the angle of steering (9) between the front frame (21) and the intermediate member is explained. (19) under conversion condition (with vehicle steering and side tilt), and illustrate how the offset vehicle steering actuator (27) provides torque to the steering actuator drive shaft (28) which rotates about the axis. of steering (6). Being, for example, the actuator housing (27) rigidly fixed to the front frame (21), the rotation of the steering spring actuating lever (29), integral with the drive shaft (28), is induced by steering and tilting lateral and is resisted by the action of the torque provided by the actuator (27) on the drive shaft (28). The steering actuation lever (29) has one end fixed to the drive shaft end (28) and one with a slightly oblong hole pivotably fixed to the connection point between the steering lever and the fine adjustment base of the drive shaft. direction (31). This connection point (31), which can slide through a prismatic groove on a steering fine adjustment base (30), has its relative position defined by the differential tightening of the steering lever connection point retaining screws (32). ). The steering fine adjustment base (30), in turn, is rigidly fixed to the intermediate member (19).

[55] A Figura 18 apresenta um corte lateral esquemático do mecanismo restaurador e seus elementos ((27), (28), (29), (30) e (31 )) descritos na Figura 17. [55] Figure 18 shows a schematic side section of the restorative mechanism and its elements ((27), (28), (29), (30) and (31)) described in Figure 17.

[56] A Figura 19 apresenta um detalhe em perspectiva do sistema de direção proposto com seus elementos, já previamente descritos ((17), (18), (19), (20) e (21 )), onde uma alavanca de controle de caster manual (35) recebe destaque. [56] Figure 19 presents a perspective detail of the proposed steering system with its previously described elements ((17), (18), (19), (20) and (21)), where a control lever caster caster (35) is highlighted.

[57] A Figura 20 ilustra o sistema apresentado na Figura 19 em uma vista lateral, onde a estrutura principal (17) sofreu um corte no seu plano lateral para facilitar a visualização da variação do ângulo de caster (8), que é descrito tanto pela rotação do eixo de esterçamento (6) quanto pelo conjunto composto pelo membro intermediário (19) e estrutura frontal (21 ) em torno do eixo pivotante (18), induzida pelo acionamento manual da alavanca de caster (35). [57] Figure 20 illustrates the system shown in Figure 19 in a side view, where the main frame (17) has been cut in its lateral plane to facilitate viewing of the caster angle variation (8), which is described both rotation of the steering shaft (6) as well as the assembly composed of the intermediate member (19) and front frame (21) around the pivoting axis (18), induced by manual actuation of the caster lever (35).

[58] A Figura 21 apresenta um detalhe em perspectiva de uma versão do sistema de direção proposto, onde um atuador linear (36)(37), fixado de maneira pivotante à estrutura principal (17), por meio das orelhas do atuador de caster (38), promove o controle do membro intermediário adaptado para atuador de caster (39) de maneira similar ao controle realizado pelo condutor na versão da Figura 19. [58] Figure 21 shows a perspective detail of a version of the proposed steering system where a linear actuator (36) (37) pivotably fixed to the main frame (17) by means of the caster actuator ears (38), promotes the control of the caster actuator adapted intermediate member (39) in a similar way to the control performed by the conductor in the version of Figure 19.

[59] A Figura 22 ilustra o sistema apresentado na Figura 21 em uma vista lateral, onde todos os elementos, menos a estrutura frontal (21 ), sofreram um corte nos seus planos laterais para facilitar a visualização da variação do ângulo de caster (8), que é descrito tanto pela rotação do eixo de esterçamento (6) quanto pelo conjunto composto pelo membro intermediário adaptado (39) e estrutura frontal (21 ) em torno do eixo pivotante (18), induzida pela movimentação da haste do atuador de caster (37) em relação ao corpo do atuador de caster (36). [59] Figure 22 illustrates the system shown in Figure 21 in a side view, where all but the front frame (21) elements have been cut in their side planes to facilitate viewing of the caster angle variation (8). ), which is described by both the rotation of the steering shaft (6) and the assembly composed of the adapted intermediate member (39) and front frame (21) around the pivoting shaft (18), induced by the caster actuator rod movement (37) in relation to the caster actuator body (36).

[60] A Figura 23 apresenta uma perspectiva de um veículo utilizando o sistema de direção proposto com offset presente, mecanismo de restauração da direção do tipo mola, controle de caster manual e um assento (75) rigidamente fixado à estrutura principal (17) que dispõe de apêndices ergonómicos reguláveis (76) que se ajustam ao formato do corpo do condutor de maneira que não haja movimento relativo entre este e a estrutura principal. Este tipo de aplicação é especialmente vantajosa para condutores com lesões medulares em variadas alturas. [60] Figure 23 presents a perspective view of a vehicle using the proposed offset present steering system, spring-type steering restoration mechanism, manual caster control and a seat (75) rigidly fixed to the main frame (17) which It has adjustable ergonomic appendages (76) that adjust to the shape of the driver's body so that there is no relative movement between it and the main frame. This type of application is especially advantageous for drivers with spinal cord injuries at various heights.

[61 ] A Figura 24 demonstra uma perspectiva de um veículo utilizando o sistema de direção proposto com offset nulo, mecanismo de restauração da direção do tipo mola, controle de caster manual, e uma manopla rígida (57) fixada na estrutura principal (22) para auxílio à condução. [62] A Figura 25 apresenta uma perspectiva de um veículo utilizando o sistema de direção proposto com offset presente, mecanismo de restauração da direção do tipo mola, controle de caster por atuador linear e um sistema de controle manual do ângulo de esterçamento (ou simplesmente sistema de override). Nesta figura, podem ser vistos o guidão de override (58) montado no suporte pivotante do guidão (59) e uma cadeia de transmissão de movimento entre o guidão (58) e a estrutura frontal (21 ) composta por uma barra de acionamento do override (61 ) conectada em cada uma de suas duas extremidades por juntas rotulares (60) no ponto de conexão da barra de acionamento na estrutura frontal (62) e no ponto de conexão da barra de acionamento no guidão (63). [61] Figure 24 shows a perspective view of a vehicle using the proposed zero offset steering system, spring-type steering restoration mechanism, manual caster control, and a rigid handle (57) attached to the main frame (22). for driving aid. [62] Figure 25 shows a perspective view of a vehicle using the proposed offset present steering system, spring-type steering restoration mechanism, linear actuator caster control and a manual steering angle control system (or simply override system). In this figure, one can see the override handlebar (58) mounted on the pivot handlebar support (59) and a motion transmission chain between the handlebar (58) and the front frame (21) composed of an override drive bar. (61) connected at each of its two ends by bearing joints (60) at the drawbar connection point on the front frame (62) and at the drawbar connection point on the handlebars (63).

[63] A Figura 26 mostra uma vista superior de um veículo utilizando o sistema de direção proposto e o sistema de override com seus elementos ((58), (59), (60), (61 ), (62) e (63)) descritos na Figura 25 numa posição de condução neutra, ou seja, sem esterçamento. [63] Figure 26 shows a top view of a vehicle using the proposed steering system and the override system with its elements (58), (59), (60), (61), (62) and (63). )) depicted in Figure 25 in a neutral driving position, ie without steering.

[64] A Figura 27 ilustra uma vista superior perpendicular à estrutura principal (17) do veículo da Figura 26, onde pode ser observada a atuação da estrutura frontal (21 ) pelo acionamento realizado no guidão de override (58). É fácil entender na imagem a maneira como os elementos articulados do sistema de override ((60), (61 ), (62) e (63)) transmitem esse movimento do guidão (58) até a estrutura frontal (21 ). [64] Figure 27 illustrates a top view perpendicular to the main frame (17) of the vehicle of Figure 26, where the actuation of the front frame (21) can be observed by the actuation performed on the override handlebar (58). It is easy to understand in the picture how the articulated elements of the override system (60), (61), (62) and (63) transmit this movement of the handlebars (58) to the front frame (21).

[65] A Figura 28 apresenta uma perspectiva de um veículo utilizando o sistema de direção proposto com offset presente, mecanismo de restauração da direção do tipo mola, controle de caster manual e um sistema de auxílio a manobra em baixas velocidades. Nessa figura, podem ser vistos o suporte do sistema de manobra em baixas velocidades (64), que é rigidamente fixado à estrutura principal do veículo, o braço do sistema de manobra (65) fixado rotativamente pelo eixo pivotante desse braço (66) no suporte (64) e a alavanca do sistema de manobra (67) fixada solidariamente ao braço do sistema de manobra (66). Na ponta desse braço (66), pode ser visto o conjunto de esterçamento livre, que é composto pela base da roda de manobra (68) que é fixa, a manga pivotante da roda de manobra (69) rotativamente fixada à base (68) por meio de um rolamento axial típico, a roda de manobra (70) apoiada por meio do eixo da roda de manobra (71 ) à manga pivotante (69). [65] Figure 28 shows a perspective view of a vehicle using the proposed offset present steering system, spring-type steering restoration mechanism, manual caster control, and a low-speed maneuver assist system. In this figure, the low-speed maneuvering support (64), which is rigidly attached to the main structure of the vehicle, can be seen, the maneuvering arm (65) rotatably fixed by the pivoting axle of that arm (66) to the support. (64) and the shunt lever (67) attached integrally to the shunt arm (66). At the end of this arm 66 can be seen the freewheel, which comprises the base of the locking wheel (68) which is fixed, the pivoting sleeve of the locking wheel (69) rotatably fixed to the base (68) by means of a typical axial bearing, the locking wheel ( 70) supported by the steering wheel shaft (71) to the pivoting sleeve (69).

[66] A Figura 29 mostra em detalhe o sistema de manobra em baixas velocidades numa vista lateral em que este se encontra na posição retraída, ou seja, a roda de esterçamento livre não se encontra em contato com o chão. [66] Figure 29 shows in detail the low speed maneuvering system in a side view where it is in the retracted position, ie the free steering wheel is not in contact with the ground.

