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CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona de manera general con el campo de la mecánica y el campo de la electricidad en lo general; en lo referente a vehículos y sus sistemas motrices. Más específicamente se refiere a un vehículo tipo carruaje, adaptado y configurado para moverse mediante un sistema motriz y dirección propios para no depender de tiro con fuerza animal.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es de todos conocido, que los carruajes son vehículos tirados por animales, comúnmente caballos y que a pesar de la aparición de vehículos automotores hace más de 130 años y su gran avance tecnológico, no han dejado de existir. A la fecha se siguen fabricando y usando con propósitos principalmente turísticos. Sin embargo, esta alternativa de transporte turístico ha provocado grandes polémicas al considerarse como una forma de maltrato y explotación animal, al someter a los caballos a largos periodos de actividad tirando los vehículos por largos caminos, pendientes y sobre asfalto, que ocasionan grandes daños a los animales; aunado a la contaminación ambiental provocada por el excremento de los caballos que quedan esparcidos por las avenidas de las rutas que recorren, lo que implica focos de infección para los habitantes y turistas de las zonas.

Los carruajes cuentan con un sistema de una quinta rueda en el eje frontal para que el carruaje pueda ser guiado por el caballo.

El reto principa! de la presente invención fue como hacer de un vehículo tirado por caballos, un vehículo automotor, es decir un vehículo con tracción y dirección propia, pero manteniendo el atractivo estético, el paseo silencioso y la simplicidad en la operación de éste.

Los principales problemas que se resolvieron fueron: adaptar un sistema de tracción al carruaje de una manera práctica, de bajo mantenimiento y estético; modificar el sistema de dirección ya sea añadiendo una columna de dirección para comandar la quinta rueda, o modificando el eje frontal con un sistema de dirección automotriz; adaptación de los frenos; la incorporación de un sistema de aislamiento de vibraciones entre los componentes estructurales del vehículo para hacer más placentero el recorrido y a! mismo tiempo proteger la estructura y componentes de las vibraciones generadas por el rodado.

Se realizó una búsqueda para determinar el estado de la técnica más cercano, encontrándose los siguientes documentos:

Se encontró la solicitud de patente mexicana PA/a/2002/007532 de Paul Jared Padi et. al. del 05 de agosto del 2002 que revela un vehículo montable para niños, que comprende: una sección de carruaje que incluye una región de pasajero con un asiento ajustado a tamaño para recibir a un niño y que incluye una o más ruedas posteriores; una sección en forma de caballo que se extiende hacia delante de la sección del carruaje y que comprende: una porción posterior de caballo acoplada a la sección de carruaje, una porción frontal de caballo que tiene una porción de cabeza y un par de porciones frontales de pata que definen un montaje de horquilla adaptado para recibir rotablemente un montaje de rueda frontal entre las regiones opuestas de las porciones frontales de pata en donde la porción frontal de caballo esta acoplada pivotablemente a la porción posterior de caballo, y un montaje de rueda frontal acoplado al montaje de horquilla y adaptado para colocar y soportar la porción frontal de caballo por arriba de una superficie del suelo, en donde el montaje de rueda frontal incluye al menos una rueda frontal acoplada a un eje que se extiende entre las porciones frontales de pata, tal que al menos una rueda frontal es girable con relación a las porciones frontales de pata; y un montaje de accionamiento que tiene un montaje de motor que incluye al menos un motor energizado por batería, adaptado para accionar al menos una de las ruedas.

Sin embargo, un vehículo montable para niños que no comprende una conformación estructural, ni los mismos componentes, disposición y función que los elementos de nuestra invención, no es autónomo y no comprende los sistemas motrices, de dirección y suspensión. Se ubicó el documento EP3287339 de Wührmann Heiko del 21 de agosto de 2015, que revelan carro con un chasis (20), un cuerpo (40), una barra de tiro (21) y al menos un par (P) en ruedas (1, 2) dispuestas en el chasis (20), en un ancho de vía (S) separados entre si. Según la invención, se establece que cada rueda (1, 2) está montada de manera giratoria en un manillar respectivo (23) que está montado de manera pivotante en el chasis (20) alrededor de un eje vertical respectivo (H1), de modo que cada rueda (1,2) para el transporte del carro desde a la dirección de desplazamiento (F) orientado hacia la primera posición en una dirección transversal a la dirección de desplazamiento (F) muestra que la segunda posición es pivotante.

