OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un mecanismo integrado de transmisión, suspensión y fre¬ nado para vehículos automóviles, cuya finalidad estriba en desempeñar las funciones de transmisión, suspensión y frenado propias de los trenes o puentes de dichos vehículos, configurando un mecanismo único e indivisi¬ ble que sustituye de forma ventajosa a los tres mecanismos anteriores, identificables como subsistemas mecánicos de transmisión, suspensión y frenado, y teniendo como ventaja adicional que la carcasa de este mecanismo actúa también como bancada del puente, con lo cual aumenta el número de funciones que desempeña, tratándose consecuentemente de un mecanismo multifun- cíonal que necesita un menor numero de elementos para desempeñar las funciones que se le encomiendan, a diferencia de los mecanismos de transmisión, suspensión y frenado convencionales, que desempeñan cada uno una única función mecánica, es decir, el citado mecanismo constituye un tren completo en sí mismo, que cumple al mismo tiempo tres funciones mecánicas y una función estructural de bancada, no una adición sobre una bancada de tres mecanismos que cumplen cada uno de ellos una función mecánica distinta.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención tiene su aplicación dentro del campo o sector del transporte terrestre, aunque también

es susceptible de aplicación a otros sectores del transporte, tal y como puede ser el aerospacial, naval, etc., etc., al igual que en otros sectores de la técnica como la robotica, etc., etc.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Cuando se diseña un nuevo automóvil, es nece¬ sario que los sistemas mecánicos ocupen solo el espacio imprescindible de modo que la mayor parte del espacio útil esté a disposición de los ocupantes y de la carga que se desea transportar.

Esto se consigue, en primer lugar, distribu¬ yendo los órganos y sistemas mecánicos de forma óptima, de tal modo que puedan desempeñar su función mecánica adecuadamente sin invadir el espacio reservado para las personas y la carga, y en segundo lugar, escogiendo soluciones mecánicas lo más compactas que sea posible, sin que dejen de ser eficientes, económicas y fiables.

En la actualidad se dispone de conjuntos me- cárneos cuya eficiencia y fiabilidad es notable, si bien su coste de producción es cada vez más elevado encareciendo el precio de venta del producto final .

Por otro lado, la exigencia de habitabilidad de los vehículos automóviles sigue aumentando hasta el límite de lo técnicamente imposible.

Un ejemplo característico de este problema es el diseño de vehículos familiares que permitan trans¬ portar hasta ocho pasajeros distribuidos en tres filas de asientos con espacio disponible para su equipaje, y sin que las dimensiones del vehículo excedan las de una berlina del segmento medio, es decir 4.600 mrr. de lon ^¬ gitud aproximadamente.

De hecho, este problema aun no se ha resuelto satisfactoriamente debido a que el puente trasero es demasiado voluminoso e invade la parte trasera del habitáculo. Para resolver este problema existen dos opciones. A saber :

A.- Encontrar una nueva disposición de los mecanismos que componen el tren de un vehículo de forma tal que el conjunto mecánico resultante reduzca drás- ticamente el espacio que ocupan los trenes actuales, lo que es prácticamente irrealizable.

B.- Afrontar la tarea de crear un nuevo tipo de mecanismo multifuncional que, ocupando solo el espa¬ cio del mecanismo de suspensión más simple del mercado, es decir, dos brazos tirados longitudinalmente sujetos a un cilindro transversal, sustituya a los trenes actuales incorporando en ese mismo volumen los elementos de los tres mecanismos que desempeñan las funciones mecánicas de suspensión, transmisión y frenado.

Es decir, consistiría en sustituir un con¬ junto mecánico compuesto por tres mecanismos unifun- cíonales y una bancada, por un único mecanismo multi- funcional compacto. Así, se conseguiría introducir los elementos de los tres subsistemas que conforman el puente trasero en un hueco mínimo, y ahorrar hasta un 75 % del espacio que normalmente ocupan por separado.

El reto no está sólo en conseguir un meca- nismo de estas características, sino en que su compor¬ tamiento dinámico sea tan bueno o mejor que el de los conjuntos mecánicos actuales.

Los conjuntos mecánicos de los que se dispone actualmente para equipar el puente trasero de un vehículo automóvil son los siguientes. A saber :

1.- Eje rígido sujeto por ballestas. A pesar de ser una opción muy esquemática, ocupa demasiado espacio debido a la posición del diferencial, entre medio de las dos ruedas, y al anclaje y a la altura de las ballestas. Ademas, el comportamiento dinámico del vehículo que incorpora este conjunto mecánico es pésimo e impropio del confort exigible a un turismo moderno. No es por tanto una solución adecuada.

2.- Puente de Dion. El comportamiento dinᬠmico que otorga al vehículo que lo equipa es aceptable, pero el espacio que ocupa es enorme. Tampoco es una solución adecuada.

3.- Suspensión de brazos tirados longitudi¬ nalmente. El espacio que ocupa es mínimo y seria la solución óptima, siempre y cuando la tracción del vehículo no fuera trasera, cosa que normalmente no sera posible por dos motivos :

Al ser muy grande la batalla de este ti¬ po de vehículos, seria necesario forzar demasiado las juntas homocmeticas delanteras, o bien aumentar en exceso la desviación de rodadas del vehículo. - Para ofrecer mecánicas de altas presta¬ ciones se ha de recurrir a grandes motores longitu¬ dinales que precisan, o bien tracción trasera, o bien un voladizo delantero sobredimensionado para alojar el motor, lo que en este tipo de vehículos es mviable si se quiere que las dimensiones exteriores sigan siendo compactas .

Para vehículos de tracción trasera habría que

incorporar un diferencial que ocuparía mucho mas volumen haciéndolo inadecuado.

4.- Suspensión de trapecios con diferencial intermedio. La dinámica del vehículo que lo incorpora es óptima, pero el espacio que ocupa es excesivo.

5.- Suspensión de brazos oblicuos con puente omega y diferencial intermedio. Se trata también de un buen conjunto mecánico, eficiente y sencillo, pero que ocupa mucho espacio. No es tampoco la solución óptima. 6.- Suspensión de brazos múltiples con dife¬ rencial intermedio. Es el conjunto mecánico que otorga la mejor dinámica vehicular, pero también es el que ocupa más espacio y es el más caro. Es mala solución.

En conclusión, se observa que actualmente no hay ninguna medida tecnológica que ofrezca una solución óptima al problema técnico planteado.

No obstante, el problema permanece, y el ín¬ teres por ofrecer soluciones eficaces crece a medida que el mercado demanda la aparición de nuevos productos que vayan superando gradualmente a los antiguos.

La solución evidente a la problemática men¬ cionada es la de corregir el problema de la invasión de la parte trasera del habitáculo de los vehículos auto¬ móviles (reservado a pasajeros y/o carga transportable) por parte de los elementos que componen el puente trasero de dichos vehículos, reduciendo al mismo tiempo de forma importante el volumen que ocupan los sistemas que componen el mencionado puente trasero, es decir : transmisión, suspensión y frenado. Esto es lo que se aspira a lograr con la presente invención.

De este modo se consigue también alojar el depósito de combustible y parte de la rueda de repuesto

en el espacio ahorrado bajo el piso del automóvil, en la zona de los bajos, que no es aprovechable a efectos de ampliación del habitáculo de pasajeros o del maletero, contribuyendo de dos formas a evitar la reducción del volumen del habitáculo, a saber :

A.- Evitando la invasión producida por el puente trasero.

B.- Evitando la invasión producida por el depósito de combustible y también por la rueda de repuesto.

Las ventajas que ofrece este nuevo puente o tren formado por un único mecanismo que hace también el oficio de bancada, y que va directamente anclado a la estructura del vehículo, son las que se describen a continuación.

En primer lugar, está la ya mencionada de ahorrar hasta un 75% del espacio que normalmente ocupan los trenes convencionales, con todo el abanico de posibilidades que ello conlleva, es decir, mas espacio para pasajeros y carga, mejor disposición de los órganos mecánicos, etc., etc.

