Sistema de tracción a las cuatro ruedas.

Un vehículo de tracción a las cuatro ruedas, bilateralmente simétrico,

con dirección de las ruedas traseras y con un par de ruedas delanteras no orientables (2, 4) y un par de ruedas posteriores orientables (6, 8); el vehículo incluye:

(a) un primer sistema de tracción (10) dispuesto para girar de forma independiente cada una de las ruedas delanteras hacia adelante y hacia atrás alrededor de un eje horizontal para propulsar el vehículo marcha atrás;

(b) un segundo sistema de tracción (14) dispuesto para girar de forma independiente cada una de las ruedas traseras alrededor de un eje horizontal para propulsar el vehículo;

(c) un sistema de dirección (24) dispuesto para girar independientemente las ruedas traseras alrededor de sus ejes verticales para dirigir el vehículo; y

(d) un controlador (12) conectado con dicho sistemas primero y segundo de tracción (10, 14) y dicho sistema de dirección (24) para controlar la operación de los mismos para dirigir y propulsar el vehículo, en el que dicho controlador está dispuesto para operar dicho sistema de dirección (24) para girar dichas ruedas traseras alrededor de sus ejes verticales, para operar dicho primer sistema de tracción (10) para girar simultáneamente dichas ruedas delanteras en direcciones opuestas, y para operar dicho segundo sistema de tracción (14) para, simultáneamente, girar dichas ruedas traseras alrededor de sus ejes horizontales en la misma dirección, cuando se ejecuta un giro brusco acercarse a un radio de giro cero.

Sistema de tracción a las cuatro ruedas ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[2] Siempre ha habido una compensación entre la tracción y maniobrabilidad en los vehículos, concretamente, vehículos de equipos pesados, tractores, y similares. Generalmente, los tractores no se tenían en cuenta para sistemas de tracción a las cuatro ruedas, ya que se creía que la distribución deliberada del peso y los frenos bilateralmente independientes en las ruedas de tracción serían suficientes para la fuerza máxima de tracción. Además, hay dificultades a la hora de proporcionar una fuerza motriz a las ruedas delanteras de dirección de este tipo de vehículos. Si a las ruedas de dirección se les diera capacidad de tracción, resultaría ventajoso crear ruedas de dirección más grandes para una mayor tracción. Sin embargo, las ruedas delanteras más grandes podrían interferir en el bastidor del vehículo, limitando su utilidad. Además, los diferenciales convencionales requeridos para accionar las ruedas de dirección son complejos y caros. Con la llegada de vehículos con radio de giro cero capaces de girar en un sentido contrario dentro de la longitud del vehículo, hay una mayor necesidad de mejorar la tracción. Algunos de estos vehículos tienen ruedas de dirección que giran alrededor de ejes verticales en lugar de ruedas giratorias direccionalmente menos estables. La presente invención se refiere a vehículos de radio de giro cero en el que las ruedas de dirección son accionadas y giradas alrededor de sus ejes verticales para controlar la dirección y propulsión fuerzas de los mismos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR

[3] Se han utilizado varios dispositivos para disminuir el radio de giro de tractores con tracción a las cuatro ruedas. Kubota utiliza un mecanismo de giro Bi-Speed en el que velocidades variables se utilizan para el eje delantero con relación a la parte trasera. Kubota también fabrica un sistema en el que se utilizan embragues en lugar de un diferencial entre las ruedas traseras de manera que en curvas cerradas el sistema es prácticamente un vehículo de cuatro ruedas con las tres ruedas laterales impulsadas. Otros han utilizado ejes orientables donde todo el eje pivota alrededor de su eje vertical. Otros métodos para disminuir radios de giro, manteniendo la tracción a las cuatro ruedas incluyen dirección a las cuatro ruedas, patín de dirección como el que proporciona Ingersoll Rand y dirección articulada. Sin embargo, salvo el patín de dirección, ninguno de estos dispositivos permite un radio de giro cero. Además, los vehículos con radio de giro cero conocidos en la técnica

no se proporcionan con tracción a las cuatro ruedas a causa de las complejidades de dirigir las ruedas según lo establecido anteriormente. La presente invención se desarrolló con el fin de superar estos y otros inconvenientes de los dispositivos anteriores al proporcionar un vehículo de cuatro ruedas que también tiene la capacidad de giro de radio cero.