[67] A Figura 30 retrata uma situação na qual o condutor do veículo (74) aciona a alavanca do sistema de manobra (67) rotacionando esta num ângulo (73) tal que o conjunto de esterçamento livre ((68), (69), (70) e (71 )) tenha seu eixo de rotação da manga em relação à base (72) aproximadamente perpendicular ao chão. Dessa forma, levanta-se a traseira do veículo para o esterçamento ser realizado pela roda de manobra. [67] Figure 30 depicts a situation in which the driver of the vehicle (74) actuates the lever of the shunt system (67) by rotating it at an angle (73) such that the free steering assembly (68), (69) , (70) and (71)) have their axis of rotation of the sleeve relative to the base (72) approximately perpendicular to the floor. In this way, the rear of the vehicle is raised for the steering to be performed by the maneuvering wheel.

[68] A Figura 31 apresenta uma perspectiva de um veículo utilizando o sistema de direção proposto com offset presente, mecanismo de restauração da direção do tipo mola, controle de caster manual e um sistema de suspensão veicular dianteira e traseira. Na suspensão dianteira, os dois braços A (79) e B (80), iguais e paralelos, ligam rotativamente pelas suas extremidades a bandeja (78) à estrutura principal (77), de maneira a constituir um mecanismo de quatro barras típico. O conjunto mola-amortecedor dianteiro (81 ) vem montado de forma a atuar como elemento de absorção do curso da suspensão. Na suspensão traseira, a balança (82) conectada rotativamente à estrutura principal (77) tem seu curso regulado pela atuação do conjunto mola- amortecedor traseiro (83). [68] Figure 31 presents a perspective view of a vehicle using the proposed offset present steering system, spring-type steering restoration mechanism, manual caster control and a front and rear vehicle suspension system. In the front suspension, the two equal and parallel arms A 79 and B 80 rotatably connect at their ends the tray 78 to the main frame 77 to form a typical four-bar mechanism. The front spring-damper assembly (81) is mounted to act as a suspension travel absorber. In the rear suspension, the scale (82) rotatably connected to the main frame (77) has its stroke regulated by the actuation of the rear shock absorber assembly (83).

[69] A Figura 32 retrata uma situação onde um veículo conforme a configuração da Figura 31 está prestes a receber o impacto de irregularidades no solo. Por isso suas molas ainda estão em posição de repouso (carga estática). [70] A Figura 33 retrata a sequência da Figura 32, onde pode ser visto o efeito do impacto causado pelas irregularidades do solo na suspensão descrita na Figura 31 . As molas dos conjuntos de mola-amortecedores ((81 ) e (83)) estão comprimidas devido ao trabalho das suspensões mas o centro de gravidade do condutor permanece inalterado, o que indica que o sistema absorveu as deformações da pista mantendo o contato das rodas com o solo. [69] Figure 32 depicts a situation where a vehicle as configured in Figure 31 is about to be impacted by ground irregularities. That is why its springs are still in rest position (static load). [70] Figure 33 depicts the sequence of Figure 32, where the effect of impact caused by soil irregularities on the suspension described in Figure 31 can be seen. The springs of the shock absorber spring assemblies (81) and (83) are compressed due to the working of the suspensions but the driver's center of gravity remains unchanged, indicating that the system has absorbed track deformations while maintaining wheel contact. with the soil.

[71 ] A Figura 34 apresenta uma perspectiva de um veículo utilizando o sistema de direção proposto com offset nulo, mecanismo dianteiro de restauração da direção do tipo mola, controle de caster manual e cinco rodas. Nesta variante construtiva de um veículo usando o sistema de direção proposto, pode ser vista a estrutura principal para veículo de cinco rodas (40) que dispõe de suportes para montagem de braços laterais (41 ) por meio de eixos pivotantes destes braços (42), sendo que esses braços têm seus movimentos resistidos por meio de molas de direção traseira (43), que conectadas por meio de eixos pivotantes (44) à estrutura principal (40), também oferecem restituição de inclinação lateral do veículo, que por ser acoplado também se traduz em restituição de esterçamento. O meio de contato desses braços laterais com o chão são as rodas de apoio lateral (45). [71] Figure 34 shows a perspective view of a vehicle using the proposed zero offset steering system, front spring-type steering restoration mechanism, five-wheel manual caster control. In this constructional variant of a vehicle using the proposed steering system, the main five-wheeled vehicle frame (40) having side arm mounting brackets (41) can be seen by means of pivoting axles of these arms (42), Since these arms have their movements resisted by means of rear steering springs (43), which are connected by pivoting axles (44) to the main frame (40), they also offer restoration of lateral inclination of the vehicle, which can also be coupled. translates into a restitution of shipment. The means of contact of these side arms with the floor is the side support wheels (45).

[72] A Figura 35 apresenta uma perspectiva de um veículo utilizando o sistema de direção proposto com offset nulo, mecanismo dianteiro de restauração da direção do tipo mola, controle de caster manual e quatro rodas. Nesta variante construtiva de um veículo usando o sistema de direção proposto, pode ser vista a estrutura principal para veículo de quatro rodas (47) que se conecta a uma estrutura traseira para veículo de quatro rodas (48) por meio de um eixo pivotante desta (49), sendo que essa estrutura traseira tem seu movimento resistido por meio de um conjunto mola-amortecedor de direção traseiro (50), que fixado à estrutura principal (47) por meio do suporte da mola de direção traseira (51 ), oferece restituição de inclinação lateral do veículo ao fazer com que o rolete seguidor da extremidade livre da mola de direção traseira (52) seja orientado pela guia do rolete da mola de direção (53) a comprimir a mola. A guia (53) é rigidamente fixada à estrutura traseira (48) pelo braço de conexão (54) e as rodas traseiras (55) são rotativamente fixadas à estrutura traseira (48) por eixos de apoio (56). [72] Figure 35 presents a perspective view of a vehicle using the proposed zero offset steering system, front spring-type steering restoration mechanism, four-wheel manual caster control. In this constructional variant of a vehicle using the proposed steering system, one can see the four-wheel main vehicle frame (47) which connects to a four-wheel vehicle rear frame (48) by means of a pivot axle thereof ( 49), wherein this rear frame is resisted by means of a rear steering spring-damper assembly (50), which is secured to the main frame (47) by the rear steering spring bracket (51), offers restitution tilting the vehicle when causing the rear-end spring free-follower roller (52) to be guided by the steering spring-roller guide (53) to compress the spring. The guide (53) is rigidly fixed to the rear frame (48) by the connecting arm (54) and the rear wheels (55) are rotatably fixed to the rear frame (48) by support axles (56).

[73] A Figura 36 ilustra uma vista traseira de um veículo como o descrito pela Figura 7, com mecanismo dianteiro de restauração da direção do tipo mola, controle de caster manual e apenas três rodas. Essa figura serve apenas para ilustrar a conexão entre o esterçamento da estrutura frontal (24) com a inclinação lateral da estrutura principal (22) e para servir de referência para comparação com as Figuras 37 e 38 a seguir. [73] Figure 36 illustrates a rear view of a vehicle as described in Figure 7, with front spring-type steering restoration mechanism, manual caster control and only three wheels. This figure is only to illustrate the connection between the front frame steering (24) and the side slope of the main frame (22) and to serve as a reference for comparison with Figures 37 and 38 below.

[74] A Figura 37 ilustra uma vista traseira de um veículo como o descrito pela Figura 34, onde pode ser observado como a estrutura frontal (24) esterça para a direita e a estrutura principal (40) inclina lateralmente assim como ocorre no veículo da Figura 36, mas, adicionalmente, um dos braços laterais (41 ), mais especificamente o do lado interno à curva, se movimenta para cima mantendo contato com o chão por meio da roda de apoio lateral (45), comprimindo assim a mola de direção traseira (43) para que depois esta auxilie a restituição do veículo à posição neutra. [74] Figure 37 illustrates a rear view of a vehicle as described in Figure 34, where it can be seen as the front frame (24) shifts to the right and the main frame (40) tilts laterally as it occurs in the vehicle of the 36, but in addition, one of the side arms (41), more specifically the one on the inside of the curve, moves upwards maintaining contact with the ground by the side support wheel (45), thereby compressing the steering spring. rear (43) so that it can then assist the vehicle in the neutral position.

[75] A Figura 38 ilustra uma vista traseira de um veículo como o descrito pela Figura 35, onde pode ser observado como a estrutura frontal (24) esterça para a direita e a estrutura principal (47) inclina lateralmente, assim como ocorre no veículo da Figura 36, mas, adicionalmente, a estrutura traseira (48) rotaciona em relação à estrutura principal (47) e faz com que a guia do rolete (53) também se movimente em relação ao rolete (52) guiando este à comprimir o conjunto mola-amortecedor de direção traseiro (50) para que depois este auxilie a restituição do veículo à posição neutra. [75] Figure 38 illustrates a rear view of a vehicle as described in Figure 35, where it can be seen as the front frame (24) turns to the right and the main frame (47) tilts laterally, as it does in the vehicle. 36, but in addition, the rear frame (48) rotates relative to the main frame (47) and causes the roller guide (53) to also move relative to the roller (52) guiding it to compress the assembly. rear-direction shock absorber (50) to help return the vehicle to the neutral position.