Un ejemplo de las innumerables ventajas téc¬ nicas que se derivan de reducir el numero de elementos que componen un conjunto mecánico es también la reducción consecuente de peso, lo que repercute positivamente en las prestaciones, la dirección y el consumo de energía del vehículo.

En segundo lugar, se podrían citar las ven¬ tajas económicas, que abarcan desde la posibilidad de sustituir tres sistemas mecánicos más una bancada por un único sistema mecánico, hasta el hecho de poder sustituir una cadena de producción larga y costosa,

donde se combinan varios procedimientos de fabricación y ensamblaje, y que se alimenta con materias primas de diversa procedencia, por otra cadena de producción más corta y económica donde la materia prima es homogénea, y se depende de menos suministradores.

En tercer lugar, se puede mencionar la faci¬ lidad con que se podrían realizar las operaciones de entretenimiento y las reparaciones de los vehículos que equipasen el objeto de la presente invención, ahorrando tiempo en el taller y molestias a los clientes.

Además, la presente invención puede también utilizarse para solucionar otro tipo de problemas ac¬ tuales referentes a la industria del transporte, o pertenecientes a otros dominios de la técnica. Un ejemplo de esta afirmación es la realiza¬ ción de un puente delantero lo suficientemente rígido y robusto, que junto con el puente trasero aplicado para solucionar la problemática precedente, sirva para crear un camión con suspensión independiente a todas y cada una de las ruedas.

En la actualidad, el desarrollo de los vehí¬ culos pesados está limitado por las dificultades que comporta la aplicación de los sistemas de suspensión independiente conocidos hasta la fecha, de modo que dichos vehículos siguen empleando suspensiones no independientes.

El resultado de este estado de cosas es que el comportamiento dinámico de los vehículos pesados no es el idóneo, y hay que recurrir a soluciones costosas para corregir sólo parcialmente los problemas.

Podrían citarse como ejemplos la suspensión- secundaria que se utiliza para reducir el nivel de

vibraciones de la cabina, que no seria necesaria si la suspensión primaria del camión fuera una suspensión independiente eficaz, o incluso la necesidad de reducir enormemente la velocidad media de circulación cuando se quieren transportar mercancías delicadas, que puede llegar hasta el punto de tener que optar definitivamente por otro medio de transporte.

Empleando el mecanismo que se preconiza en esta invención se puede mejorar la dinámica vehicular de los vehículos pesados, reducir su complejidad me¬ cánica, y habilitarlos para el transporte de otro tipo de mercancías, haciéndolos económicamente mas renta¬ bles y versátiles.

Por último, se puede citar la capacidad de poder afrontar el diseño, la fabricación, la producción y la comercialización de vehículos que con el estado actual de la tecnología son imposibles de realizar, y cuyo limite es la imaginación de los diseñadores.

Dicho de otro modo, es una posibilidad que tiene la industria del automóvil e industrias afines, de seguir avanzando en la dirección de crear vehículos distintos, que respondan con ideas originales a las nuevas necesidades que surgen en un mundo cambiante.

Sin embargo, hasta el momento no se tiene conocimiento de la existencia de una invención que contemple todas las características señaladas anterior¬ mente como idóneas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El mecanismo integrado de transmisión, sus¬ pensión y frenado para vehículos automóviles, que la invención propone, constituye por si solo una evidente

novedad dentro del campo de aplicación del mismo, ya que a partir de su incorporación dentro del ámbito o ámbitos a los cuales se circunscribe, se logra disponer de una invención que optimiza de forma sustancial las técnicas utilizadas hasta el momento.

De forma más concreta, el mecanismo integrado de transmisión, suspensión y frenado para vehículos automóviles, objeto de la invención, se configura esquemáticamente a partir de la elección de un sistema de suspensión de un brazo oscilante tirado longitu¬ dinalmente para cada rueda, articulados ambos a un ci¬ lindro transversal, e introduciendo los elementos del sistema de transmisión dentro de los elementos del sistema de suspensión. La novedad de la invención se centra princi¬ palmente en hacer posible cinemática y dinámicamente lo expresado en el párrafo anterior.

El procedimiento seguido para conseguirlo consiste en sustituir las juntas homocinéticas que conectan el diferencial con las ruedas por mecanismos planetarios compuestos por ejes coaxiales sustentados por rodamientos, y por engranajes cónicos cuya función es la de enlazar y articular homocinéticamente la cadena cinemática. Debe observarse que desde el principio de la automoción, a finales del siglo XIX, jamás se había podido prescindir con garantías de éxito de las juntas homocinéticas para completar la cadena cinemática que enlaza el grupo motopropulsor de un automóvil con las ruedas que transmiten la tracción al suelo.

Es por tanto que la sustitución de las juntas homocinéticas por mecanismos planetarios sea una nove-

dad notable que exige una explicación detallada.

Se entiende por junta de transmisión un ele¬ mento mecánico que permite unir o conectar dos arboles o ejes de trabajo situados el uno en prolongación del otro, aunque no exactamente alineados en el mismo eje.

Si ademas permite una sincronización perfecta entre la rotación de ambos arboles se llama homo- cinetica.

En un vehículo automóvil, todos los acopía¬ mientos que conectan los ejes de transmisión han de ser homocinéticos para garantizar el buen comportamiento dinámico del vehículo.

Pero es bien sabido que no es necesario recu¬ rrir a las juntas universales para enlazar homocmeti- camente dos ejes desalineados, pues siempre es posible conectarlos por medio de un tercer eje intermedio sirviéndose de engranajes, que en el caso que nos ocupa son comeos, donde la potencia entra por uno de los ejes y se transmite por medio del eje intermedio hasta el otro eje.

La novedad de la invención estriba en dotar de un grado mas de libertad a esta conexión por eje intermedio para permitir la libre oscilación del eje de salida respecto al eje de entrada. Esto se consigue creando un nuevo tipo de mecanismo planetario en el que los tres ejes giran sujetos a una carcasa secundaria, que en su momento se vera que actúa también como brazo de suspensión, y que oscila respecto de una carcasa primaria. De este modo, y siempre que se cumplan las condiciones cinemáticas que serán expuestas a continua¬ ción, se conseguiría desacoplar el movimiento de

rotación inducido en el eje intermedio por la oscilación de la carcasa secundaria respecto del movimiento de rotación asociado a la transmisión de potencia entre el eje de entrada y el eje de salida. Desde el punto de vista teórico, es como si el movimiento de oscilación descrito fuera el movi¬ miento de traslación de una manivela, es decir, dei brazo de un mecanismo planetario de dos grados de libertad. El primer grado de libertad es la rotación acoplada del eje de entrada y del eje de salida, cuyo elemento físico de acoplamiento es el eje intermedio, que hace que en la practica dichos ejes de entrada y de salida giren en ambos sentidos como si fueran uno solo, dotando a su vez al eje intermedio de una primera componente de rotación idéntica en magnitud al valor de la rotación acoplada entre el eje de entrada y el de salida, y de sentido el correspondiente.

El segundo grado de libertad es la oscilación del brazo, que induce a su vez una rotación alrededor de su eje en el eje intermedio, la cual se superpone vectorialmente a la rotación de conexión del eje de entrada con el de salida.

Debe indicarse que esta invención esta posi- bilitada para disponer de dos versiones que presentan ligeras diferencias, es decir, la invención esta defi¬ nida para contar con dos realizaciones, que ademas podrían combinarse entre ellas para dar al menos una tercera realización mixta, cuyo nombre es versión completa.

También existe la posibilidad de incorporarle un mecanismo de timoneria a cualquiera de las realiza-

ciones mencionadas, obteniéndose una nueva realización que permite direccionar las ruedas .

Una de las realizaciones, la versión estándar, se configura como la realización más evolu- cionada y presenta como característica más sobresa¬ liente el alojar los discos de freno fuera de las ruedas .

La versión simplificada, que también permite la transferencia de carga entre las dos ruedas del puente durante los regímenes transitorios, si bien no de la forma tan excelente como lo hace la versión estándar, posee la ventaja de ser más sencilla y económica, y por tanto más comercial.