A este respecto, US6135231, se refiere a un vehículo propulsado hidráulicamente con un medio para proporcionar una ayuda a la dirección y anti-giro. WO 228677 muestra además un vehículo de tracción y dirección a las cuatro ruedas y cuatro ruedas capaz de realizar un radio de giro cero.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[4] En una primera realización de la invención, se proporciona un vehículo con tracción a las cuatro ruedas, bilateralmente simétrico, con dirección de las cuatro ruedas y con un par de ruedas delanteras no orientables y un par de ruedas traseras orientables, que comprende:

(a) un primer sistema de tracción dispuesto para rotar de forma independiente cada una de las ruedas delanteras en las direcciones de avance y retroceso alrededor de un eje horizontal para propulsar el vehículo;

(b) un segundo sistema de tracción dispuesto para girar de forma independiente cada una de las ruedas traseras alrededor de un eje horizontal para propulsar el vehículo;

(c) un sistema de dirección dispuesto para girar de forma independiente las ruedas traseras alrededor de sus ejes verticales para dirigir el vehículo; y

(d) un controlador conectado con los sistemas primero y segundo de tracción y dicho sistema de dirección para controlar el funcionamiento de los mismos para dirigir y propulsar el vehículo,

en el cual dicho controlador está dispuesto para operar dicho sistema de dirección para las ruedas traseras alrededor de sus ejes verticales, operar dicho primer sistema de tracción para rotar simultáneamente dichas ruedas delanteras en direcciones opuestas y para operar dicho segundo sistema de tracción para girar simultáneamente dichas ruedas traseras sobre sus ejes horizontales en la misma dirección, cuando se realiza un giro brusco aproximándose a un radio de giro cero. El controlador también está conectado preferiblemente con cada rueda para recibir señales desde las ruedas correspondientes a la rotación horizontal de la misma y a la posición de giro de las ruedas traseras.

La invención se amplía a un método para operar tal vehículo, que comprende hacer funcionar dicho sistema de dirección para girar dichas ruedas traseras alrededor de sus respectivos ejes verticales, operando dicho primer sistema de tracción para girar simultáneamente dichas ruedas delanteras en direcciones opuestas alrededor de sus respectivos ejes horizontales, y operar dicho segundo sistema de tracción para rotar simultáneamente dichas ruedas traseras en la misma dirección alrededor de sus respectivos ejes horizontales, y ejecutar de ese modo un giro brusco aproximándose a un radio de giro cero.

[5] Los sistemas de tracción pueden comprender bombas hidráulicas o motores. El segundo sistema de tracción puede incluir dos bombas, una para suministrar una fuerza de propulsión a las ruedas traseras y otro para suministrar una fuerza de dirección a las ruedas traseras.

[6] En una configuración alternativa, el primer sistema de tracción para las ruedas delanteras puede incluir una fuente de alimentación, un divisor de potencia conectado con la fuente de alimentación y un par de mecanismos de dirección opuestos conectados con el divisor de potencia y las ruedas delanteras. Cada mecanismo de tracción puede incluir un primer embrague diferencial conectado con el divisor de potencia y un segundo embrague diferencial conectado con el primer embrague diferencial. El primer y segundo dispositivo de frenado están conectados entre el primer y segundo embragues diferenciales para controlar el suministro de potencia desde el divisor de potencia a cada rueda. El funcionamiento de los dispositivos de frenado primero y segundo controla el grado y la dirección de potencia de tracción emitiéndose desde la fuente de alimentación hasta las ruedas. En una realización preferida, las bombas hidráulicas actúan como dispositivos de frenado y las válvulas y unos controles apropiados evitan la necesidad de bombas separadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[7] Otros objetos y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de un estudio de la siguiente memoria descriptiva cuando se ven junto con los dibujos adjuntos, en los que:

[8] La Fig. 1 es una vista esquemática del sistema de tracción a las cuatro ruedas de acuerdo con la invención;

[9] La Fig. 2 y 3 son vistas frontales y en perspectiva, respectivamente, de una de las ruedas de dirección traseras del vehículo;

[1] La Fig. 4 es una vista esquemática de un sistema de tracción preferido para las ruedas delanteras del vehículo; y

[11] La Fig. 5 es una vista esquemática de un sistema de tracción preferido para las ruedas traseras del vehículo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[12] Haciendo referencia a la Fig. 1, se describirá el sistema de tracción a las cuatro ruedas de acuerdo con la invención. El sistema se utiliza para conducir y dirigir un vehículo bilateralmente simétrico. Tales vehículos incluyen maquinaria agrícola, tractores, cortadoras de césped y otros tipos de maquinaria pesada que incluyen ruedas delanteras 2, 4 y ruedas traseras 6, 8. Un primer sistema de tracción 1 está conectado a las ruedas delanteras para girar de forma independiente en cada rueda hacia adelante o hacia atrás alrededor de ejes horizontales para propulsar el vehículo. Las ruedas tienen un eje vertical fijo con respecto al vehículo y, por lo tanto, no son orientables salvo que la dirección limitada se consigue mediante la rotación de las ruedas 2 y 4 a velocidades diferentes o en diferentes direcciones. Un controlador 12 está conectado con el primer sistema de tracción para controlar el suministro de potencia de tracción o energía a las ruedas delanteras a través del primer sistema de tracción.