La invención está dirigida a un carro uniaxial tirado por caballos con un chasis retráctil, que se puede acomodar en el compartimento libre al lado de un caballo en un remolque de dos caballos. En donde ambas horquillas de rueda, incluidas las ruedas, puedan pivotar alrededor de ejes de pivote dispuestos longitudinalmente por debajo o sobre el piso del carro. Y tiene el propósito de que aun carro genérico se le reduzca el ancho de la pista de las ruedas para poder transportarlo, con esta configuración, el ancho del carro se puede reducir para el transporte, por lo que su espacio es tan pequeño que se pueden acomodar en un compartimiento de un remolque para caballos. Además, se caracteriza por el hecho de que el ancho de la pista de las ruedas para transportar el carro se reduce en tamaño. Sin embargo, este documento no revela que el carruaje se pueda reconfigurar y acondicionar para eliminar la necesidad del uso de caballos de tiro para su desplazamiento. Ante la necesidad de contar con un vehículo tipo carruaje que prescindiera del uso de tracción animal, pero que siguiera siendo silencioso, cómodo, cero emisiones y que además mantuviera el aspecto de carruaje antiguo para deleite de las personas, fue que se desarrolló la presente invención.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN

La invención tiene como objetivo principal hacer disponible un vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y de dirección propios, que permita eliminar el caballo como la fuente de tracción y dirección del vehículo, haciéndolo de una forma sencilla, práctica y estética.

Otro objetivo de la invención es proveer un vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y de dirección propios que requiera de pocos componentes que permitan su movimiento y desplazamiento sin consumo de combustibles fósiles y que además sea más económico de operar, más silencioso, seguro y de menor mantenimiento.

Otro objetivo de la invención es proveer un vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y de dirección propios que permita un vehículo silencioso, cómodo, cero emisiones y que además mantenga un aspecto de carruaje antiguo para deleite y nostalgia de las personas. Y todas aquellas cualidades y objetivos que se harán aparentes al realizar una descripción general y detallada de la presente invención apoyados en las modalidades ilustradas.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL INVENTO

De manera general la invención se refiere a un carruaje motorizado con los componentes propios de un carruaje, conformado por el chasis con su diseño de compartimiento, asientos y toldo, sus grandes ruedas que incorporan sistemas que le permiten prescindir del animal para desplazarse y dirigirse por un conductor. El movimiento lineal se logra con la conversión del movimiento rotativo de un motor eléctrico de tracción y transmitiéndolo por una serie de engranes y conexiones a una o varias ruedas traseras las cuales convierten el movimiento rotativo en movimiento lineal. Esto se logra con la incorporación de un sistema de tracción eléctrico que se compone principalmente de un motor eléctrico de tracción montado en un eje trasero integral: el motor genera movimiento rotativo en ambas direcciones, este movimiento rotativo se transfiere a una serie de engranes tipo diferencial vía una caja reductora montada en el mismo eje trasero, la cual sirve para multiplicar el torque del motor en un factor X. La cubierta de la caja reductora sirve como elemento estructural para fijar y unir el motor eléctrico de tracción al cuerpo de dicho eje trasero integral. El diferencial incorporado transfiere de manera equitativa y no equitativa el movimiento rotativo a través de las flechas del eje trasero integral hacia ambos extremos de este. En los extremos del eje trasero integral se cuenta con el sistema de frenos traseros integrados para una o ambas ruedas, ya sean frenos de disco o de tambor, hidráulicos, de chicote o electromecánicos.