Morfológicamente, se distingue en que los frenos van alojados en la posición convencional, es decir, en el interior de las ruedas, y su actuación no reduce los grados de libertad de los mecanismos planetarios de cada rueda, de modo que la adherencia práctica de los neumáticos es sólo la proporcionada por la calzada.

Combinando la versión estándar con la versión simplificada obtenemos una realización mixta, la versión completa, que cuenta con dos mecanismos de frenos por cada rueda del puente, lo que permite multiplicar la capacidad de frenada del vehículo sin renunciar a la excelente gestión de la adherencia y de la transmisión de carga entre las ruedas que realiza la versión estándar.

En resumen, se aprecia con claridad que la presente invención integra en un solo sistema mecánico indivisible, compacto y económico los mecanismos de transmisión, suspensión y frenado del puente trasero de

un automóvil.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos, en los cua¬ les, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente :

La figura 1.- Muestra en planta un puente completo realizado conforme a la invención incorporando el mecanismo integrado de transmisión, suspensión y frenado para vehículos automóviles que se describe en esta memoria, en su versión simplificada.

La figura 2.- Se trata también de una vista en planta del puente de la figura anterior, pero a diferencia de ésta, la carcasa principal y las dos ruedas aparecen seccionadas de modo que permiten ver la disposición interior del resto de los elementos que están acoplados a ella.

La figura 3.- Se trata otra vez de la vista en planta del puente, donde, a diferencia de la figura

2, aparecen también seccionados los dos brazos de suspensión simétricos de cada una de las dos ruedas para poder visualizar la cadena cinemática completa.

La figura 4.- Corresponde al despiece de los principales elementos que componen la versión simpli¬ ficada del objeto de la invención. La figura 5.- Es un detalle de la figura 4 que facilita la situación de la numeración de los elementos, haciéndola más clara y legible.

La figura 6.- Corresponde al ensamblaje de los elementos que componen el brazo representado en las figuras 4 y 5.

La figura 7.- Corresponde al despiece del elemento referenciado con (28) en la figura 6.

La figura 8.- Muestra el despiece del elemento (30) representado en la figura 6.

La figura 9.- Corresponde al despiece del elemento (31) representado en la figura 6. La figura 10.- Corresponde a una repre¬ sentación de los elementos de la cadena cinemática que transmiten la potencia del diferencial a la rueda derecha.

La figura 11.- Muestra la planta del puente de la versión estándar, donde los dos brazos de suspensión simétricos de cada una de las dos ruedas aparecen seccionados para poder visualizar la cadena cinemática completa.

La figura 12.- Corresponde al despiece deta- liado de los principales elementos que componen un lado de la versión estándar del objeto de la invención.

La figura 13.- Corresponde a una representa¬ ción de los elementos de la cadena cinemática de la versión estándar que transmiten la potencia del dife- rencial a la rueda derecha.

La figura 14.- Muestra una vista en planta de la versión completa de la invención, donde los dos brazos de suspensión simétricos de cada una de las dos ruedas aparecen seccionados para poder visualizar la cadena cinemática completa.

La figura 15.- Muestra la aplicación de la invención a un bogie ferroviario de cuatro ruedas.

La figuras 16A y 16B.- Muestran una vista en planta de la parte de la rueda derecha de la versión simplificada dotada de dirección, habiéndose secciona¬ do en la figura 16A todos los elementos necesarios para poder visualizar la cadena cinemática y los elementos fundamentales de la dirección, mientras que en la figura 16B aparece girada la rueda.

La figura 17.- Representa el despiece de¬ tallado de todos los elementos de la dirección que componen la timonería que se le ha añadido a la ver¬ sión simplificada.

Las figuras 18A, 18B y 18C- Muestran el perfil (figura 18A) y el alzado (figura 18B) de la parte de la rueda derecha de la versión simplificada dotada de dirección, donde se señalan ademas los ángulos de la dirección y la pisada de la rueda, ilustrándose en la figura 18C la constancia del ángulo de avance y con la variación del ángulo de oscilación θ.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de estas figuras puede oDservarse como el mecanismo integrado de transmisión, suspensión y frenado para vehículos automóviles que se preconiza, se ha conseguido eligiendo un sistema de suspensión de un brazo oscilante tirado longitudinalmente para cada rueda, articulados ambos a un cilindro transversal, e introduciendo los elementos del sistema de transmisión dentro de los elementos del sistema de suspensión, tal y como puede apreciarse en las figuras 2, 3 y 11.

La novedad de la invención se centra prin¬ cipalmente en hacer posible cinemática y dinámicamente

lo expresado en el párrafo anterior, y el procedimiento seguido para conseguirlo, según se observa en las figuras 3, 10, 11 y 13, consiste en sustituir las juntas homocinéticas que conectan el diferencial con las ruedas por mecanismos planetarios compuestos por:

- Ejes coaxiales sustentados por rodamientos y sus carcasas sucesivas correspondientes.

- Engranajes cónicos para enlazar y articular homocineticamente la cadena cinemática. En un vehículo automóvil, todos los aco¬ plamientos que conectan los ejes de transmisión han de ser homocmeticos para garantizar el buen compor¬ tamiento dinámico del vehículo, pero no es necesario recurrir a las juntas universales para enlazar homocmeticamente dos ejes desalineados, ya que es posible, como se observa en las figuras 10 y 13, conectar dos ejes desalineados, los ejes (37) y (61) de la figura 10, por medio de un tercer eje intermedio, el eje (43) , sirviéndose de engranajes, que en este caso son comeos. La potencia entra por el eje (37) y se transmite por medio del eje (43) al eje (61) .

La novedad estriba en dotar de un grado mas de libertad a esta conexión por eje intermedio para permitir la libre oscilación del eje de salida (61) respecto al eje de entrada (37) .

Esto se consigue recurriendo a un mecanismo planetario en el que los ejes (37) , (43) y (61) de la figura 10 giran sujetos a la carcasa del brazo (7) de las figuras 4 y 5, que oscila respecto de la carcasa (1) de la figura 4.

De este modo, y siempre que se cumplan las condiciones cinemáticas que serán expuestas a continua-

ción, se consigue desacoplar el movimiento de rotación del eje (43) de la figura 10, que es inducido por la oscilación del brazo (7) de las figuras 4 y 5, respecto del movimiento de rotación que transmite la potencia entre los ejes (37) y (61) de la figura 10.

Desde el punto de vista teórico, es como si el movimiento de oscilación descrito fuera el movimiento de traslación de una manivela (el brazo (7) de las figuras 4 y 5) de un mecanismo planetario de dos grados de libertad.

El primer grado de libertad es la rotación acoplada de los ejes (37) y (61) de la figura 10, que en la práctica hace que dichos ejes giren en ambos sentidos como si fueran uno solo. El segundo grado de libertad es la oscilación del brazo (7) de las figuras 4 y 5, que induce a su vez una rotación alrededor de su eje en el eje (43) de la figura 10, la cual se superpone vectonalmente a la rotación de conexión del eje (37) con el eje (61) de la figura 10.

Para que se produzca el desacoplamiento entre la traslación del eje (43) de la figura 10, y el movimiento de rotación que transmite la potencia entre los ejes (37) y (61) de la misma figura, es decir, para que la rotación inducida sobre dicho eje (43) sea inde¬ pendiente de la rotación de conexión que este eje ha de transmitir para conectar los semiejes (37) y (61) , o dicho de otra manera, para que el mecanismo creado posea verdaderamente dos grados de libertad, se han de cumplir las siguientes condiciones. A saber :

El número de dientes de los piñones (62) y (64) de la figura 10 ha de ser el mismo.

El número de dientes de los piñones (48) y (63) de la figura 10 ha de ser el mismo.

Los piñones (62) y (64) no pueden atacar a los piñones (48) y (63) de la figura 10 por el mismo lado del eje (43) de la figura 10.