[13] Un segundo... [Seguir leyendo]

1. Un vehículo de tracción a las cuatro ruedas, bilateralmente simétrico, con dirección de las ruedas traseras y con un par de ruedas delanteras no orientables (2, 4) y un par de ruedas posteriores orientables (6, 8); el vehículo incluye:

(a) un primer sistema de tracción (1) dispuesto para girar de forma independiente cada una de las ruedas delanteras hacia adelante y hacia atrás alrededor de un eje horizontal para propulsar el vehículo marcha atrás;

(b) un segundo sistema de tracción (14) dispuesto para girar de forma independiente cada una de las ruedas traseras alrededor de un eje horizontal para propulsar el vehículo;

(c) un sistema de dirección (24) dispuesto para girar independientemente las ruedas traseras alrededor de sus ejes verticales para dirigir el vehículo; y

(d) un controlador (12) conectado con dicho sistemas primero y segundo de tracción (1, 14) y dicho sistema de dirección (24) para controlar la operación de los mismos para dirigir y propulsar el vehículo,

en el que dicho controlador está dispuesto para operar dicho sistema de dirección (24) para girar dichas ruedas traseras alrededor de sus ejes verticales, para operar dicho primer sistema de tracción (1) para girar simultáneamente dichas ruedas delanteras en direcciones opuestas, y para operar dicho segundo sistema de tracción (14) para, simultáneamente, girar dichas ruedas traseras alrededor de sus ejes horizontales en la misma dirección, cuando se ejecuta un giro brusco acercarse a un radio de giro cero.

2. Un vehículo de tracción en las cuatro ruedas como se define en la reivindicación 1, en el que dicho controlador está conectado además con cada rueda para recibir señales relativas a la velocidad de rotación de las ruedas y la posición de las ruedas traseras con relación a los ejes verticales.

3. Un vehículo de tracción en las cuatro ruedas como se define en la reivindicación 1, en el que al menos uno de dichos sistemas primero y segundo de tracción comprende:

(a) una fuente de alimentación (12);

(b) un divisor de potencia (14) conectado con dicha fuente de alimentación; y

(c) un par de mecanismos de tracción opuestos conectados con dicho divisor de potencia y las ruedas, cada mecanismo de tracción incluye

(1) un primer embrague del diferencial (112, 114) conectado con dicho divisor de potencia y un segundo embrague del diferencial (13, 132) conectado con dicho primer embrague del diferencial; y

(2) dispositivos primero y segundo de frenado (124, 126, 142, 144) conectados entre dichos primero y segundo embragues del diferencial para controlar el suministro de potencia desde dicho divisor de potencia a la rueda, con lo cual el funcionamiento de dichos dispositivos primero y segundo de frenado controla el grado y dirección de la potencia de tracción suministrada desde dicha fuente de alimentación a las ruedas.

4. Un vehículo de tracción a las cuatro ruedas como se define en la reivindicación 1, en el que al menos uno de dichos primer sistema de tracción, dicho segundo sistema de tracción y dicho sistema de dirección comprende uno de un motor eléctrico, un motor hidráulico, un motor neumático, una bomba, un alternador y un generador.

5. Un vehículo de tracción a las cuatro ruedas, según la reivindicación 4, en el que dichos motores comprenden bombas hidrostáticas y motores hidráulicos.

6. Un vehículo de tracción a las cuatro ruedas, según la reivindicación 5, y que comprende además una bomba de desplazamiento variable (15, 154) conectado entre dicho controlador y dicho motor hidráulico (152, 156).

7. Un vehículo de tracción en las cuatro ruedas como se define en la reivindicación 5, en el que dicho segundo sistema de tracción comprende una primera bomba de desplazamiento variable (15) conectado con un primer motor hidráulico (152), dicho primer motor hidráulico suministra potencia al eje horizontal (16) de cada una de las ruedas traseras para la propulsión; y dicho sistema de dirección comprende una segunda bomba de desplazamiento variable (154) conectado con un segundo motor hidráulico (156), dicho segundo motor hidráulico (156) suministra potencia a un eje vertical (18) de cada una de las ruedas traseras para la dirección.

8. Un vehículo de tracción en las cuatro ruedas como se define en cualquier reivindicación precedente, en el que dichas ruedas traseras están conectadas con dicho vehículo para girar alrededor de dichos ejes verticales, respectivamente, a través de al menos 18 grados.

9. Un método de operar un vehículo de tracción en las cuatro ruedas como se define en cualquier reivindicación precedente, comprendiendo el método:

operar dicho sistema de dirección (24) para girar dichas ruedas traseras (6, 8) alrededor de sus respectivos ejes verticales;

operar dicho primer sistema de tracción (1) para hacer girar simultáneamente dichas ruedas delanteras (2, 4) en direcciones opuestas alrededor de sus respectivos ejes horizontales; y

hacer funcionar dicho segundo sistema de tracción (14) para girar simultáneamente 5 dichas ruedas traseras (6, 8) en la misma dirección alrededor de sus respectivos ejes horizontales;

de esa forma, ejecutar un giro brusco aproximándose a un radio de giro cero.