Esto para lograr reducir la velocidad del vehículo de manera deliberada por medio de la fricción y bajo la acción deliberada del conductor. La masa del sistema de frenos traseros incluye el sistema de montaje para el rin y la rueda, por medio de uno o varios birlos o pernos y el eje incluye próximo a la masa una cama para la fijar la suspensión. Dicho motor eléctrico de tracción montado en el eje trasero integral, requiere de un controlador y/o inversor. Dicho componente controla el accionamiento o paro del motor y es alimentado desde al menos una batería recargable que se puede recargar mediante el uso de un cargador interno o externo. Estos componentes dispuestos en el chasis], se cuenta con un pedal acelerador y el sistema de frenado para frenos delanteros del eje delantero y frenos traseros en el eje trasero integral, accionados por un pedal de freno.

Dicha batería es una fuente o sistema de almacenamiento de energía, en este caso de Corriente Directa (DC) y a un determinado voltaje X. Cuenta con un interruptor corta corriente (MSD) en algún punto intermedio de las celdas o módulos que la componen con la intención de cortar la corriente y el voltaje, por seguridad durante mantenimiento o almacenamiento. Puede contener un sistema de precarga para conectar con el resto de los componentes y un BMS (Battery Management System) para el monitoreo y comunicación de ésta. La batería está conectada al Inversor y al DC/DC de manera directa con un fusible y/o interruptor entre estos elementos por seguridad. La función del controlador es la de controlar las funciones del motor, determina las RPM, torque; asi como aceleración y el frenado regenerativo; además convierte la energía al formato necesario del motor en este caso aunque no exclusivo, de DC a AC trifásica. El acelerador es un dispositivo electrónico que convierte la velocidad y torque deseados por el conductor en señales para que el controlador provea la energía al motor. El selector de velocidad ó adelante/parada/retroceso [Forward Stop Reverse (FSR)], manda la instrucción al controlador que determina el sentido de giro del motor para avanzar, retroceder o frenar. El componente DC-DC es un (Stepdown) transformador-reductor de corriente de determinado voltaje X a voltaje Y, con el fin de poder proveer de energía para los sistemas auxiliares como luces, estéreo, cargadores para celular, etc. que normalmente trabajan en 12v o 24v. La “Llave Encendido/Apagado" es un componente que manda la señal de encendido al controlador para saber si este puede o no proveer de energía al motor y/o a otros componentes como el DC/DC.

El cargador integrado “On-board", es una fuente de poder que recarga de energía eléctrica al banco de baterías cuando es necesario. Este puede o no incluir un inversor de voltaje X en AC o DC a voltaje Y en DC para las baterías. El sistema puede incluir una conexión para un cargador externo. El motor es el elemento que provee la tracción y movimiento al vehículo, en donde el movimiento rotativo del motor se transfiere a las ruedas del vehículo por medio de una serie de engranajes y componentes mostrados en otro diagrama.

La unión del eje trasero integral y del eje delantero al chasis puede realizarse de diferentes maneras, en este caso se muestra la unión por medio de la suspensión, la cual por un extremo se sujeta al eje trasero integral y al eje delantero usando una típica cama de suspensión entre éstos y por el lado contrario al chasis o cualquier otra estructura rígida o flexible que posteriormente se integre al chasis.

En el caso donde el torque ejercido sea demasiado para el punto de unión, se puede agregar un elemento tensor que sujeta el eje trasero integral con el chasis y que es una pieza estructural rígida cuya función es mantener al eje trasero integral en un punto específico con respecto a los ejes XZ. Por un lado, se sujeta al chasis y por el otro lado se sujeta al eje trasero integral. El único movimiento que tiene "libre" es girando en el eje Z, lo que permite al eje subir y bajar junto con la suspensión, pero impide que éste se gire en el caso de que por ejemplo la rueda de un lado caiga en un bache y el eje quisiera girar al "quedarse una rueda atrás" (limita el giro en el eje Y).

La dirección del vehículo se logra integrando el sistema de dirección del eje delantero del carruaje a un volante por medio de una columna de dirección y los mecanismos necesarios para lograr que el conductor pueda determinar la dirección de vehículo.

La dirección puede tener diversas modalidades, por ejemplo, usando el antiguo diseño de quinta rueda, o utilizando el sistema de eje rígido con doble eje en los extremos. Ambos conectados a un mecanismo y una columna de dirección y al volante.