[76] As Figuras 39 e 40 demonstram vistas superiores, perpendiculares ao chão, do veículo descrito pela Figura 36, onde nas duas figuras são indicados o raio da curva (85) sendo feita, a direção das rodas projetadas no plano do chão (86) que convergem todas para o mesmo centro de giração (84) e descrevem assim uma trajetória de percurso do veículo na curva (87). Na Figura 39 um maior ângulo de caster em comparação com o da Figura 40 pode ser observado devido a posição avançada da alavanca de caster. Por isso, para um mesmo raio de curvatura nas duas situações ilustradas, na Figura 39 o veículo apresenta uma maior inclinação lateral do que o retratado na Figura 40, o que nos sugere que esta configuração estaria mais adequada a uma velocidade longitudinal superior que inevitavelmente acarreta por sua vez uma aceleração lateral a ser contraposta também superior. [76] Figures 39 and 40 show top views, perpendicular to the ground, of the vehicle described by Figure 36, where in both figures the radius of the curve (85) being made, the direction of the wheels projected onto the ground plane (86) ) which all converge to the same center of rotation (84) and thus describe a path of travel of the vehicle on the curve (87). In Figure 39 a The larger caster angle compared to Figure 40 can be observed due to the advanced position of the caster lever. Therefore, for the same radius of curvature in the two situations illustrated, in Figure 39 the vehicle has a higher lateral inclination than shown in Figure 40, suggesting that this configuration would be more suitable at a higher longitudinal speed that inevitably entails in turn a lateral acceleration to be counterposed also higher.

[77] A Figura 41 apresenta um diagrama desenvolvido pelo autor para compreensão e visualização das possíveis interações entre as principais reivindicações, que elucida, por meio de regiões, os limites das reivindicações e suas possíveis combinações. Dessa forma podemos, por exemplo, situar no diagrama um veículo de três rodas, com offset nulo, mola de direção e alavanca de caster pela região de forma triangular no segundo quadrante que é a interseção de todas as hachuras correspondentes às características supracitadas. As legendas das hachuras de cada característica associada a sua respectiva reivindicação pode ser vista pela legenda no rodapé do diagrama. [77] Figure 41 shows a diagram developed by the author for understanding and visualizing the possible interactions between the main claims, which elucidates, by regions, the boundaries of the claims and their possible combinations. Thus we can, for example, place in the diagram a three-wheeled vehicle with zero offset, steering spring and caster lever by the triangular region in the second quadrant which is the intersection of all hatches corresponding to the above characteristics. The captions of the hatches of each feature associated with their respective claim can be seen by the caption at the bottom of the diagram.

[78] A Figura 42, escolhida para representar a invenção na capa da patente, ilustra um veículo com o sistema de direção proposto sendo dirigido por um condutor de forma a realizar uma conversão à direita (referencial do condutor). [78] Figure 42, chosen to represent the invention on the patent cover, illustrates a vehicle with the proposed steering system being driven by a driver to perform a right turn (driver reference).

[79] [79]

Descrição detalhada da invenção Detailed Description of the Invention

[80] O problema técnico que a presente invenção busca resolver é possibilitar a criação de veículos que possam suprir o gap funcional existente entre as bicicletas/motos e veículos automotores de quatro rodas. Normalmente, uma das principais limitações ao suprimento desse gap, é a inexistência de um sistema de direção simples, barato e robusto que alie vantagens dos dois tipos de veículos sem, simultaneamente, herdar muitas desvantagens destes. [81 ] A criação da invenção que motiva esse relatório descritivo foi feita sem uma consulta muito vasta sobre o que já existia de registros sobre esse tipo de veículo. Por isso, por um acaso, essa se assemelha muito em forma com diversas patentes descritas acima (em especial com as de inclinação acoplada ao esterçamento) e, provavelmente, passou por etapas muito semelhantes em seu desenvolvimento. [80] The technical problem that the present invention seeks to solve is to enable the creation of vehicles that can fill the functional gap between bicycles and four-wheel motor vehicles. Typically, one of the main limitations in supplying this gap is the lack of a simple, inexpensive and robust steering system that combines advantages of both types of vehicles without simultaneously inheriting many disadvantages. [81] The creation of the invention that motivates this descriptive report was made without very extensive consultation about existing records on this type of vehicle. As a result, it happens to be very similar in shape to several patents described above (in particular those of slope coupled with steering) and has probably gone through very similar stages in its development.

[82] A invenção defendida neste pedido de patente também apresenta duas estruturas principais muito semelhantes às da primeira patente referenciada no estado da arte, uma principal traseira que comporta o piloto e as rodas traseiras, e uma dianteira que suporta as rodas dianteiras. No entanto, logo no início de seu desenvolvimento, o estudo cinemático do veículo, isto é, levando- se em consideração única e puramente a relação imposta pelo pivô único entre as duas estruturas, revelou que a relação entre o ângulo de inclinação lateral do veículo e o ângulo de esterçamento do eixo de suas rodas dianteiras era ditada pelo ângulo de inclinação do pivô que unia essas estruturas. Por isso, esse sistema é dito acoplado.  [82] The invention advocated in this patent application also has two main structures very similar to those of the first state-of-the-art referenced patent, a main rear bearing the rider and rear wheels, and a front bearing the front wheels. However, early in its development, the kinematic study of the vehicle, that is, taking into account only and purely the relationship imposed by the single pivot between the two structures, revealed that the relationship between the vehicle's lateral tilt angle and the steering angle of the axle of its front wheels was dictated by the angle of inclination of the pivot joining these structures. Therefore, this system is said coupled.

[83] Sabendo também, através de conhecimentos sobre dinâmica veicular, que a aceleração lateral (centrípeta) gerada pela realização de uma curva por um veículo é proporcional a sua velocidade e ao raio de curvatura da curva pretendido, é nítido que o veículo, tendo o centro de massa localizado a uma determinada altura do chão, terá em sua bitola (distância entre as rodas dianteiras) o parâmetro que definirá a velocidade máxima permissível para realizar uma dada curva sem que o veículo capote.  [83] Knowing also from knowledge of vehicle dynamics that the lateral (centripetal) acceleration generated by turning a vehicle is proportional to its speed and the desired turning radius of the curve, it is clear that the vehicle having The center of mass located at a certain height from the ground will have in its gauge (distance between the front wheels) the parameter that will define the maximum allowable speed to make a given turn without the vehicle overturning.

[84] A partir daí, a noção de se inclinar lateralmente o veículo para reduzir a altura relativa do centro de massa e, assim, aumentar a margem de velocidade permissível e a subsequente segurança do veículo, é válida.  [84] From then on, the notion of tilting the vehicle laterally to reduce the relative height of the center of mass and thus increase the permissible speed range and subsequent vehicle safety is valid.

[85] Mas, partindo do pressuposto que um veículo tem um ângulo de inclinação do pivô entre as duas estruturas fixo, esse também terá uma relação entre os ângulos de inclinação lateral e esterçamento fixa, o que, apesar de ser uma melhoria em relação a um veículo que nem inclina o centro de massa, essa melhoria só se configura, novamente, numa faixa específica de velocidades. [85] But assuming that a vehicle has a fixed pivot angle between the two structures, it will also have a relationship between the lateral tilt and fixed steering angles, which, although an improvement over a vehicle that does not even tilt the center of mass, This improvement is again set only within a specific range of speeds.

[86] Mesclando a abordagem dinâmica do veículo com a abordagem cinemática do sistema básico de um pivô, pode-se concluir que quanto mais próximo da vertical o eixo do pivô estiver, um dado ângulo de esterçamento produzira um ângulo de inclinação lateral muito pequeno e, estendendo essa definição, chega-se ao limite do ângulo de 90 graus com a horizontal, onde um ângulo de inclinação infinitesimal traria o ângulo de esterçamento para os seus 90 graus quase que instantaneamente. Essa situação, obviamente, é impossível fisicamente e só faz sentido matematicamente.  [86] Merging the dynamic approach of the vehicle with the kinematic approach of the basic pivot system, it can be concluded that the closer the pivot axis is to the vertical, a given steering angle will produce a very small lateral tilt angle and By extending this definition, one reaches the limit of the 90 degree angle with the horizontal, where an infinitesimal inclination angle would bring the steering angle to its 90 degrees almost instantaneously. This situation is obviously impossible physically and only makes sense mathematically.

[87] Agora, em direção contrária, quanto mais próximo da horizontal o eixo do pivô estiver, um dado ângulo de esterçamento produzira um ângulo de inclinação massivo e, estendendo essa definição, chega-se ao limite do ângulo de zero grau com a horizontal, onde o eixo de rotação do ângulo de esterçamento coincide com o eixo do pivô, onde ocorre a rotação lateral do corpo. Dessa forma, é impossível que haja esterçamento, pois a rotação do membro dianteiro não produziria num plano paralelo ao chão um ângulo entre as projeções do eixo perpendicular às rodas dianteiras e o eixo perpendicular à roda traseira, e estando esses dois eixos, reforçando: projetados num plano paralelo ao chão, eternamente paralelos, o veículo sempre andaria somente em linha reta. [87] Now, in the opposite direction, the closer the pivot axis is to the horizontal, a given steering angle will produce a massive tilt angle and, by extending this definition, one reaches the limit of the zero degree angle with the horizontal. where the axis of rotation of the steering angle coincides with the axis of the pivot where lateral rotation of the body occurs. Thus, it is impossible to steer, because the rotation of the front limb would not produce in a plane parallel to the ground an angle between the projections of the axle perpendicular to the front wheels and the axle perpendicular to the rear wheel, and being these two axles, reinforcing: in a plane parallel to the ground, eternally parallel, the vehicle would always travel only in a straight line.

[88] Também, fruto dessa abordagem dinâmica e de uma abordagem qualitativa (verificada com testes em protótipo), fica clara a necessidade de um mecanismo que aja trazendo o veículo para a posição de esterçamento neutra, por uma questão de conforto e segurança do piloto. Em automóveis e motocicletas, seus mecanismos e geometrias de funcionamento da direção são desenvolvidos de forma que o próprio movimento do veículo promova o retorno da direção para a posição de esterçamento neutra.  [88] Also, as a result of this dynamic approach and a qualitative approach (verified with prototype testing), the need for a mechanism to bring the vehicle to the neutral steering position is clear for the sake of driver comfort and safety. . In automobiles and motorcycles, their steering mechanisms and working geometries are designed so that the vehicle's own motion promotes steering return to the neutral steering position.

[89] Infelizmente, devido à própria geometria que possibilita o acoplamento entre o esterçamento e a inclinação lateral da presente invenção, esta necessita de um dispositivo externo que restaure a direção a neutralidade. É interessante ressaltar que, nesse caso, como o esterçamento e a inclinação lateral são acoplados, o dispositivo restaurador deve também ser capaz de restaurar em grande parte a posição do centro de massa para posição central (com maior energia potencial gravitacional). A proporção de restauração conferida por este dispositivo deve ser tal que possibilite o condutor esterçar até o grau máximo sem muito esforço e, ao mesmo tempo, possibilite o condutor voltar à posição do centro de massa a posição neutra (e mais alta), sem que seja necessário um grande esforço também. Por isso, o dimensionamento desse dispositivo é de suma importância para o uso perfeito do veículo e está diretamente relacionado ao momento de inércia do conjunto estrutura principal (traseira) + piloto. Seu ajuste deve levar em consideração as possíveis variações de peso dos potenciais condutores. [89] Unfortunately, due to the geometry itself that enables coupling between the steering and the lateral inclination of the present invention, it requires an external device that restores the neutral direction. IT'S It is interesting to note that in this case, as the steering and lateral inclination are coupled, the restorative device must also be able to largely restore the center of mass position to the central position (with the highest potential gravitational energy). The restoration ratio given by this device should be such that it allows the driver to steer to the maximum degree without much effort and at the same time enables the driver to return to the center of mass position to the neutral (and highest) position without great effort is needed as well. Therefore, the sizing of this device is of paramount importance for the perfect use of the vehicle and is directly related to the moment of inertia of the main frame (rear) + pilot. Your adjustment should take into account the possible weight variations of potential drivers.

[90] A partir desse ponto, o autor da presente invenção percebeu que seria necessário haver um terceiro elemento que ligasse a estrutura principal traseira à estrutura dianteira e este deveria ser pivotado à estrutura principal, de forma a possibilitar que o ângulo do eixo do pivô com a estrutura frontal pudesse ser variado continuamente em função da velocidade do veículo. Testes feitos com um protótipo, onde o ângulo do pivô fora previamente travado, confirmaram a teoria estudada e mostraram que o veículo, a partir de uma dada velocidade, ficava muito arisco e propenso a entrar num comportamento oscilante e errático altamente instável e potencialmente perigoso. Uma vez liberada a trava da variação do ângulo referido, o condutor pode neutralizar sem nenhuma dificuldade o desempenho negativo do teste anterior. [90] From this point on, the author of the present invention realized that a third element would be required to connect the rear mainframe to the frontframe and it should be pivoted to the mainframe so that the angle of the pivot axis could be pivoted. with the front frame could be continuously varied depending on the speed of the vehicle. Tests made with a prototype, where the pivot angle had been previously locked, confirmed the theory studied and showed that the vehicle, from a given speed, was very risky and prone to enter a highly unstable and potentially dangerous oscillating and erratic behavior. Once the said angle variation lock is released, the driver can easily counteract the negative performance of the previous test.

[91 ] O autor percebeu também que seria necessário que o dispositivo restaurador da direção ficasse fixado ou na estrutura frontal ou nesse novo elemento estrutural intermediário.  [91] The author also realized that it would be necessary for the steering restoration device to be attached either to the front frame or to this new intermediate structural element.

[92] É nesse ponto, a introdução desse elemento intermediário de variação contínua do ângulo do pivô da estrutura dianteira, que se sustenta a principal atividade inventiva da presente patente. Outros aspectos também inovadores da presente invenção serão devidamente detalhados a seguir. [93] A invenção em questão pode ser descrita como um sistema de direção com movimento de esterçamento (9) acoplado ao movimento de inclinação do centro de massa de um veículo (10) ou aparato que dispõe de, no mínimo, duas articulações rotativas ((18) e (20)) que, possuindo 1 grau de liberdade rotacional cada e tendo seus eixos ((5) e (6)) perpendiculares entre si, conectam sequencialmente: a estrutura principal (17) a um membro intermediário (19) e este a uma estrutura frontal (21 ) que se deseja esterçar (9), de forma que a correta operação dos ângulos de rotação desses elementos de forma contínua ou discreta permite que o veículo ou aparato faça uma dada curva (87) com a inclinação (10) adequada em função da velocidade e retorne à trajetória reta de forma suave. [92] It is at this point that the introduction of this continuously varying intermediate element of the front frame pivot angle supports the main inventive activity of the present invention. Other also novel aspects of the present invention will be detailed below. [93] The present invention can be described as a steering movement steering system (9) coupled to the center of mass tilt movement of a vehicle (10) or apparatus having at least two rotary joints (9). (18) and (20)) which, having 1 degree of rotational freedom each and having their axes ((5) and (6)) perpendicular to each other, sequentially connect: the main structure (17) to an intermediate member (19) and this to a front frame (21) to be strutted (9), so that the correct operation of the rotation angles of these elements continuously or discretely allows the vehicle or apparatus to make a given curve (87) with the inclination (10) appropriate for speed and return to the straight path smoothly.

[94] O sistema em questão compreende: [94] The system in question comprises:

a) Uma estrutura principal (17) na qual se apoia a maior parte do peso total e são montados os dispositivos de contato com o solo (rodas, esquis, lâminas ou lagartas) da parte traseira (14) do veículo ou aparato;  (a) a mainframe (17) on which most of the total weight is supported and ground contact devices (wheels, skis, blades or tracks) fitted to the rear (14) of the vehicle or apparatus;

b) Um membro intermediário (19) conectado rotativamente (18) à estrutura principal (17) cujo eixo de rotação entre os dois, denominado eixo de caster (5), é perpendicular ao plano lateral (4) da estrutura principal (17) descrita em (a);  b) An intermediate member (19) rotatably connected (18) to the main frame (17) whose axis of rotation between them, called the caster axis (5), is perpendicular to the side plane (4) of the main frame (17) described. in (a);

c) Uma estrutura frontal (21 ), que conectada rotativamente (20) ao membro intermediário (19), possui um eixo de rotação entre os dois, denominado eixo de esterçamento (6), contido no plano lateral (4) da estrutura principal (17) descrita em (a) cuja orientação é perpendicular ao eixo de caster, (5) mencionado no item anterior (b); sendo que esta estrutura frontal (21 ) suporta a montagem de pelo menos dois dispositivos dianteiros de contato com o solo (13)(rodas, esquis, lâminas ou lagartas) respeitando o posicionamento dos dispositivos no eixo dinâmico (7);  c) A front frame (21), which is rotatably connected (20) to the intermediate member (19), has an axis of rotation between the two, called the steering shaft (6), contained in the lateral plane (4) of the main frame ( 17) described in (a) whose orientation is perpendicular to the caster axis, (5) mentioned in the previous item (b); wherein this front frame (21) supports the mounting of at least two front ground contact devices (13) (wheels, skis, blades or tracks) respecting the positioning of the devices on the dynamic axis (7);

d) Um eixo dinâmico (7), perpendicular ao eixo de esterçamento (5), contido num plano paralelo ao plano do chão, ou seja, paralelo também ao plano descrito entre os eixos de rolagem (3) e arfagem (2), que se encontra a uma dada distância desse plano do chão e que consiste numa linha reta imaginária que localiza espacialmente os pontos de apoio (15) dos dispositivos de contato com solo (13), descritos no item (c), independentemente do formato dessa estrutura frontal (21 ) do item (c). (d) a dynamic axis (7) perpendicular to the steering axis (5) contained in a plane parallel to the ground plane, ie also parallel to the plane described between the rolling (3) and pitching (2) axes, which is at a given distance from this plane of the ground and consisting of a straight line imaginary that spatially locates the support points (15) of the ground contact devices (13) described in item (c), regardless of the shape of this frontal structure (21) of item (c).

[95] Esse sistema de direção pode ser construído de maneira que: o eixo de caster (5), o eixo de esterçamento (6) e o eixo dinâmico (7) sejam coincidentes entre si e estabeleçam um ponto comum no qual os três eixos mencionados se cruzam.  [95] This steering system can be constructed such that: the caster axis (5), the steering axis (6) and the dynamic axis (7) coincide with each other and establish a common point at which the three axes mentioned intersect.

[96] Uma outra alternativa de construção do sistema de direção proposto é aquela na qual: o eixo de caster (5), o eixo de esterçamento (6) e o eixo dinâmico (7) não são coincidentes entre si e, portanto, possuem distâncias de interesse entre si, denominadas offsets, sendo o offset CD (1 1 ) ou caster- dinâmico, a distância entre o eixo de caster (5) e o eixo dinâmico (7), medida na posição neutra de esterçamento (9), e o offset ED (12) ou esterçamento- dinâmico, a distância entre o eixo de esterçamento (6) e o eixo dinâmico (7), medida também na posição neutra de esterçamento (9).  [96] Another alternative construction of the proposed steering system is that in which: the caster axis (5), the steering axis (6) and the dynamic axis (7) do not coincide with each other and therefore have distances of interest between them, known as offsets, being the offset CD (1 1) or caster dynamic, the distance between the caster axis (5) and the dynamic axis (7), measured at the neutral position of steering (9), and ED offset (12) or dynamic steering, the distance between the steering axis (6) and the dynamic axis (7), also measured at the neutral steering position (9).

[97] Vale lembrar que, é perfeitamente possível utilizar métodos já conhecidos no estado da arte para ajustar manualmente esses offsets ((1 1 ) e (12)) por manoplas de fixação e aperto, de acordo com a preferência do condutor. Ou também, é possível ajustar automaticamente ou indiretamente esses offsets ((1 1 ) e (12)) por controles, de acordo com uma função pré- estabelecida ou segundo a preferência do condutor, sendo que esse ajuste pode se dar através de um dispositivo eletromecânico, hidráulico ou pneumático do tipo atuador que, recebendo sinais de entrada, aplica uma força na direção do offset até que se obtenha o ajuste de posicionamento pretendido. [97] Please note that it is perfectly possible to use methods known in the art to manually adjust these offsets (11) and (12) by clamping and clamping handles to the driver's preference. Alternatively, these offsets ((1 1) and (12)) can be automatically or indirectly adjusted by controls according to a pre-set function or driver preference, and this adjustment can be done via a device. electromechanical, hydraulic or pneumatic actuator type which, receiving input signals, applies a force in the offset direction until the desired positioning adjustment is achieved.

[98] Num veículo utilizando esse sistema de direção, pode-se ter associado um mecanismo centralizador (ou neutralizador) do esterçamento que contenha: a) um dispositivo elástico (25) conhecido no estado da arte, do tipo mola, que atue armazenando energia potencial à proporção em que a estrutura frontal (21 ) rotaciona em relação ao membro intermediário (19), tornando mais fácil o retorno do sistema à posição neutra, tanto em termos de esterçamento (9) como em termos de inclinação lateral (10); b) um mecanismo de fixação (26) e ajuste de parâmetros dimensionais do dispositivo elástico (25), mencionado no item (a), no qual pelo menos uma de suas restrições geométricas apresente um grau de liberdade translacional cada, para adequar a rigidez do dispositivo elástico (25) a uma possível variação de momento de inércia do conjunto, como, por exemplo: a troca de um condutor por outro com peso corporal diferente ou um possível acréscimo de peso devido a objetos sendo carregados no veículo; [98] In a vehicle using such a steering system, a steering centering (or neutralizing) mechanism may have been associated that contains: a) a state-of-the-art spring-type elastic device (25) that acts to store energy potential to the extent that the front frame (21) rotates relative to the intermediate member (19), making it easier to return the system to neutral position, both in terms of steering (9) and in terms of lateral inclination (10); b) a clamping mechanism (26) and adjustment of dimensional parameters of the elastic device (25) mentioned in item (a), in which at least one of its geometric constraints has a degree of translational freedom each, to suit the stiffness of the elastic device (25) at a possible variation in the moment of inertia of the assembly, such as: changing one driver for another with a different body weight or a possible increase in weight due to objects being loaded on the vehicle;

c) um dispositivo mecânico (30), conhecido no estado da arte, de ajuste fino da posição central da estrutura frontal em relação ao membro intermediário (19), que opere (32) regulando a posição do ponto de ligação (31 ) entre essas duas estruturas.  c) a state-of-the-art mechanical device (30) for fine-tuning the central position of the front frame relative to the intermediate member (19), which operates (32) by adjusting the position of the connection point (31) between them two structures.

[99] Esse mecanismo centralizador pode, ainda, dispor de um mecanismo de ajuste de parâmetros dimensionais do dispositivo elástico mencionado no item (a) anteriormente, no qual pelo menos uma de suas restrições geométricas apresenta um grau de liberdade translacional cada, para adequar a rigidez do dispositivo elástico à variação de momento de inércia do conjunto, imposta pela variação da posição do membro intermediário (19), ou seja, a variação do ângulo de caster (8) descrito pelo eixo de esterçamento (6) no plano lateral (4) do veículo.  [99] This centralizing mechanism may also have a mechanism for adjusting dimensional parameters of the elastic device mentioned in (a) above, in which at least one of its geometric constraints has a degree of translational freedom each to suit the rigidity of the elastic device to the variation of the moment of inertia of the assembly, imposed by the variation of the position of the intermediate member (19), that is, the variation of the caster angle (8) described by the steering axis (6) in the lateral plane (4 ) of the vehicle.

[100] Um veículo utilizando esse sistema de direção pode, alternativamente ao mecanismo elástico descrito anteriormente, ter associado um mecanismo centralizador (ou neutralizador) do esterçamento que contenha:  [100] A vehicle using this steering system may, alternatively to the elastic mechanism described above, have associated a steering centralizing (or neutralizing) mechanism that contains:

a) um dispositivo eletromecânico do tipo atuador (27) que, recebendo sinais de sensores de posição, forneça um torque restaurador à estrutura frontal (21 ) na medida em que o sistema incline (10) e esterce (9) e, por conseguinte, rotacione a estrutura frontal (21 ) em relação ao membro intermediário (19), tornando mais fácil o retorno do sistema à posição neutra tanto em termos de esterçamento (9) como em termos de inclinação (10);  (a) an actuator-type electromechanical device (27) which, receiving signals from position sensors, provides restorative torque to the front frame (21) as the system tilts (10) and thrust (9) and therefore rotate the front frame (21) relative to the intermediate member (19), making it easier to return the system to the neutral position in terms of steering (9) and inclination (10);

b) um dispositivo mecânico ou eletromecânico, conhecido no estado da arte, de ajuste fino da posição central da estrutura frontal (21 ) em relação ao membro intermediário (19), que opere regulando a posição do ponto de ligação (31 ) entre essas duas estruturas. (b) a state-of-the-art mechanical or electromechanical device for fine-tuning the central position of the front frame (21) relative to the intermediate member (19), which operates by regulating the position of the connecting point (31) between these two structures.

[101 ] No que tange o controle do ângulo de caster (8), um veículo usando esse sistema de direção pode ter uma alavanca (35) solidária ao membro intermediário (19) que, controlada pelo condutor, permite ajustar o ângulo de caster (8) do sistema de acordo com a faixa de velocidades ideal. Outra possibilidade para esse controle é aquela em que este é realizado por um dispositivo eletromecânico, hidráulico ou pneumático do tipo atuador ((36) com (37)) que, recebendo sinais de entrada de um velocímetro, controlador eletrônico ou controle manual, fornece uma força ou um momento ao membro intermediário (39) que ajusta a posição deste em relação à estrutura principal (17) e, assim, regula o ângulo de caster (8) ideal do sistema de acordo com a faixa de velocidades sendo lida ou segundo a avaliação do condutor.  [101] With regard to caster angle control (8), a vehicle using this steering system may have a lever (35) integral with the intermediate member (19) which, controlled by the driver, allows the caster angle to be adjusted ( 8) the system according to the ideal speed range. Another possibility for this control is that it is performed by an actuator type (36) to (37) electromechanical, hydraulic or pneumatic device which, receiving input signals from a speedometer, electronic controller or manual control, provides a force or a moment to the intermediate member (39) which adjusts its position relative to the main frame (17) and thus adjusts the ideal caster angle (8) of the system according to the speed range being read or according to driver evaluation.

[102] Estabelecidas as opções de características básicas de implementação do sistema de direção aqui defendido, um veículo terrestre cujos dispositivos de contato com solo ((13) e (14)) são rodas, pode assumir 3 formas básicas: [102] Having established the options of basic features of implementation of the steering system advocated here, a land vehicle whose ground contact devices ((13) and (14)) are wheels, can take 3 basic forms:

[103] Em uma dessas formas, o veículo, usando o referido sistema de direção, dispõe de duas rodas dianteiras (13) e uma roda traseira (14) que inclina solidariamente à estrutura principal ((17) ou (22)) deste veículo. [103] In one of these forms, the vehicle, using said steering system, has two front wheels (13) and a rear wheel (14) which inclines integrally with the main frame ((17) or (22)) of this vehicle. .

[104] Nas outras duas formas, o veículo, usando esse sistema de direção, dispõe de duas rodas dianteiras (13) e duas (55) ou três ((14) e (45)) rodas traseiras. Estes podem dispor de um sistema de suspensão que permite a inclinação do veículo em relação às rodas ou inclinação do veículo e rodas conjuntamente, tendo a suspensão em questão a possibilidade de auxiliar na restauração do esterçamento à posição neutra, realizada pelo mecanismo de centralização frontal ou, até mesmo, substituir a função destes se valendo dos mesmos meios de obtenção do resultado desejado. [104] In the other two forms, the vehicle, using this steering system, has two front wheels (13) and two (55) or three ((14) and (45)) rear wheels. They may have a suspension system which allows the vehicle to tilt with respect to the wheels or tilt of the vehicle and wheels together, the suspension in question being able to assist in restoring the steering to neutral position by the front centering mechanism or even replace their function by using the same means of obtaining the desired result.

[105] O sistema de direção foi concebido de maneira que o controle deste pode ser feito de três formas diferentes ou com qualquer combinação dessas. Essas formas são: a inclinação lateral do corpo do condutor, controle manual, e controle pelos pés. [106] Dessa forma, um veículo usando esse sistema de direção pode vir equipado com manoplas (57) e um assento (75) com apêndices (76), ou até mesmo seu formato, ergonomicamente ajustáveis, todos rigidamente fixadas à estrutura principal ((17) ou (22)), que permitem ao condutor ter maior controle do ângulo de inclinação (10) do veículo e da posição e inclinação de seu corpo em relação ao veículo. Pode, opcionalmente, vir equipado também com suportes para os pés na estrutura frontal (21 ) que permitem ao condutor controlar diretamente o ângulo de esterçamento (9) do sistema independente do ângulo de inclinação do seu corpo. [105] The steering system has been designed so that its control can be done in three different ways or with any combination of these. These forms are: lateral tilt of the driver's body, manual control, and foot control. [106] Thus, a vehicle using this steering system can be equipped with handles (57) and a seat (75) with appendages (76), or even their ergonomically adjustable shape, all rigidly attached to the main frame (( 17) or (22)), which allow the driver to have greater control of the vehicle's angle of inclination (10) and the position and inclination of his body relative to the vehicle. It can also optionally be equipped with footrests in the front frame (21) that allow the driver to directly control the steering angle (9) of the system regardless of the inclination angle of his body.

[107] Um sistema de controle manual do ângulo de esterçamento (9) também foi concebido a fim de fornecer mais uma opção de controle da direção. Este sistema permite que o condutor controle o comportamento direcional do veículo independentemente do ângulo de inclinação do seu corpo.  [107] A manual steering angle control system (9) has also been designed to provide yet another steering control option. This system allows the driver to control the vehicle's directional behavior regardless of the body's inclination angle.

[108] Esse sistema de controle manual (ou override) compreende: [108] This manual (or override) control system comprises:

a) uma manopla (ou guidão) (58) fixada rotativamente (59) à estrutura principal (17) que é controlada pelo condutor;  a) a handle (or handlebar) (58) rotatably attached (59) to the main frame (17) which is controlled by the driver;

b) duas juntas rotulares (60) fixadas, uma na manopla (ou guidão)(58) do item (a) a uma dada distância (63) do seu eixo de rotação, e outra na estrutura frontal (21 ) do sistema de direção base, também a uma certa distância (62) do seu eixo de esterçamento (6);  b) two knuckle joints (60) attached, one to the handle (or handlebars) (58) of item (a) at a given distance (63) from its axis of rotation, and the other to the front frame (21) of the steering system base, also at a certain distance (62) from its steering axis (6);

c) uma barra rígida (61 ) que conecta na manopla (ou guidão)(58) do item (a) à estrutura frontal (21 ) do sistema através das duas juntas rotulares (60), descritas no item (b).  c) a rigid bar (61) that connects to the handle (or handlebars) (58) of item (a) to the front frame (21) of the system through the two knuckle joints (60) described in item (b).

[109] Dessa forma, tendo sido descritas acima as formas de controle principais, quaisquer combinações destas podem ser utilizadas, inclusive com as três formas simultaneamente, se assim for desejado. É claro que o controle de aceleração e frenagem devem ser levados em consideração quando se for construir um veículo com esse sistema de direção, e, por isso, a seleção de quais meios de controle ou combinação deles será usado, será ditado pela aplicação geral do veículo. Se, por exemplo, deseja-se ter os pés livres para tracionar o veículo, não será usado o controle pelos pés. Já em outro exemplo, se é desejado ter as duas mãos livres para realizar qualquer outra atividade secundária durante a condução, os pés podem ser usados para controle de aceleração e frenagem, e a direção ser controlada somente pela inclinação lateral do corpo. Dessa forma, o sistema de direção se mantém versátil para ser usado em diversas aplicações segundo a necessidade. [109] Thus, having described the main control forms above, any combinations of these can be used, including all three simultaneously, if desired. Of course, acceleration and braking control must be taken into account when constructing a vehicle with this steering system, and therefore the selection of which means of control or combination thereof will be dictated by the general application of the vehicle. vehicle. If, for example, you want to have your feet free to drive the vehicle, foot control will not be used. In another example, If it is desired to have both hands free to perform any other secondary activity while driving, the feet may be used for acceleration and braking control, and steering shall be controlled only by lateral inclination of the body. Thus, the steering system remains versatile for use in various applications as needed.

[1 10] Um sistema de suspensão para absorver e amortecer impactos provenientes de irregularidades na superfície na qual se conduz, foi especialmente designado para reduzir ao máximo a influência do trabalho dessa suspensão no comportamento direcional de um veículo utilizando o sistema de direção objeto dessa patente. Nesse caso a suspensão traseira é do tipo balança rígida que consiste num conjunto mola amortecedor (83) rotativamente fixado à estrutura principal (77) e a balança (82) de modo a permitir o trabalho desta em relação ao seu pivô que a conecta à estrutura principal (77). Já a suspensão dianteira utiliza um mecanismo do tipo quatro barras ((77), (78), (79) e (80)) apoiado num conjunto mola amortecedor (81 ) pivotado, de forma que essa configuração promova uma translação da bandeja (78) de suspensão frontal sem que haja variação do ângulo de caster devido ao trabalho desta mesma suspensão. [1 10] A suspension system for absorbing and cushioning impacts from surface irregularities on which it is driven has been specially designed to minimize the influence of the suspension's work on the directional behavior of a vehicle using the steering system object of this patent. . In this case the rear suspension is of the rigid scale type which consists of a shock absorber spring assembly (83) rotatably attached to the main frame (77) and the balance (82) to allow it to work relative to its pivot that connects it to the frame. main (77). The front suspension uses a four-bar mechanism (77), (78), (79) and (80) supported on a pivot damping spring assembly (81) so that this configuration promotes a translation of the tray (78). ) of front suspension without caster angle variation due to the work of this same suspension.

[1 1 1 ] Para finalizar a descrição detalhada da invenção, será descrito a seguir um último subsistema, cujo propósito é auxiliar a manobra do veículo usando o sistema de direção básico em baixas velocidades. O problema que motiva o uso desse sistema de manobra é que, se o sistema de direção de base tiver uma amplitude de variação do ângulo de caster (8) muito ampla (entre 45 e 90 graus), o sistema de maneira geral encara diversos problemas de ordem volumétrica entre seus elementos e o uso de um sistema simples de controle manual da direção {override) fica extremamente comprometido.  [1 1 1] To finalize the detailed description of the invention, a last subsystem will be described below, the purpose of which is to assist the maneuvering of the vehicle using the basic steering system at low speeds. The problem that motivates the use of this maneuvering system is that if the base steering system has a very wide caster angle range of variation (8) (between 45 and 90 degrees), the system generally faces several problems. of volumetric order between its elements and the use of a simple manual override control system is extremely compromised.

[1 12] Por isso, o sistema de auxílio a manobra resolve esse problema da manobrabilidade em baixas velocidades, pois aumenta substancialmente a versatilidade do sistema de direção ao elevar a parte traseira do veículo em contato com chão, introduzindo um novo ponto de contato baseado numa pequena roda de esterçamento livre (70). Com a(s) roda(s) traseira(s) erguida(s) o condutor pode controlar manualmente a direção do veículo em baixa velocidade ou por meio de tração manual diferencial das rodas dianteiras, tal como uma pessoa com deficiência (cadeirante) faz com sua cadeira de rodas, ou por meio de um controle indireto (exemplo: joystick) que defina, numa configuração onde cada roda dianteira possui um motor, qual é a quantidade de tração em cada roda para alcançar a trajetória desejada (de maneira semelhante à operação das cadeiras de rodas elétricas para pessoas com deficiência). [1 12] Therefore, the maneuvering system solves this problem of low-speed maneuverability by substantially increasing the versatility of the steering system by raising the rear of the vehicle in contact with the ground by introducing a new contact point based on on a small free steering wheel (70). With rear wheel (s) upright (s) the driver can manually control the vehicle's steering at low speed or by differential front wheel drive, as a disabled person does with his wheelchair, or by indirect control (example: joystick) you define, in a setting where each front wheel has a motor, how much traction on each wheel to achieve the desired trajectory (similar to the operation of wheelchairs for people with disabilities).

[1 13] Esse sistema de auxílio a manobra compreende:  [1 13] This maneuver assistance system comprises:

a) uma roda livre (70) montada rotativamente (69) num pequeno suporte (68) onde esta roda pode rotacionar livremente em torno de um eixo (72), que em posição de operação, é aproximadamente perpendicular ao chão;  a) a freewheel (70) rotatably mounted (69) on a small support (68) where this wheel can freely rotate about an axis (72), which in operating position is approximately perpendicular to the ground;

b) um suporte (64) do sistema de auxílio à manobra fixado na estrutura principal (17) do sistema de direção base;  (b) a maneuvering aid support (64) attached to the main frame (17) of the base steering system;

c) um braço estrutural (65) fixado rotativamente (66) ao suporte (64) mencionado no item (b), no qual é fixado o pequeno suporte (68) com a roda livre montada ((69), (70) e (71 )) do item (a) e uma alavanca (67) para controle da posição da roda livre (73) e levantamento da parte traseira do veículo.  c) a structural arm (65) rotatably attached (66) to the bracket (64) mentioned in item (b) to which the small bracket (68) with the mounted freewheel (69), (70) and ( 71)) of item (a) and a lever (67) for freewheel position control (73) and lifting of the rear of the vehicle.

[1 14] Ao fim dessa seção, ficaram definidas todas as características básicas e acessórias que compõem os possíveis arranjos de aplicações principais do sistema de direção desenvolvido, que foi batizado pelo inventor de "Sistema de Direção Fjâllgren" (Fjâllgren Steering System) em homenagem a sua família e seus antepassados lapões. [1 14] At the end of this section, all the basic and accessory features that make up the possible main application arrangements of the developed steering system were defined, which was named by the inventor of the "Fjâllgren Steering System" named after him. his family and his Lapp ancestors.

[1 15] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e serão capazes de reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas,  [1 15] Those skilled in the art will enhance the knowledge presented herein and will be able to reproduce the invention in the embodiments presented and in other embodiments, within the scope of the appended claims,

z z

Claims

Reivindicações Claims

1 . SISTEMA DE DIREÇÃO COM MOVIMENTO DE ESTERÇAMENTO ACOPLADO AO MOVIMENTO DE INCLINAÇÃO DO CENTRO DE MASSA DO VEÍCULO OU APARATO, caracterizado por dispor de, no mínimo, duas articulações rotativas ((18) e (20)) que, possuindo 1 grau de liberdade rotacional cada e tendo seus eixos ((5) e (6)) perpendiculares entre si, conectam sequencialmente: a estrutura principal (17) a um membro intermediário (19) e este a uma estrutura frontal (21 ) que se deseja esterçar (9), de forma que a correta operação dos ângulos de rotação desses elementos de forma contínua ou discreta permite que o veículo ou aparato faça uma dada curva (87) com a inclinação (10) adequada em função da velocidade e retorne à trajetória reta; o sistema em questão compreende: 1 . STEERING STEERING STEERING SYSTEM COUPLED TO THE VEHICLE OR APARATO MASS CENTER TILTING MOVEMENT, characterized by having at least two rotary joints ((18) and (20)) which, having 1 degree of rotational freedom each and having their axes (5) and (6) perpendicular to each other, connect sequentially: the main frame (17) to an intermediate member (19) and this to a front frame (21) to be strung (9), so that the correct operation of the angles of rotation of these elements continuously or discretely allows the vehicle or apparatus to make a given curve (87) with the appropriate inclination (10) as a function of speed and return to the straight path; The system in question comprises:

a) uma estrutura principal (17) na qual são montados os dispositivos de contato com o solo (rodas, esquis, lâminas ou lagartas) da parte traseira (14) do veículo ou aparato;  (a) a mainframe (17) on which the ground contact devices (wheels, skis, blades or tracks) of the rear (14) of the vehicle or apparatus are mounted;

b) um membro intermediário (19) conectado rotativamente (18) à estrutura principal (17) cujo eixo de rotação entre os dois, doravante denominado eixo de caster (5) é perpendicular ao plano lateral (4) da estrutura principal (17) descrita em (a);  b) an intermediate member (19) rotatably connected (18) to the main structure (17) whose axis of rotation between them, hereinafter referred to as the caster axis (5) is perpendicular to the lateral plane (4) of the main structure (17) described. in (a);

c) uma estrutura frontal (21 ) que conectada rotativamente (20) ao membro intermediário (19) possui um eixo de rotação entre os dois, doravante denominado eixo de esterçamento (6), contido no plano lateral (4) da estrutura principal (17) descrita em (a), cuja orientação é perpendicular ao eixo de caster (5) mencionado no item anterior (b); sendo que esta estrutura frontal (21 ) suporta a montagem de pelo menos dois dispositivos dianteiros de contato com o solo (13)(rodas, esquis, lâminas ou lagartas) respeitando o posicionamento dos dispositivos no eixo dinâmico (7);  c) a front frame (21) which rotatably connected (20) to the intermediate member (19) has an axis of rotation between them, hereinafter referred to as the steering shaft (6) contained in the lateral plane (4) of the main frame (17). ) described in (a), whose orientation is perpendicular to the caster axis (5) mentioned in the previous item (b); wherein this front frame (21) supports the mounting of at least two front ground contact devices (13) (wheels, skis, blades or tracks) respecting the positioning of the devices on the dynamic axis (7);

d) um eixo dinâmico (7), perpendicular ao eixo de esterçamento (5), contido num plano paralelo ao plano do chão, ou seja, paralelo também ao plano descrito entre os eixos de rolagem (3) e arfagem (2), que se encontra a uma dada distância desse plano do chão e que consiste numa linha reta imaginária que localiza espacialmente os pontos de apoio (15) dos dispositivos de contato com solo (13) descritos no item (c), independentemente do formato dessa estrutura frontal (21 ) do item (c). d) a dynamic axis (7) perpendicular to the steering axis (5) contained in a plane parallel to the ground plane, ie also parallel to the plane described between the rolling (3) and pitching (2) axes which is at a given distance from this plane of the ground and consisting of a straight line imaginary that spatially locates the support points (15) of the ground contact devices (13) described in item (c), regardless of the shape of this frontal structure (21) of item (c).

2. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por possuir: o eixo de caster (5), o eixo de esterçamento (6) e o eixo dinâmico (7) dispostos de maneira que sejam coincidentes entre si estabelecendo um ponto comum no qual os três eixos mencionados se cruzam.  Steering system according to Claim 1, characterized in that it has: the caster shaft (5), the steering shaft (6) and the dynamic shaft (7) arranged so that they coincide with one another. where the three axes mentioned intersect.

3. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por possuir: o eixo de caster (5), o eixo de esterçamento (6) e o eixo dinâmico (7) dispostos de maneira não coincidente e portanto terem distâncias entre si, doravante denominadas offsets, sendo o offset CD (1 1 ) ou caster-dinâmico a distância entre o eixo de caster (5) e o eixo dinâmico (7) medida na posição neutra de esterçamento (9) e o offset ED (12) ou esterçamento-dinâmico a distância entre o eixo de esterçamento (6) e o eixo dinâmico (7) medida também na posição neutra de esterçamento (9).  Steering system according to Claim 1, characterized in that it has: the caster shaft (5), the steering shaft (6) and the dynamic shaft (7) arranged non-coincidentally and therefore have distances from one another. , hereinafter referred to as offsets, where the offset CD (1 1) or dynamic caster is the distance between the caster axis (5) and the dynamic axis (7) measured at the neutral steering position (9) and the ED offset (12). or dynamic steering the distance between the steering shaft (6) and the dynamic shaft (7) also measured at the neutral steering position (9).

4. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por seus offsets ((1 1 ) e (12)) CD e ED mencionados serem ajustáveis manualmente por manoplas de fixação e aperto de acordo com a preferência do condutor.  STEERING SYSTEM according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said offsets ((11) and (12)) CD and ED are manually adjustable by clamping and clamping handles according to the preference of the driver. conductor.

5. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por seus offsets ((1 1 ) e (12)) CD e ED mencionados serem ajustáveis automaticamente ou indiretamente, por controles de acordo com uma função pré-estabelecida ou segundo a preferência do condutor, sendo que esse ajuste pode ser realizado através de um dispositivo eletromecânico, hidráulico ou pneumático do tipo atuador que, recebendo sinais de entrada, aplica uma força na direção do offset até que se obtenha o ajuste de posicionamento pretendido.  STEERING SYSTEM according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said offsets ((11) and (12)) CD and ED are adjustable automatically or indirectly by controls according to a preset function. or according to the driver's preference, and this adjustment can be made by an actuator-type electromechanical, hydraulic or pneumatic device that, receiving input signals, applies a force in the offset direction until the desired positioning adjustment is achieved. .

6. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por possuir um mecanismo centralizador (ou neutralizador) do esterçamento que dispõe de: a) um dispositivo elástico (25) conhecido no estado da arte, do tipo mola, helicoidal, plana ou de torção, que atua armazenando energia potencial elática à proporção em que a estrutura frontal (21 ) rotaciona em relação ao membro intermediário (19), auxiliando o retorno do sistema à posição neutra tanto em termos de esterçamento (9) como em termos de inclinação lateral (10); Steering system according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that it has a steering centralizing (or neutralizing) mechanism which comprises: a) a state-of-the-art spring, helical, planar or twisting elastic device (25) which acts by storing potential elastic energy as the front frame (21) rotates relative to the intermediate member (19) , assisting the system to return to the neutral position in terms of steering (9) and lateral inclination (10);

b) mecanismo de fixação (26) do dispositivo elástico (25) (mencionado no item (a)) que permite o ajuste de 1 a 3 parâmetros dimensionais de acordo com os graus de liberdade translacional de suas restrições geométricas, para adequar a rigidez do dispositivo elástico (25) a uma possível variação de momento de inércia do conjunto;  b) fixation mechanism (26) of the elastic device (25) (mentioned in item (a)) that allows the adjustment of 1 to 3 dimensional parameters according to the degrees of translational freedom of their geometric constraints, to suit the rigidity of the elastic device (25) at a possible variation of moment of inertia of the assembly;

c) um dispositivo mecânico (30) conhecido no estado da arte, com princípio básico de rosca, pino retrátil ou carne excêntrico, para ajuste fino da posição central da estrutura frontal em relação ao membro intermediário (19), que opera (32) regulando a posição do ponto de ligação (31 ) entre essas duas estruturas.  c) a state-of-the-art mechanical device (30) with basic thread principle, retractable pin or eccentric cam for fine adjustment of the central position of the front frame relative to the intermediate member (19) which operates (32) by adjusting the position of the connecting point (31) between these two structures.

7. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por ter em seu mecanismo centralizador, outro mecanismo de ajuste de parâmetros dimensionais do dispositivo elástico mencionado no item (a) da reivindicação 6, no qual 1 a 3 de suas restrições geométricas apresentam cada uma, um grau de liberdade translacional ajustável, para adequar a rigidez do dispositivo elástico à variação de momento de inércia do conjunto que é imposta pela variação da posição do membro intermediário (19), ou seja, a variação do ângulo de caster (8) descrito pelo eixo de esterçamento (6) no plano lateral (4) do veículo.  Steering system according to Claim 6, characterized in that it has in its centralizing mechanism another mechanism for adjusting the dimensional parameters of the elastic device mentioned in item (a) of Claim 6, in which 1 to 3 of its geometric constraints. each has an adjustable translational degree of freedom to adjust the rigidity of the elastic device to the change in moment of inertia of the assembly that is imposed by the variation of the position of the intermediate member (19), that is, the variation of the caster angle ( 8) described by the steering shaft (6) in the lateral plane (4) of the vehicle.

8. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por possuir um mecanismo centralizador (ou neutralizador) do esterçamento contendo:  Steering system according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that it has a steering centralizing (or neutralizing) mechanism containing:

a) um dispositivo eletromecânico do tipo atuador (27) que, recebendo sinais de sensores de posição, fornece um torque restaurador à estrutura frontal (21 ) na medida em que o sistema inclina (10) e esterça (9), e por conseguinte, rotaciona a estrutura frontal (21 ) em relação ao membro intermediário (19), auxiliando o retorno do sistema à posição neutra tanto em termos de esterçamento (9) como em termos de inclinação (10); (a) an actuator-type electromechanical device (27) which, receiving position sensor signals, provides restorative torque to the front frame (21) as the system tilts (10) and docks (9), and therefore rotates the front frame (21) relative to the limb intermediate (19), assisting the system to return to the neutral position in terms of steering (9) and inclination (10);

b) um dispositivo mecânico (com princípio básico de rosca, pino retrátil ou carne excêntrico) ou eletromecânico (do tipo atuador) conhecido no estado da arte, para ajuste fino da posição central da estrutura frontal (21 ) em relação ao membro intermediário (19), que opera regulando a posição do ponto de ligação (31 ) entre essas duas estruturas.  (b) a state-of-the-art mechanical (with basic thread, retractable pin or eccentric cam) or electromechanical (actuator type) device for fine-tuning the central position of the front frame (21) relative to the intermediate member (19 ), which operates by regulating the position of the connection point (31) between these two structures.

9. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por dispor de uma alavanca (35) solidária ao membro intermediário (19) que, controlada pelo condutor, permite ajustar o ângulo de caster (8) do sistema de acordo com a faixa de velocidades ideal.  Steering system according to one of Claims 1 to 8, characterized in that it has a lever (35) integral with the intermediate member (19) which, controlled by the driver, allows the caster angle (8) of the system to be adjusted. according to the ideal speed range.

10. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por dispor de um dispositivo eletromecânico, hidráulico ou pneumático do tipo atuador ((36) com (37)) que, recebendo sinais de entrada de um velocímetro, controlador eletrônico ou controle manual, fornece uma força ou um momento ao membro intermediário (39) que ajusta a posição deste em relação à estrutura principal (17) e assim regula o ângulo de caster (8) ideal do sistema de acordo com a faixa de velocidades sendo lida ou segundo a avaliação do condutor.  STEERING SYSTEM according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it has an actuator-type electromechanical, hydraulic or pneumatic device (36) with (37) which, receiving input signals from a speedometer, electronic controller or manual control, provides a force or momentum to the intermediate member (39) which adjusts its position relative to the main frame (17) and thus adjusts the optimal caster angle (8) of the system to the range of speeds being read or according to the driver's assessment.

1 1 . SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por possuir assento (79) rigidamente fixado à estrutura principal (17) com apêndices (80) ou formato ergonomicamente reguláveis que se ajustam para restringir o movimento relativo entre o corpo do condutor (74) (tronco e pernas) e a estrutura principal (17).  1 1. STEERING SYSTEM according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it has a seat (79) rigidly fixed to the main frame (17) with ergonomically adjustable appendages (80) or shape which adjust to restrict relative movement between the body. (74) (trunk and legs) and the main frame (17).

12. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 1 1 , caracterizado por dispor de manoplas (57), rigidamente fixadas à estrutura principal ((17) ou (22)), que permitem ao condutor ter maior controle do ângulo de inclinação (10) do veículo e da posição e inclinação de seu corpo em relação ao veículo. Steering system according to any one of Claims 1 to 11, characterized in that it has handles (57) rigidly fixed to the main frame ((17) or (22)), allowing the driver to have greater control of the tilt angle (10) of the vehicle and the position and inclination of its body relative to the vehicle.

13. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por dispor de suportes para os pés na estrutura frontal (21 ) que permitem ao condutor controlar diretamente o ângulo de esterçamento (9) do sistema independente do ângulo de inclinação do seu corpo. Steering system according to any one of Claims 1 to 12, characterized in that it has foot supports in the front frame (21) which enable the driver to control directly the steering angle (9) of the system independent of the steering angle. inclination of your body.

14. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por dispor de um mecanismo de controle manual do ângulo de esterçamento (9), que permite ao condutor controlar o comportamento direcional do veículo independentemente do ângulo de inclinação do seu corpo; esse mecanismo de controle manual compreende: a) uma manopla (ou guidão) (58) fixada rotativamente (59) à estrutura principal (17) que é controlada pelo condutor;  Steering system according to any one of Claims 1 to 13, characterized in that it has a manual steering angle control mechanism (9), which allows the driver to control the directional behavior of the vehicle regardless of the inclination angle of the vehicle. your body; This manual control mechanism comprises: a) a handle (or handlebars) (58) rotatably attached (59) to the main frame (17) which is controlled by the driver;

b) duas juntas rotulares (60) fixadas, uma na manopla (ou guidão)(58) do item (a) dessa reivindicação a uma dada distância (63) do seu eixo de rotação, e outra na estrutura frontal (21 ) do sistema de direção da reivindicação 1 também a uma certa distância (62) do seu eixo de esterçamento (6);  b) two rotary joints (60) attached, one to the handle (or handlebars) (58) of item (a) of this claim at a given distance (63) from its axis of rotation, and the other to the front frame (21) of the system steering direction of claim 1 also at a certain distance (62) from its steering axis (6);

c) uma barra rígida (61 ) que conecta na manopla (ou guidão)(58) do item (a) à estrutura frontal (21 ) do sistema através das duas juntas rotulares (60) descritas no item (b).  c) a rigid bar (61) that connects to the handle (or handlebars) (58) of item (a) to the front frame (21) of the system through the two knuckle joints (60) described in item (b).

15. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por possuir sistema de suspensão veicular para absorção de irregularidades do solo, dianteiro e/ou traseiro; sendo o sistema traseiro composto por uma balança rígida (82) fixada rotativamente à estrutura principal (77) e um conjunto mola-amortecedor (83) fixado com pivôs em uma das suas extremidades na balança (82) e outra na estrutura principal Steering system according to any one of Claims 1 to 14, characterized in that it has a vehicle suspension system for absorbing ground, front and / or rear irregularities; the rear system consisting of a rigid scale (82) rotatably attached to the main frame (77) and a spring-damper assembly (83) pivoted at one end of the balance (82) and the other to the main frame

(77) ; e o sistema dianteiro composto por uma bandeja de suspensão dianteira(77); and the front system consisting of a front suspension tray

(78) que está ligada à estrutura principal (77) por meio de dois braços A (79) e B (80), iguais e paralelos, montados rotativamente com cada uma de suas extremidades na bandeja (78) e as outras na estrutura principal (77), formando assim um mecanismo de quatro barras típico, que tem seu curso controlado e amortecido pelo conjunto mola-amortecedor (81 ) fixado com pivôs em uma das suas extremidades na estrutura principal (77) e outra em algum ponto da bandeja (78) ou dos braços A (79) ou B (80). (78) which is connected to the main frame (77) by two equal and parallel arms A (79) and B (80) rotatably mounted with each end of it in tray (78) and the other ends in the main frame. (77), thus forming a typical four-bar mechanism whose stroke is controlled and damped by the spring-damper assembly (81) pivoted to one of the ends at the main frame (77) and at some point on tray (78) or arms A (79) or B (80).

16. SISTEMA DE DIREÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 1 5, caracterizado por dispor de um mecanismo de auxílio à manobragem em baixas velocidades que eleva a parte traseira do veículo em contato com chão, introduzindo um novo ponto de contato baseado numa pequena roda de esterçamento livre (70); esse mecanismo de auxílio à manobragem compreende:  STEERING SYSTEM according to any one of claims 1 to 15, characterized in that it has a low-speed maneuvering aid that raises the rear of the vehicle in contact with the ground by introducing a new contact point based on on a small free steering wheel (70); This maneuvering aid mechanism comprises:

a) uma roda livre (70) montada rotativamente (69) num pequeno suporte (68) onde esta roda pode rotacionar livremente em torno de um eixo (72), que em posição de operação, é aproximadamente perpendicular ao chão;  a) a freewheel (70) rotatably mounted (69) on a small support (68) where this wheel can freely rotate about an axis (72), which in operating position is approximately perpendicular to the ground;

b) um suporte (64) do sistema de auxílio à manobra fixado na estrutura principal (17) do sistema da reivindicação 1 ;  b) a support (64) of the maneuvering aid system attached to the main structure (17) of the system of claim 1;

c) um braço estrutural (65) fixado rotativamente (66) ao suporte (64) mencionado no item (b), no qual é fixado o pequeno suporte (68) com a roda livre montada ((69), (70) e (71 )) do item (a) e uma alavanca (67) para controle da posição da roda livre (73) e levantamento da parte traseira do veículo.  c) a structural arm (65) rotatably attached (66) to the bracket (64) mentioned in item (b) to which the small bracket (68) with the mounted freewheel (69), (70) and ( 71)) of item (a) and a lever (67) for freewheel position control (73) and lifting of the rear of the vehicle.

17. VEÍCULO, caracterizado por utilizar sistema de direção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 1 6 e possuir duas rodas dianteiras (13) esterçantes e uma roda traseira (14) que inclina solidariamente à estrutura principal ((17) ou (22)) do veículo.  VEHICLE, characterized in that it uses steering system according to any one of claims 1 to 16 and has two front steering wheels (13) and a rear wheel (14) which inclines integrally with the main frame ((17) or (22). )) of the vehicle.

18. VEÍCULO, caracterizado por utilizar sistema de direção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 1 6, e por possuir duas rodas dianteiras (13) esterçantes e três ((14) e (45)) rodas traseiras; tendo este veículo um sistema de suspensão por braços pivotantes que permite a inclinação do veículo e suas rodas traseiras conjuntamente, sendo que esta suspensão é capaz de auxiliar ou até mesmo substituir a função executada pelos mecanismos centralizadores apresentados nas reivindicações 6 a 8.  VEHICLE, characterized in that it uses steering system according to any one of claims 1 to 16, and has two front steering wheels (13) and three rear wheels ((14) and (45)); this vehicle having a pivoting arm suspension system which allows the vehicle and its rear wheels to be tilted together, which suspension is capable of assisting or even replacing the function performed by the centralizing mechanisms set forth in claims 6 to 8.

19. VEÍCULO, caracterizado por utilizar sistema de direção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 1 6, e por possuir duas rodas dianteiras (13) esterçantes e duas (55) rodas traseiras; tendo este veículo um sistema de suspensão torcional que permite a inclinação do veículo em relação aos eixos dianteiro e traseiro, sendo que esta suspensão é capaz de auxiliar ou até mesmo substituir a função executada pelos mecanismos centralizadores apresentados nas reivindicações 6 a 8. VEHICLE, characterized by the use of steering system according to any one of claims 1 to 16, and having two front wheels (13) steering and two (55) rear wheels; having this vehicle a torsional suspension system which allows the vehicle to tilt with respect to the front and rear axles, which suspension is capable of assisting or even replacing the function performed by the centralizing mechanisms set forth in claims 6 to 8.