Los ángulos alfa y beta de la figura 10 han de ser iguales y se recomienda que sus vaJores sean próximos o no muy inferiores a 90° . No sería reco¬ mendable admitir una diferencia del orden de 1° ó 2 ° entre alfa y beta para conseguir un ligero ángulo de convergencia de los neumáticos.

Así se consigue que la relación de transmi¬ sión entre el eje de entrada y el eje de salida sea uno, y que el mecanismo planetario resultante tenga dos grados de libertad.

Es conveniente, por cuestiones de espacio, que el número de dientes de los cuatro piñones de la figura 10 sea el mismo, pero cinemáticamente basta con que se cumpla que el número de dientes de los piñones (48) y (63) de la figura 10 sea el mismo y que el número de dientes de los piñones (62) y (64) sea el mismo, lo que es menos restrictivo.

Como el brazo (7) de las figuras 4 y 5 es de hecho el brazo oscilante derecho de la suspensión de la que consta el mecanismo integrado de transmisión, suspensión y frenado para vehículos automóviles, comprobamos que se ha conseguido meter verdaderamente la transmisión dentro de la suspensión, hasta el punto de que los elementos del subsistema de suspensión y del subsistema de transmisión son comunes.

Más adelante, se verá que también se pueden hacer comunes los elementos del subsistema de frenado.

Para acabar con la descripción técnica de esta invención se ha de hacer referencia a que existen dos versiones que presentan ligeras diferencias, siendo la primera una versión estándar, representada en las figuras 11, 12 y 13, y la segunda una versión simplificada, representada en las figuras 1 a 10.

También existe la posibilidad de combinar am¬ bas versiones, la estándar y la simplificada, obte¬ niéndose asi, como muestra la figura 14, una versión mixta llamada completa para casos específicos, que contaría con dos frenos por rueda capaces de mteractuar entre si, y que podrían gobernarse por un sistema de regulación inteligente.

La versión estándar es la mas evolucionada, y presenta como característica mas sobresaliente el alo¬ jar los discos de freno fuera de las ruedas, encontrán¬ dose el disco derecho (81) al final del eje (103), según se observa en las figuras 11, 12 y 13, y el disco izquierdo en la posición simétrica respecto del eje de simetría de la carcasa (70) de la figura 11.

Con esta maniobra se consigue que el eje

(104) de la figura 13 se comporte como un acoplamiento mecánico que permite la transmisión biumvoca de potencia entre los ejes (103) y (105) de la citada figura 13.

Es decir, permite que según el coche este acelerando o frenando, el eje motriz sea el (103) o el

(105) respectivamente, y que el conducido sea el contrario. Desde el punto de vista teórico esto se tra¬ duce en que la frenada del vehículo se realiza gracias a la energía emética del propio vehículo, y que el

disco de freno es un conmutador mecánico que, una vez accionado, transforma la energía de rotación de la rueda del coche en energía de traslación del brazo (76) de la figura 12. Como la rotación del brazo (76) alrededor de su eje de entrada de potencia esta impedida por la geometría de la suspensión, la energía de la conmutación se invertirá en frenar el vehículo y en producir una transferencia de carga entre las ruedas derecha e izquierda del puente, lográndose una frenada muy equilibrada que actuara preferentemente sobre la rueda que tenga mayor adherencia a la calzada, y en caso de frenada en curva, produciendo un efecto de peralte del vehículo que contribuirá a mantener la horizontalidad de este durante el régimen transitorio de frenada.

Por lo que respecta a la versión simplifi¬ cada, esta también permite la transferencia de carga entre las dos ruedas del puente durante los regímenes transitorios, si bien no de la forma tan excelente como lo hace la versión estándar.

La ventaja consiste en que esta versión simplificada es mas sencilla y económica, y por tanto mas comercial. Morfológicamente, se distingue en que los frenos van alojados en la posición convencional (en el interior de las ruedas) , y su actuación no reduce los grados de libertad de los mecanismos planetarios de cada rueda, de modo que la adherencia practica de los neumáticos es solo la proporcionada por la calzada.

De forma sucinta, la versión completa es una combinación notable de las dos versiones anteriores que

multiplica la capacidad de frenada de ambas versiones, al tiempo que permite un control óptimo de la esta¬ bilidad dinámica del vehículo sin renunciar a la extraordinaria gestión de la adherencia de los neuma- ticos a la calzada que realiza la versión estándar.

Posee dos juegos o circuitos completos de frenos por rueda, siendo el circuito principal de fre¬ nada el que va en el interior de la rueda, cuya función es la de frenar físicamente el vehículo, y que se corresponde con el disco de freno de la versión sim¬ plificada .

El circuito correspondiente al disco de freno exterior es el circuito de apoyo, que se corresponde con el de la versión estándar, y que actúa como un regulador mecánico para estabilizar el vehículo durante la frenada, a la par que como un sistema capaz de aumentar la adherencia practica de los neumáticos a la calzada, o proporcionar un esfuerzo suplementario de frenada cuando fuera preciso. La desventaja que posee esta versión es la de ser la más cara y pesada de las tres, aunque es de extraordinaria utilidad para camiones pesados que necesitan esfuerzos de frenada enormes para detenerse, que en ningún caso pueden alcanzar con los puentes y frenos convencionales.

En resumen, se aprecia con claridad que la presente invención integra en un solo sistema mecánico indivisible, compacto, y económico los sistemas de transmisión, suspensión y frenado del puente trasero de un automóvil.

La descripción física de las dos realiza-

cíones principales del objeto de la invención es prácticamente idéntica, con la diferencia de que los órganos de frenada son distintos, como se aprecia en las figuras 2, 3 y 11. Existe, no obstante, una ultima diferencia referente al anclaje y a la situación del elemento elástico y del amortiguador, ambos siempre en el mismo bloque, que se debe a que se ha utilizado cada versión para exhibir un modo distinto de incorporar dichos elementos en el puente.

En la versión simplificada, el bloque muelle- amortiguador esta en posición vertical, anclado sobre la carcasa del semieje de cada rueda, según se puede apreciar en las figuras 1 y 2. En la versión estándar, el bloque muelle- amortiguador se ha situado en posición casi horizontal, anclado a un resalte de la cabeza del brazo (76) de la figura 12, según se puede observar en la figura 11.

Comenzando por la realización simplificada o versión simplificada, se puede ver en la figura 1 la vista en planta del puente completo, en tanto que las figuras 2 y 3 muestran dos secciones consecutivas del mismo.

En la figura 2 se han seccionado las dos ruedas, la carcasa principal y los alojamientos de los rodamientos para facilitar la interpretación del conjunto, y en la figura 3 se han seccionado también los brazos de suspensión, concretamente el brazo (7) de la figura 4 y su simétrico, quedando al descubierto la caja de planetarios y satélites del diferencial para poder visualizar la cadena cinemática al completo.

La figura 4 muestra el despiece de los pπn-

cipales elementos que componen la versión simplificada o primera realización de la invención.

En la figura 5 se observa un detalle de la figura 4 ampliado convenientemente para poder situar de forma clara la numeración de los elementos. El elemento (1) es la carcasa del puente y el elemento (2) es la barra estabilizadora de la suspensión, que va anclada al brazo de suspensión derecho (7) por los tornillos (26) y (27), y al brazo de suspensión izquierdo por sus tornillos simétricos correspondientes.

El elemento (3) es el plato de ajuste del brazo de suspensión derecho (7) a la carcasa (1), el elemento (4) es un retén de aceite para independizar la lubricación de cada brazo de suspensión respecto de la lubricación del diferencial, y el elemento (5) es un anillo, que junto con el elemento (3) , actúa como separador de reglaje.

El elemento (6) es el alojamiento del coji¬ nete de rodadura inferior del brazo (7), el brazo (7) es al mismo tiempo el elemento móvil del mecanismo planetario que transmite la tracción a la rueda (23) y el brazo de suspensión de dicha rueda, el elemento (8) es el alojamiento del cojinete de rodadura superior del brazo (7) y el elemento (9) es la tapa derecha de la carcasa (1) .

Los elementos (10) son las cuatro arandelas de los tornillos (11) y los elementos (11) son los cuatro tornillos de ajuste de la tapa (9) a la carcasa

(D - El elemento (12) es el bloque que incorpora el muelle y el amortiguador de la suspensión, el elemento (13) es la tuerca de sujeción del tornillo

(14) y el elemento (14) es el tornillo de sujeción del bloque (12) al brazo (7) .

El elemento (15) es el disco de freno, los elementos (16) y (17) son las pastillas de freno, el elemento (18) es el bloque del cilindro de freno interior, los elementos (19) son los dos tornillos que fijan el elemento (18) al brazo (7) , el elemento (20) es el bloque del cilindro de freno exterior, los ele¬ mentos (21) son los ejes de las pastillas de freno (16) y (17) , y los elementos (22) son los cuatro tornillos de sujeción del bloque del cilindro de freno exterior al bloque del cilindro de freno interior.

Por último, el elemento (23) es la rueda de¬ recha con neumático radial y llanta de aleación ligera, los elementos (24) son las cinco arandelas de los cinco tornillos (25) y los elementos (25) son los cinco tornillos que sujetan la rueda (23) al brazo (7) .

En la figura 6 se muestra el ensamblaje de los elementos que componen el brazo (7) de las figuras 4 y 5, cuyos elementos son las tres piezas de fundición (28) , (30) y (31), que se despiezan a su vez en las figuras 7, 8 y 9, los ocho tornillos de sujeción (32) y la tapa ensamblada (29) de retención de aceite que se sitúa en la apertura de la carcasa (1) correspondiente al brazo de suspensión derecho, según se observa en la figura 4.

La figura 7 muestra el despiece del elemento (28) de la figura 6, que consta igualmente de varios elementos. El elemento (33) es una carcasa de fundición mecanizada que constituye el cuerpo del elemento (28) , y el elemento (37) es el eje motriz del mecanismo planetario que transmite la potencia desde el

diferencial a la rueda, y que se encuentra alojado en la carcasa (33) por medio de los cojinetes αe rodadura (38), (36) .

El elemento (38) es uno de los rodamientos que sujetan el eje (37) a la carcasa (33), siendo el elemento (39) su pista de rodadura, al igual que el elemento (36) es el otro rodamiento que permite el alojamiento del eje (37), siendo el elemento (35) su pista de rodadura. El elemento (40) es al mismo tiempo la tuerca de ajuste del eje (37) a la carcasa (33) y el cubo del rodamiento (41) , que es un rodamiento que sujeta la carcasa (33) a la carcasa (1) representada en la figura 4, mientras que el elemento (34) es el otro rodamiento que sujeta la carcasa (33) a la carcasa (1) .

En la figura 8 se muestra el despiece del elemento (30) de la figura 6, donde el elemento (42) es una carcasa de fundición mecanizada que constituye el cuerpo de dicho elemento (30), y el elemento (43) es el eje intermedio del mecanismo planetario que transmite la potencia del diferencial a la rueda, que esta sujeto a la carcasa (42) por medio de los elementos (44) y (47), que son respectivamente los cojinetes de rodadura derecho e izquierdo de dicho eje. El elemento (45) se configura como la pista de rodadura del elemento (44), que es el rodamiento derecho, y el elemento (46) es la pista de rodadura del elemento (47), que es el rodamiento izquierdo que aloja el eje (43) en la carcasa (42) . El elemento (48) es un piñón comeo del meca¬ nismo planetario que transmite la potencia del diferen¬ cial a la rueda, el elemento (49) es una arandela de

sujeción y el elemento (50) es el anillo de seguridad del montaje del eje (43) en la carcasa (42) .

En la figura 9 se muestra el despiece del elemento (31) de la figura 6, que es la tercera pieza de fundición de las que consta el elemento (7) de las figuras 4 y 5, y que esta compuesto a su vez por una serie de elementos. El elemento (51) es una carcasa de fundición mecanizada que constituye el cuerpo del elemento (31), al cual va sujeto el elemento (61) por medio de los rodamientos (59) y (53), que es simultáneamente el eje de la rueda derecha del puente y el eje final del mecanismo planetario que transmite la potencia del diferencial a la rueda.

Los elementos (59) y (53) son respectivamente los rodamientos superior e inferior que sujetan el eje (61) a su carcasa (51), y los elementos (58) y (52) son sus pistas de rodadura correspondientes.

También se contempla la existencia de un reten de aceite (60) para sellar el interior del brazo (7) de la figura 4, cuyo extremo final se corresponde con el elemento (31) de la figura 6.

La invención cuenta ademas con una tuerca de fijación (55) que se configura como la tuerca de ajuste del eje (61) a la carcasa (51), cuya arandela de fijación es el elemento (54) .

Igualmente se dispone de una tapa (56) para sellar el brazo (7) de la figura 4, que cuenta con cuatro tornillos de fijación (57) que fijan la tapa (56) a la carcasa (51) . En la figura 10 se han representado los ele¬ mentos de la cadena cinemática que transmiten la po¬ tencia del diferencial a la rueda derecha.

El elemento (37) es el eje motriz del meca¬ nismo planetario que transmite la potencia del diferencial a la rueda, el elemento (43) es el eje intermedio de dicho mecanismo y el elemento (61) es el eje de la rueda, que es a su vez el eje final del mismo mecanismo planetario.

Igualmente, el elemento (48) es el piñón co¬ meo que conecta el eje (37) con el eje intermedio (43) y que se distingue de los piñones (62), (63) y (64) por ser el umeo que no aparece mecanizado sobre su propio eje. Tanto el piñón (64) como el piñón (62) se pueden mecanizar sobre sus ejes respectivos, pero por cuestiones de montaje, o el (48) o el (63) ha de ser desmontable. Para la rueda izquierda serian los mismos elementos en disposición simétrica.

Hasta aquí ha llegado la descripción física de la versión o realización simplificada, y a continua¬ ción se hará referencia en esta memoria a la versión standar, que como se vera, es muy parecida a la primera realización.

La figura 11 representa una sección de la planta de esta versión estándar, donde se han sec¬ cionado todos los elementos necesarios para poder visualizar completamente la cadena cinemática. La figura 12 muestra el despiece de los principales elementos que componen la parte de la rueda derecha de la versión estándar de la invención o se¬ gunda realización, siendo idéntico el despiece corres¬ pondiente a la parte de la rueda izquierda. La invención cuenta con una carcasa principal

(70), una barra estabilizadora (71), un plato de ajuste (72) del brazo de suspensión (76) a la carcasa (70), un

reten de aceite (73) para independizar la lubricación de cada brazo de suspensión respecto de la lubricación del diferencial y un anillo (74) , que junto con el plato de ajuste del brazo de suspensión (76) , actúa como separador de reglaje.

Se dispone también de un alojamiento (75) pa¬ ra el cojinete de rodadura inferior del brazo (76) , el cual es a su vez el elemento móvil del mecanismo planetario que transmite la tracción a la rueda (100) y el brazo de suspensión de dicha rueda.

Igualmente, se cuenta con un alojamiento (77) para el cojinete de rodadura superior del brazo (76) , y con un elemento (78) que es al mismo tiempo la tapa derecha de la carcasa (70) y el soporte del mecanismo de accionamiento de los frenos, y que está dotado de cuatro tornillos de ajuste (79) para fijarlo a la carcasa (70) .

En esta segunda realización se contempla la existencia de un retén de aceite (80) que sella la parte superior del mecanismo planetario de la rueda derecha, a continuación del cual se sitúa el disco de freno (81) , que cuenta con una pastilla de freno interior (82) y una pastilla de freno exterior (83), que se hallan dispuestas sobre los ejes (84) . El bloque (85) del cilindro del freno ex¬ terior está provisto de cuatro tornillos (86) que sirven para fijarlo a la tapa (78) de la carcasa (70) .

Igualmente se dispone de una tuerca (87) para ajusfar el disco de freno (81) al eje (103) , sobre la cual se encaja un ventilador (88) para refrigerar el disco de freno (81) , que va atornillado al final del eje (103) gracias a un tornillo (90) que se apoya sobre

una arandela (89), habiéndose previsto también la existencia de una tapa (91) para el tornillo (90) .

La invención esta también provista de una tapa de carenado interior (93) y de una tapa de carenado exterior (94) que protegen el disco de freno, y que unida la una a la otra por medio de los cuatro tornillos (95), originan una cavidad hueca que facilita la creación de una corriente centrifuga de aire por parte del ventilador, disponiéndose de cuatro tornillos (92) para fijar el conjunto a la tapa (78) .

Existen dos pares de tornillos que unen la barra estabilizadora (71) de la suspensión a los brazos de suspensión (76), y que son los dos tornillos (96) y (97) para el brazo derecho (76), y sus simétricos para el brazo izquierdo.

Se ha previsto un pasador (98) que conecta la columna de suspensión (99) con su alojamiento, estando compuesta esta columna (99) por el amortiguador y el elemento elástico de la rueda derecha del puente. También debe indicarse que se dispone de cin¬ co tornillos (102) apoyados sobre cinco arandelas (101) que sujetan la rueda derecha (100) fabricada en aleación ligera y provista de neumático radial al brazo (76), y que debido a la simetría del puente, la rueda izquierda cuenta con los mismos elementos.

En la figura 13 se han representado los ele¬ mentos de la cadena cinemática que transmiten la potencia del diferencial a la rueda derecha, en la cual el elemento (103) es el eje motriz del mecanismo planetario que transmite la potencia del diferencial a la rueda, el elemento (104) es el eje intermedio de dicho mecanismo y el elemento (105) es el eje de la

rueda, que es a su vez el eje final del mismo mecanismo planetario.

Igualmente, el elemento (106) es el piñón cónico que conecta el eje (103) con el eje intermedio (104) y que se distingue de los piñones (107) , (108) y

(109) por ser el único que no aparece mecanizado sobre su propio eje.

Debe señalarse de forma taxativa que para la rueda izquierda serían los mismos elementos en disposi- ción simétrica.

La figura 14 muestra una vista en planta de la versión completa de la invención, que se trata de una realización mixta que añade a la versión estándar un segundo disco de freno extraído de la versión simplificada. Tanto la carcasa principal como las ruedas y los alojamientos de los rodamientos aparecen seccionados, de modo que se pueden apreciar las diferencias que presenta respecto de la versión estándar. Igualmente, se han seccionado los brazos de suspensión para permitir visualizar toda la cadena cinemática .

Por su parte, la figura 15 ilustra un bogie de vehículo ferroviario en el que se ha incorporado el mecanismo integrado de transmisión, suspensión y frenado de la presente invención.

Los números de referencia empleados en las figuras 14 y 15 se corresponden con los de las figuras 11 a 13 y designan los mismos elementos que en estas últimas . Las figuras 16A-B, 17 y 18A-C muestran los elementos del mecanismo de timonería que se le han añadido a la versión simplificada para dotarla de

dirección.

El elemento (65) es el cojinete de rodadura que permite el giro del elemento (66) , que es el pivote de la dirección, al cual va articulado la mangueta (67) de la rueda (23) .

El elemento (68) es un brazo tirado longitu¬ dinalmente que, junto con el brazo de suspensión (7) , hace de paralelogramo para mantener constante el ángulo de avance y del pivote (66) , y el elemento (69) es el brazo de la dirección.

Se ha dispuesto de dos anillos de seguridad (110) y (111) para fijar el cojinete (65 al pivote (66) . Se dispone igualmente de una tuerca (113) con su anillo de seguridad (112) y su arandela (114) para asegurar el extremo derecho del brazo (68) al perno del pivote (66) por medio del silentblock (115) .

Las dos tapas (116) llevan mecanizados los semiejes del pivote, y se atornillan al pivote (66) por medio de los tornillos (117) . Se ha empleado una doble junta cardan de cruceta para permitir que el giro de la mangueta (67) respecto del pivote (66) no interrumpa la transmisión homocinetica de potencia a través del eje (61) , cuyos elementos son las horquillas (122) y (123) , la doble horquilla intermedia (121), las dos crucetas (120), los ocho casquillos de agujas (119), y los ocho anillos de seguridad (118) .

Se dispone también de dos rodamientos có¬ nicos (124) con sus respectivos alojamientos (125), para permitir el giro de la mangueta/buje (67) alrede¬ dor del pivote (66) .

Existe, igualmente, un rodamiento (126) del

eje de la rueda, que cuenta con un anillo de seguridad (127) para su fijación al buje (67) .

El elemento (128) es el plato sobre el que se atornilla la rueda (23) con los tornillos (25) , y el elemento (129) es la tuerca que sirve para fijar el elemento (128) al eje de la rueda, que es el cuerpo de la horquilla (123) . El elemento (130) es el seguro de la tuerca (129) , y el elemento (131) es su pasador.

El elemento (132) es la palanca del brazo (69) de la dirección, y los elementos (133) son sus tornillos de fijación. El elemento (134) es La tuerca de fijación de la rótula (136) del extremo derecho del brazo (69) de la dirección, y el elemento (135) es su arandela . Igualmente, el elemento (137) es la rótula del extremo izquierdo del brazo (69) , siendo el elemento (139) su tuerca de fijación, el elemento (138) su arandela y el elemento (140) el anillo de seguridad de la tuerca. Por último, existe un silentblock (141) para fijar el extremo izquierdo del brazo longitudinal (68) , que posee una tuerca de fijación (143) con su arandela (142) y su anillo de seguridad (144) .

Aunque no se ha representado en los dibujos, las versiones estándar y mixta de la invención podrían incorporar también un mecanismo de timonería como el que se acaba de describir con referencia a las figuras 16A-B a 18A-C.

Es importante señalar que las figuras de los dibujos representan un modo concreto de realización física del objeto de la invención, más que la descrip¬ ción detallada de las características de ésta, lo cual

significa que la realización de la invención podría hacerse con ligeras diferencias, aunque las caracterís¬ ticas fundamentales habría que respetarlas si se quiere que el producto final funcione correctamente y sea económicamente rentable.

Con objeto de ampliar las características fundamentales de las versiones simplificada y estándar de la invención hacemos referencia a las figuras 3, 11,

16A-B, 17 y 18A-C, siendo estas características las si- guientes. A saber :

La carcasa principal del puente es en todo similar a la carcasa de una transmisión por eje rígido, con la diferencia de que los extremos acaban seccionados longitudinalmente, de modo que sirven de alojamiento para los brazos (76) .

El procedimiento de alojamiento del diferencial y de su eje de ataque es convencional.

Los dos brazos de suspensión (76) están articulados interiormente a la carcasa y pueden ser longitudinales u oblicuos.

También se podrían articular exterior- mente, pero el resultado seria voluminoso, caro y poco eficiente.

Para cada rueda la transmisión parte del diferencial central y finaliza en un mecanismo plane¬ tario cuya carcasa es el brazo de suspensión y cuyos ejes están alojados en su interior.

No se utilizan juntas homocmeticas para enlazar la salida del diferencial con el eje de las ruedas, sino el mecanismo planetario de dos grados de libertad ya descrito.

Los elementos del sistema de transmisión

y del sistema de suspensión son comunes, es decir dichos elementos cumplen una doble función, transmitir la potencia del diferencial a las ruedas y sustentar dichas ruedas. - Debido a que el final de la cadena cinemática que transmite la potencia del diferencial a las ruedas es un mecanismo planetario de dos grados de libertad, se podra transferir carga de una rueda a otra no solo a través de la barra sino a través del propio diferencial del automóvil.

Por tanto, durante los regímenes transi¬ torios, como el de la aceleración y la frenada, se producirán incrementos de carga sobre las ruedas, que se traducirán en un aumento de la adherencia aparente de las ruedas a la calzada, equivalente a un aumento real de la adherencia por encima de las posibilidades físicas de la calzada y de los neumáticos.

Para la realización estándar, los frenos están situados fuera de las ruedas, en los extremos de la carcasa (70) , y son parte del mecanismo planetario de dos grados de libertad que desempeña funciones de transmisión y suspensión.

En la versión o realización estándar, los frenos se comportan como un conmutador mecánico que restringe a uno los dos grados de libertad del mecanismo planetario descrito.

En la versión o realización simplifi¬ cada, los frenos están en la posición convencional, en el interior de las llantas, y no actúan restringiendo los grados de libertad del mecanismo planetario.

No obstante, en la versión o realización simplificada, el proceso de frenada es susceptible de

interaccionar con las funciones cinemáticas y dinámicas que desempeña el sistema de suspensión.

El mecanismo de timonería creado al efecto es un sistema de un paralelogramo de dos brazos articulados tirados longitudinalmente, que permiten que el ángulo de avance del pivote para todo ángulo de dirección yd permanezca constante, para lo cual es necesario un rodamiento suplementario que permita el giro axial del pivote de modo que éste permanezca siempre en su posición vertical.

La variación del ángulo de dirección yd se consigue mediante un desplazamiento δ de la biela (69) de la dirección según un eje paralelo a la línea axial de la carcasa (1;70), que está paralelamente desplazado respecto de dicho eje en una magnitud idén¬ tica al brazo de palanca de la dirección con el fin de mantener la geometría del paralelogramo. Si dicha mag ^¬ nitud fuera distinta, se producirían alteraciones en el ángulo de dirección yd con las variaciones del ángulo de oscilación θ.

Los dos brazos que componen el parale¬ logramo son el brazo de suspensión y el brazo longitu¬ dinal que está situado paralelamente por debajo del anterior. El brazo/biela de la dirección está dispues- to de tal modo que se integra en el juego del parale¬ logramo como si fuera un tercer brazo, con el fin de no alterar el ángulo de giro de las ruedas según se producen las oscilaciones de la suspensión.

La pisada p, el ángulo de caída βr, el ángulo de salida αp y el ángulo de avance γ son total¬ mente convencionales y propios de los puentes motri¬ ces, y dependen sólo de la cinemática y dinámica de

los vehículos que los incorporan. El mecanismo creado permite elegir cualquier tipo de combinación de ángulos y cotas de dirección según se precisen.

Se podría simplificar el mecanismo de la timoneria eliminando el paralelogramo longitudinal mediante la supresión del brazo longitudinal inferior y del rodamiento del pivote, haciendo que el extremo del brazo de suspensión desarrollara la función de pivote, pero se perdería la mvariabilidad del ángulo de avance.

Aunque se ha escogido la junta cardan de cruceta para permitir el desalmeamiento del eje de la rueda al producirse el giro de la dirección, hay mas tipos de juntas que pueden desarrollar correcta- mente dicha función, como es el caso de la junta de bolas, que es la que proporciona el funcionamiento mas suave. El motivo de esta elección es que es la solu¬ ción mas clasica y representativa.

El espacio que ocupa todo el tren es muy inferior al que ocuparía cualquier otro tren alterna¬ tivo.

Desaparecen prácticamente las piezas fabricadas por el procedimiento de conformado por deformación plástica, que requiere el uso de un tipo de maquinaria muy costoso.

Como complemento a la descripción que se esta efectuando se incorpora a continuación un modo de realización física, en el cual se cita brevemente el procedimiento de fabricación y ensamblaje de los elementos mas significativos de las versiones simplifi¬ cadas y estándar de esta invención.

La carcasa (1) de la figura 4 puede ser una

pieza de fundición adecuadamente mecanizada en su inte¬ rior.

Las tres carcasas que componen el brazo (7) de la figura 4 pueden ser también piezas de fundición mecanizadas interior y exteriormente, y la tapa (9) y simétrica de la figura 4 pueden ser piezas de fundición o forja mecanizadas.

Los ejes de la cadena cinemática de la figura 10 se pueden mecanizar en un torno y los piñones se pueden mecanizar directamente sobre ellos.

Los elementos (18) y (20) de la figura 5, que forman parte del sistema de frenos, pueden fabricarse en fundición y mecanizarse después.

Las pastillas de freno (16) y (17) de la figura 5 son convencionales, al igual que el disco de freno (15) y todas las tuercas y tornillos, que responden a las especificaciones técnicas del diseño y se fabrican según norma.

Los rodamientos y sus alojamientos son ele- mentos comerciales que responden a las especificaciones oe diseño y han de coincidir con las del fabricante.

El bloque muelle-amortiguador es convencional y se pueden añadir amortiguadores activos o emplear bloques hidroneumaticos y suspensiones activas y semiactivas .

La lubricación se realizara según convenga a las especificaciones de diseño, siendo frecuentemente por aceite, lo que obligaría a incorporar orificios de llenado y vaciado con sus tapones y arandelas en las carcasas que contienen rodamientos y piñones.

Las llantas y neumáticos pueden ser totalmen¬ te convencionales o diseñados a proposito para optimi-

zar el rendimiento del conjunto.

Con respecto a la versión estándar, ios elementos (88), (91), (93) y (94) se pueden fabricar en polímeros orgánicos, con la única condición de que aguanten las condiciones térmicas y los esfuerzos mecánicos impuestos por el caudal de aire de venti¬ lación.

Los elementos (66) y (67) de las figuras 16A, 17 y 18A-B, que son respectivamente el pivote y la mangueta de la dirección, pueden ser de fundición o forja y mecanizarse posteriormente.

La barras (68) y (69) de las figuras 17 y 18A-B, al igual que el resto de los elementos comer¬ ciales de la dirección, son convencionales y se fabrican por procedimientos habituales.

La invención puede ser utilizada en campos técnicos distintos como una aplicación complementaria, ya que la misma no se restringe a los vehículos familiares de tres filas de asientos con dimensiones compactas o a los vehículos industriales o extravía¬ nos, sino que se puede extender a cualquier tipo de vehículo dotado de tracción trasera, o incluso delan¬ tera en muchos casos, siendo particularmente inte ^¬ resante su incorporación en las grandes berlinas que están dotadas de grandes motores longitudinales debido a que simplifica mecánicamente el puente trasero y deja más espacio para los ocupantes y el maletero, así como su instalación en vehículos pesados debido a su gran robustez mecánica y a su geometría inalterable. Es especialmente interesante para construir camiones con suspensión independiente a todas y cada una de las ruedas sin perder mamobrabilidad m

renunciar a la tracción a todas las ruedas.

También es el complemento ideal de un vehí¬ culo con tracción delantera a partir del cual se quiere obtener una versión con tracción a las cuatro ruedas sin modificar excesivamente la configuración del puente trasero, y por supuesto de una forma económica. Es el caso de vehículos con puente trasero de geometría McPherson, en los cuales habría que reducir sensi¬ blemente el espacio del maletero para situar el dife- rencial en el lugar de la rueda de repuesto desplazando ésta de su lugar óptimo.

Este sistema o mecanismo de transmisión/sus- pensión/frenado es perfectamente compatible con ade¬ lantos tecnológicos como el ABS, SRS, FRD, DSC3, sus- pensiones semiactivas, suspensiones activas, etc., etc.

La invención puede ser utilizada también como el complemento ideal de la suspensión hidroneumática o hidroactiva de Citroen, donde se resolvería de forma elegante, económica y eficaz el problema de dotar de transmisión el puente trasero.

La combinación de la invención, en especial en su realización estándar, con sistemas de prevención del bloqueo de las ruedas durante los regímenes transi¬ torios de frenada da resultados excelentes. En vehículos industriales como grandes furgo¬ netas, camiones, autocares, cabezas tractoras, etc., etc., esta invención es probablemente la única posi¬ bilidad de dotarlos de forma segura, económica y fiable de suspensión independiente. El problema que presenta este tipo de vehí¬ culos para cambiar su transmisión por eje rígido, es su excesivo tonelaje, que no permite emplear sistemas de

suspensión que vayan en detrimento de la solidez y la fiabilidad de las soluciones mecánicas sencillas.

Con esta invención se consigue además aumen¬ tar la robustez y la invariabilidad de la geometría del conjunto de transmisión y tracción.

Eventualmente, se podrían combinar la versión simplificada y la estándar para crear la versión completa de la figura 14, que incorporaría dos discos de freno por rueda, uno interior en la posición de la versión simplificada y otro exterior en la posición estándar, de modo que el exterior sería el responsable de iniciar la frenada restringiendo a uno los dos grados de libertad de sendos mecanismos planetarios finales de transmisión, y el interior el responsable del desarrollo final de la frenada, de cuya combinación sería factible la aportación de una fuerza adicional para casos extremos, que suelen ser frecuentes en camiones grandes. También podría añadirse un electro- freno para aumentar la capacidad total de frenada. En el caso de los vehículos extraviarios, esta invención podría ser de extraordinaria utilidad por su robustez mecánica, ya que comenzando por los ve¬ hículos todo terreno, el uso de la invención permitiría dotarlos de una suspensión independiente más robusta incluso que la convencional de eje rígido y ballestas, al tiempo que más apta para el confort y la conducción precisa.

Empleando un sistema de altura variable po¬ dría conseguirse ajusfar la altura de la carrocería para los distintos usos de carretera y extraviario, y de este modo se podrían producir definitivamente vehículos todo terreno que en carretera se comportarían

enteramente como turismos, sin presentar ninguna de las desventajas propias de los todo terreno, y que en campo abierto estarían aún mejor dotados para la locomoción extraviaría que los todo terreno convencionales. Los vehículos anfibios también podrían bene¬ ficiarse del uso de la invención, la cual ofrece ademas de todas las ventajas citadas anteriormente para los vehículos todo terreno, la posibilidad de escamotear fácilmente las ruedas por encima del carenado hidro- dinámico inferior.

Pero la ventaja determinante que hace que esta invención sea idónea para este tipo de vehículos anfibios es el hecho de que el sellado de la trans¬ misión es perfecto y está a salvo de cualquier erosión debida a roces, golpes, accidentes o agentes corro¬ sivos.

Es decir, se podrían eliminar los problemas debidos a la corrosión del medio acuático, porque todas las partes sensibles estarían perfectamente selladas. Se comprende fácilmente la importancia de aislar dentro de un medio favorable el conjunto de ele¬ mentos mecánicos que trabajan sometidos a duras condi¬ ciones de fatiga, como los ejes de transmisión o sus engranajes . También sería un mecanismo dotado de elementos menos vulnerables, apto para funcionar en medios agresivos, y por otro lado el sistema mecánico ideal para hacer viable técnica y comercialmente el proyecto de un futuro turismo anfibio que pudiera alcanzar la popularidad de los todo terrenos actuales o incluso sustituirlos.

En la industria aeronáutica, la transmisión

final por mecanismo planetario de dos grados de libertad en sustitución de las juntas homocineticas podría ser también de utilidad para equipar los trenes de aterrizaje de algunos aviones con transmisiones no de potencia de tracción, sino de potencia de frenado, para proporcionar una capacidad de frenado adicional en condiciones criticas, y esto podría hacerse de una forma elegante y compacta sin ocupar espacio adicional. En la industria espacial seria de gran uti- lidad para equipar la transmisión de los vehículos de exploración lunares o de Marte, debido a que las condi¬ ciones del medio ambiente son especialmente extremas y asi se conseguirían velocidades mas altas y mejores adaptaciones a la orografía. En el campo de la robotica, esta invención ofrece la posibilidad de fabricar brazos articulados capaces de transmitir elevadas potencias mecánicas a través de su interior, y jugando con los dos grados de libertad que ofrece la transmisión sin juntas homo- eméticas y añadiendo eventualmente alguno mas, se podrían fabricar, por ejemplo, robots de mecanizado que podrían operar en lugares inaccesibles para la tec¬ nología actual, flexibilizando y abaratando sus costes de operación. El sistema de la invención puede aplicarse también a vehículos ferroviarios, tal como se desprende de la figura 15 de los dibujos.

Por ultimo, y de una forma sucinta, se va a incorporar en esta memoria una descripción del funcionamiento que contempla las novedades relativas a la invención, sensiblemente mas explícita y clara, siguiendo la transmisión de potencia que entra en el

diferencial y se transmite al suelo gracias a las ruedas .

La carcasa (1) de la figura 4 y la carcasa (70) de la figura 11 son, en cada caso, la bancada del puente que integra los subsistemas de transmisión, suspensión y frenado, y su acoplamiento a la carrocería se puede realizar de múltiples maneras, siendo una de ellas la escogida tanto para la versión estándar y la completa como para la versión simplificada, consis- tiendo en cuatro alojamientos circulares, dos en cada extremo, para cuatro silentblocks, que están sujetos directamente a la estructura del vehículo como puede apreciarse en las figuras 1 y 2.

La potencia entra por el eje de ataque del diferencial, cuyo final es el piñón de ataque del diferencial, que engrana con la corona del bloque del diferencial, según se observa en las figuras 3 y 11.

Dicho diferencial distribuye la potencia a los ejes (103) de la figura 11, que son a su vez los ejes de entrada de los mecanismos planetarios (76) de dos grados de libertad de la figura 12, que transmiten a su vez la potencia a las ruedas al tiempo que actúan como brazos oscilantes de suspensión y elementos de anclaje de los ejes de las ruedas. El funcionamiento del sistema de frenada es otra de las novedades importantes, sobre todo en la versión o realización estándar, donde sus elementos son parte del mecanismo planetario que finaliza la cadena cinemática de cada una de las ruedas . En la citada versión o realización, el proceso de frenada se desarrolla en las etapas que se describen a continuación.

Cuando el sistema hidráulico manda presión a los cilindros de frenada de las ruedas traseras, en virtud del principio de Pascal, la presión máxima de las pastillas sobre el disco se adquiere de forma casi instantánea.

No obstante, la máxima adherencia entre las pastillas y el disco no se produce instantáneamente, sino de forma progresiva no lineal, de manera que durante los primeros milisegundos comienza a perder inercia el disco de freno transformándose en un conmutador mecánico que al final del régimen transitorio reducirá a uno los dos grados de libertad del mecanismo planetario de cada rueda.

Este proceso aun no se traduce en una deceleración de la rueda, sino en una conversión paulatina del movimiento de rotación de la rueda en un movimiento de traslación del brazo de suspensión en dirección al suelo, que al tropezar con el, elevara el valor de la carga estática que soporta la rueda. Es decir, durante la primera fase del régimen transitorio, la potencia de frenada que se confiere al puente trasero no se invierte en frenar el coche, sino en aumentar el agarre que existe entre el neumático y la calzada. Cuando el agarre es máximo, momento en el que se estara por encima del limite físico que impondría la adherencia de la calzada si la rueda tuviera solo la carga estática propia del estado de carga del vehículo, entonces es cuando el brazo de suspensión alcanza su posición de equilibrio y quedan reducidos a uno los dos grados de libertad del sistema planetario de la rueda en cuestión, siendo este el momento en el que la

potencia restante que suministra el sistema de frenos se empieza a invertir en frenar el vehículo.

Ciertamente, comenzara a frenar antes la rueda que tenga mayor adherencia a la calzada, mientras que la rueda que tenga menor adherencia tardara mas en empezar a frenar y frenara menos, pero alcanzara, en cualquier caso, un mayor agarre al suelo que el agarre que le correspondería en las condiciones iniciales de adherencia y carga. En el caso de frenada en curva, se cargara mas la rueda exterior contribuyendo a mantener la horizontalidad del vehículo durante todo el proceso de frenada, y de este modo, se podran corregir de forma espontanea las eventuales tendencias sobreviradoras que pudiera presentar el vehículo durante la frenada.

Ademas del sistema mecánico de frenada por accionamiento hidráulico descrito, podría incluirse un dispositivo eléctrico de frenada adicional del tipo que se usa en los camiones pesados, si fuera necesario. No se considera necesario hacer mas extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.

Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación, siem¬ pre y cuando ello no suponga una alteración a la esen- cialidad del invento.

Los términos en que se ha descrito esta memoria deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.