Para comprender mejor las características de la presente invención se acompaña a la presente descripción, como parte integrante de la misma, los dibujos con carácter ilustrativo más no limitativo, que se describen a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra una vista en perspectiva convencional del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios. La figura 2 muestra una vista lateral en corte del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva inferior del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios.

La figura 4 ilustra un explosionado de una vista en perspectiva inferior del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios, explosionando el sistema motriz.

La figura 5 muestra una vista superior del eje integral del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios. La figura 6 ilustra una vista lateral del sistema de suspensión, integrado al eje integral y tensores del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios.

La figura 7 muestra una vista superior de una modalidad del sistema de dirección del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios.

La figura 8 muestra una vista superior de otra modalidad del sistema de dirección del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios.

La figura 9 muestra un diagrama esquemático simplificado del sistema de tracción eléctrico para el vehículo tipo carruaje.

Para una mejor comprensión del invento, se pasará a hacer la descripción detallada de alguna de las modalidades del mismo, mostrada en los dibujos que con fines Ilustrativos mas no limitativos se anexan a la presente descripción.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL INVENTO

Los detalles característicos del vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz y dirección propios, se muestran claramente en la siguiente descripción y en los dibujos ilustrativos que se anexan, sirviendo los mismos signos de referencia para señalar las mismas partes.

Haciendo referencia a las figuras 1 a 5, el vehículo tipo carruaje que incorpora sistemas que le permiten prescindir del animal para desplazarse y dirigirse por un operario, consta de un chasis (1), un par de ruedas delanteras (2a), un par de ruedas traseras (2b), sus asientos (3, 4 y 5). El movimiento lineal se logra con la conversión del movimiento rotativo de un motor eléctrico de tracción (6) y transmitiéndolo por una serie de engranes y conexiones a las ruedas traseras (2b). La locomoción del vehículo, se logra con la incorporación de un sistema de tracción eléctrico que se compone principalmente por dicho motor eléctrico de tracción (6) montado en un eje trasero integral (7) que aloja flechas giratorias (no mostradas) en cuyos extremos se montan las ruedas traseras (2b); dicho motor eléctrico de tracción (6) genera movimiento rotativo en ambas direcciones; éste movimiento rotativo se transfiere a los engranes de un diferencial (8) vía una caja reductora (9) la cual sirve para multiplicar el torque del motor en un factor X. La cubierta de la caja reductora (9) sirve también para fijar y unir el motor eléctrico de tracción (6) al cuerpo del eje trasero integral (7).

El diferencial (8) Incorporado transfiere de manera equitativa y no equitativa el movimiento rotativo a través de las flechas (no mostradas) del eje trasero integral (7) hacia ambos extremos de este. En los extremos del eje trasero integral (7) se cuenta con un sistema de frenos traseros (10) Integrado para una o ambas ruedas traseras (2b) ya sean frenos de disco o de tambor, hidráulicos, de chicote o electromecánicos. Esto para lograr reducir la velocidad del vehículo de manera deliberada por medio de la fricción.

La masa del sistema de frenos traseros (10) incluye el sistema de montaje para el rin y la rueda, por medio de uno o varios birlos o pernos (11) y el eje trasero integral (7) incluye próximo a la masa una cama (12) para muelles de suspensión (13, ver figura 6) que también descansan en una segunda cama (12a) apoyada en el chasis (1).

En el caso donde el torque ejercido sea demasiado para el punto de unión, se puede agregar un elemento tensor (7a) que sujeta el eje trasero integral (7) con el chasis (1) que es una pieza estructural rígida cuya función es mantener al eje trasero integral en un punto específico con respecto a los ejes XYZ. Por un lado, se sujeta al chasis (1) y por el otro lado se sujeta al eje trasero integral (7). El único movimiento que tiene "libre" es girando en el eje Z, lo que permite al eje subir y bajar junto con la suspensión, pero impide que éste se gire en el caso de que por ejemplo la rueda de un lado caiga en un bache y el eje quisiera girar al "quedarse una rueda atrás" (limita giro en el eje Y).

De acuerdo con la figura 9, dicho motor eléctrico de tracción (6) requiere de un controlador (14) que controla el accionamiento o paro que es alimentado desde al menos una batería recargable (15) que se puede recargar mediante el uso de un cargador interno (16), ó externo conectado mediante un conector de carga (17) y un controlador de carga (18) que monitorea y controla el proceso.

Dicha batería (15) es una fuente o sistema de almacenamiento de energía en este caso DC. Cuenta con un interruptor corta corriente (MSD) (20) en algún punto intermedio de las celdas o módulos que la componen con la intención de cortar la corriente y el voltaje. La batería recargable (15) está conectada a un Inversor y al DC/DC (21) de manera directa con un fusible (21a) y/o interruptor entre estos elementos por seguridad. La función del controlador (14) es la de controlar las funciones del motor eléctrico de tracción (6), determina las RPM, torque, asi como aceleración y frenado; además convierte la energía al formato necesario del motor eléctrico de tracción (6) en este caso, aunque no exclusivo, de DC a AC trifásica. El acelerador (19) es un dispositivo electrónico que convierte la velocidad y torque deseados por el conductor en señales para que el controlador (14) provea la energía al motor eléctrico de tracción (6). El selector adelante/parada/retroceso [Forward Stop Reverse (FSR)] (22), manda la instrucción al controlador que determina el sentido de giro del motor eléctrico de tracción (6) para avanzar, retroceder o frenar.

El componente DC-DC (21) es un transformador-reductor de corriente de determinado voltaje X a voltaje Y con el fin de poder proveer de energía para los sistemas auxiliares (23, 24) como luces, estéreo, cargadores para celular, etc. que normalmente trabajan en 12 o 24v. La "Llave Encendido/Apagado” (25) es un componente que manda la señal al controlador para saber si éste puede o no proveer de energía al motor y/o a otros componentes como el DC/DC (21).

El cargador (16) integrado“On-board", es una fuente de poder que recarga de energía la batería recargable (15) o el banco de baterías cuando es necesario. Éste puede o no incluir un inversor de voltaje X en AC o DC a voltaje Y en DC para las baterías. El motor eléctrico de tracción (6) es el elemento que provee la tracción y movimiento al vehículo, en donde el movimiento rotativo del motor se transfiere a las ruedas traseras (2b) del vehículo por medio de una serie de engranajes y componentes mostrados en otro diagrama.

Con referencia a la figura 7 el vehículo tipo carruaje adaptado con sistema motriz; para la dirección del vehículo cuenta con un sistema de quinta rueda. En este diagrama se muestra un sistema de giro de un eje vertical para el eje horizontal delantero (26) en cuyos extremos se fijan las ruedas delanteras (2a). Dicho sistema de dirección adaptado al vehículo tipo carruaje, transmite el giro en el sentido deseado en un volante (27) a través de la columna de dirección hacia una caja reductora tipo cremallera (35) o un brazo Ritman (28), estando montado en la estructura del chasis (1); estos a su vez transmiten la fuerza y vector por medio de barras interconectadas (29, 30) a un punto estructuralmente unido al eje de giro (no mostrado) de la quinta rueda (31) fija en el eje horizontal delantero (26). La quinta rueda (31) y el eje vertical de giro (no mostrado) permiten un radio de movimiento de X grados al eje horizontal delantero para poder dar dirección al vehículo.

En la figura 8 se muestra el sistema de dirección con dos ejes de giro vertical, el cual constan de un eje rígido delantero (32) unido articuladamente en sus extremos a mangos de dirección (33) en los que se fijan las ruedas delanteras (2a) y que comprenden un brazo angulado en cuyos extremos se fijan articuladamente brazos de dirección (34) acoplados a una cremallera (35) o brazo Ritman (35) donde se monta una columna de dirección con volante (36). El eje rígido delantero (32) va unido al chasis (1) de manera directa por medio de la suspensión .

El invento ha sido descrito suficientemente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente invención. Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la técnica que compete el presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud, sin embargo, si para la aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura del mismo, se requiere de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención.