BR102012006479A2

BR102012006479A2 - Sistema de direção assistida para transferir o torque para uma engrenagem do setor

Info

Publication number: BR102012006479A2
Application number: BR102012006479-0A
Authority: BR
Inventors: Miroslaw Zaloga; George E Doerr; Christopher J Mielke; Scott R Kloess; Mauro Pacheco Escobedo
Original assignee: Gm Global Tech Operations Inc
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-11-05
Also published as: US8567554B2; CN102689650A; DE102012204376A1; US20120241243A1; CN102689650B

Abstract

SISTEMA DE DIREÇÃO ASSISTIDA PARA TRANSFERIR O TORQUE PARA UMA ENGRENAGEM DO SETOR. Um sistema de direção assistida para transferida torque para uma engrenagem de setor inclui um primeiro parafuso de esferas e uma primeira porca de esferas circunscrevendo o primeiro o primeiro parafuso de esferas. A primeira porca de esferas está em comunicação para transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera e é engrenada ou encaixada com a engrenagem de setor para a transferência de torque com isto. Um motor elétrico é configurado para fornecer seleticamente torque para a engrenagem de setor por meio de uma primeira porca de esferas.

Description

"SISTEMA DE DIREÇÃO ASSISTIDA PARA TRANSFERIR O TORQUE PARA UMA ENGRENAGEM DO SETOR" Campo técnico

Esta invenção se refere a sistemas de direção assistida com esferas recirculantes para veículos. Fundamentos

Os veículos utilizam um sistema de direção para comunicar as modificações comandadas, por exemplo, por meio de um volante, na direção ou curso a partir do motorista para as rodas direcionáveis do veículo, freqüentemente as rodas frontais. Os sistemas de direção assistida ajudam o condutor do veículo na direção, acrescentando potência àquela provida pelo condutor e reduzindo o esforço necessário para girar o volante manualmente. Sumário

Um sistema de direção assistida para transferir o torque para uma engrenagem de um setor é provido. O sistema de direção assistida inclui um primeiro parafuso de esferas circunscrevendo o primeiro parafuso de esferas. A primeira porca de esferas está em comunicação para transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas por meio de uma pluralidade de rolamentos esféricos. A primeira porca de esferas está também engrenada com a engrenagem do setor para transferência de torque por meio disto. Um motor elétrico é configurado para fornecer seletivamente torque à engrenagem do setor por meio da primeira porca de esferas. O sistema de direção assistida pode incluir uma unidade de acionamento disposta entre o motor elétrico e a primeira porca de esferas, de forma que a unidade de acionamento facilita a transferência de torque entre o motor elétrico e a primeira porca de esferas.

As características e vantagens acima e outras características e vantagens da presente invenção são prontamente aparentes a partir da descrição detalhada a seguir de alguns dos melhores modos de realização e de outros mais para levar a efeito a invenção, conforme definida nas reivindicações anexas, quando tomada em conexão com os desenhos anexos. Descrição resumida dos desenhos

Figura 1 é uma vista esquemática isométrica de um sistema de direção assistida com esfera recirculante para um veículo.

Figura 2 é uma vista transversal parcial isométrica e

esquemática de um mecanismo de esfera recirculante que pode ser utilizado com sistemas de direção assistida como o mostrado na Figura 1 e com outros, mostrando um motor elétrico montado no lado dianteiro do mecanismo de esfera recirculante.

Figura 3 é uma vista transversal parcial isométrica e

esquemática de um mecanismo de esfera recirculante que pode ser utilizado como sistema de direção assistida similares ao mostrado na Figura 1, mostrando um motor elétrico montado em um lado traseiro, ou de entrada de eixo input do mecanismo de esfera recirculante.

Figura 4 é uma vista transversal parcial isométrica e

esquemática de um mecanismo de esfera recirculante elétrico que pode ser utilizado com sistemas de direção assistida similares ao mostrado na Figura 1, mostrando a transferência de potência para o mecanismo de esfera recirculante, por meio de um segundo parafuso de esferas.

Figura 5 é uma vista transversal parcial isométrica e

esquemática de um mecanismo de esfera recirculante que pode ser utilizado com os sistemas de direção assistida similares ao mostrado na Figura 1, mostrando a transferência de potência para o mecanismo de esfera recirculante por meio de uma segunda porca de esferas.

Descrição detalhada

Tendo por referência os desenhos, nos quais os números de referência iguais correspondem a componentes iguais ou similares, sempre que possível, ao longo das várias figuras é mostrado na Figura 1 um diagrama esquemático de um sistema de direção assistida com esfera recirculante 10 para um veículo (cujas partes remanescentes não estão mostradas). A Figura 1 mostra alguns dos componentes primários do sistema de direção 10, que pode ficar localizado na direção da frente do veículo. Características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 1.

Embora a presente invenção seja descrita em detalhe no que diz respeito às aplicações automotivas, os especialistas na técnica vão reconhecer a aplicabilidade mais ampla da invenção. Os que são especialistas comuns na técnica vão reconhecer que termos como "acima", "abaixo", "para cima", "para baixo", etc. são utilizados descritivamente para as figuras, e, não representam limitações ao escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

O sistema de direção 10 transfere a rotação e o torque de um volante 12 para um braço pitman 14 (parcialmente bloqueado na vista) o qual move uma haste retransmissora 16. As rodas (não mostradas) do veículo são giradas por meio do movimento da haste retransmissora 16. Uma coluna de direção 18 é afixada ao volante 12, e inclui várias ligações, sensor, interruptores e acessórios. O volante 12 mostrado é apenas ilustrativo e outros tipos de dispositivos de direção podem ser utilizados com o sistema de direção 10. Um mecanismo de esfera recirculante 20, cujos exemplos serão aqui descritos em maiores detalhes, transfere o torque do volante 12 para o braço pitman 14.

No sistema de direção 10 mostrado na Figura 1, o volante 12 opera como um membro de entrada. Sinais de entrada, sob a forma de torque e movimento rotativo, são imputados ao volante 12 pelo operador ou condutor do veículo. As rodas dianteiras do veículo são membros de saída no sistema de direção 10 mostrado na Figura 1. Desta forma, o mecanismo de esfera recirculante 20 é um intermediário entre a entrada a partir do volante 12 e da saída para o braço pitman 14 e as rodas. Outros membros de entrada e de saída podem ser utilizados com o sistema de direção IOeo mecanismo de esfera recirculante 20. Por exemplo, e sem limitações, o mecanismo de esfera recirculante 20 pode receber sinais de entrada a partir de um sistema de direção-por-fio que não está diretamente conectado com o volante 12, e neste caso, o membro de entrada pode ser um solenoide, um pequeno mecanismo elétrico, e a coluna de direção pode ser removida ou encurtada. Além do mais, o braço pitman 14 e as hastes retransmissoras 16 podem ser ligadas com as rodas traseiras (não mostradas) do veículo.

Para aumentar seletivamente o torque transferido a partir do volante 12 pelo operador do veículo, o sistema de direção 10 também inclui um mecanismo elétrico ou motor elétrico 22. O mecanismo de esfera recirculante 20 também transfere torque e potência do motor elétrico 22 para o braço pitman 14 e combina o torque de ambos o volante 12 e o motor elétrico 22 para movimentar o baço pitman 3 a haste retransmissora 16. O torque e a rotação do volante 12 são transferidos para um eixo de entrada 24 do mecanismo de esfera recirculante 20.

O sistema de direção 10 é caracterizado pela falta de um mecanismo de impulsão sobre a coluna de direção 18 disposta entre o volante 12 e o eixo de entrada 24 (com vista parcialmente bloqueada), de forma que o sistema de direção 10 não inclui assistência à coluna. Além do mais o mecanismo de esfera recirculante 20 não inclui uma impulsão hidráulica ou uma assistência hidráulica. A quantidade de torque e de potência fornecida pelo mecanismo elétrico 22 pode ser modificada com base nas condições de direção do veículo.

O sistema de direção 10 pode incluir um controlador ou um

sistema de controle (não mostrado). O sistema de controle pode incluir um ou mais componentes com um meio de armazenamento e uma quantidade adequada de memória programável, que é capaz de armazenar e executar um ou mais algoritmos ou métodos para realizar o controle do sistema de direção 10, e, possivelmente, outros componentes do veículo. O sistema de controle está em comunicação com, pelo menos, um motor elétrico 22 e com o eixo de entrada 24. O sistema de controle pode estar em comunicação com vários sensores de sistemas de comunicação do veículo. Cada componente do sistema de controle pode incluir uma arquitetura de controle distribuída, por exemplo, uma unidade de controle eletrônico com base em microprocessador (ECU). Módulos ou processadores adicionais podem estar presentes no sistema de controle.

Tendo por referência, agora, a Figura 2, e com referência continuada à Figura 1, é mostrado um mecanismo de esferas recirculantes 220 que pode ser utilizado com sistemas de direção assistida, como o sistema de direção 10 mostrado na |Figura 1. A Figura 2 mostra, de modo geral, uma vista de cima do mecanismo de esfera recirculante 220. As características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 2.

O mecanismo de esfera recirculante 220 combina o torque do volante (não mostrado), ou outro membro de entrada, e um motor elétrico 222, e transfere o torque para/de um braço pitman 214. Um eixo de entrada 224 é operacionalmente conectado ao volante, por exemplo, por meio de uma coluna de direção e ligação (não mostrada) e é portado dentro do alojamento 225. O eixo de entrada 224 pode estar conectado com outros membros de entrada. Porções do alojamento 225 foram removidas ou seccionadas para ilustrar melhor os trabalhos do mecanismo de esfera recirculante 220. O alojamento 225 (e outras configurações de alojamento mostradas) é apenas ilustrativo e pode assumir formas diferentes daquelas mostradas nas figuras.

O eixo de entrada 224 possui um primeiro parafuso de esferas 226 formado em uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 226 mostrado é formado como um membro integral de peça única com o eixo de entrada 224. O alojamento 225 pode ser formado em mais do que uma peça e inclui várias vedações e rolamentos para facilitar o movimento dos componentes do mecanismo de esfera recirculante 220.

Uma primeira porca de esferas 228 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 226 e fica em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 226 e com a primeira porca de esferas 228. O alojamento 225 circunda a primeira porca de esferas 228 e direciona o movimento da mesma de forma que a primeira porca de esferas 228 deslize, mas não gire, dentro do alojamento 225. A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 224 e o primeiro parafuso de esferas 228 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas 226 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 228 e provoca um movimento linear (para a esquerda e para a direita, conforme visualizado na Figura 2) da primeira porca de esferas 228.

A primeira porca de esferas 228 está engrenada com uma engrenagem de setor 232 para a transferência do torque com isto. A engrenagem de setor 232 é rigidamente afixada, por exemplo, por meio de uma conexão chavetada ao braço pitman 214 e pode ser carregada ou sustentada pelo alojamento 225 ou por outra estrutura. Desta forma, o movimento linear da primeira porca de esferas 232 provoca a rotação da engrenagem de setor 232, de forma que o movimento do volante resulta no movimento da engrenagem de setor 232 e do braço pitman 214.

O mecanismo de esfera recirculante 220 inclui um ou mais sensores 234 configurados para determinar o torque no eixo de entrada 224. Os sensores 234 monitoram o torque e o deslocamento do eixo de entrada 224, a partir das entradas do operador para o volante ou outro dispositivo de controle. Os sensores 234 também monitoram o torque reativo transferido para o eixo de entrada 224 pelas rodas do veículo. Os sensores 224 são mostrados apenas esquematicamente e podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos. Além do mais, os sensores 234 podem estar em comunicação com um ou mais sistemas de controle (não mostrados) para processar os sinais ou comandos a partir dos sensores 234.

O motor elétrico 222 é configurado para fornecer seletivamente o torque para a engrenagem de setor 232 por meio do mecanismo de esfera recirculante 220. A quantidade de torque enviada pelo motor elétrico 222 pode ser enviado de forma variável com base, em parte, nos sinais a partir dos sensores 234, o sistema de controle, ou outros componentes e sensores. Além do mais, o motor elétrico 222 pode ser controlado para utilização com outros sistemas do veículo, inclusive, mas não limitados ao controle de estabilidade eletrônico, assistência no estacionamento e na pista de partida. Na direção da roda traseira ou nas configurações de direção por fio, os sensores 234 podem monitorar diretamente o volante, o qual não pode ser mecanicamente ligado ao eixo de entrada 224.

Uma unidade de acionamento 236 é disposta entre o motor elétrico 222 e a primeira porca de esferas 228 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 222 e a engrenagem de setor 232. Porções da unidade de acionamento 236 foram removidas ou colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 236. Na configuração mostrada na Figura 2, a unidade de acionamento 236 é acionada por uma engrenagem helicoidal 238. A unidade de acionamento 236 é diretamente conectada com e atua sobre o primeiro parafuso de esferas 226 na extremidade do alojamento 225 oposta a do eixo de entrada 224 - o lado afrente, em relação à direção afrente do deslocamento para o veículo. O primeiro parafuso de esferas 226, então, transfere o torque para a primeira porca de esferas 228. Desta forma, o motor elétrico 222 impulsiona o torque e a potência entregues para a engrenagem de setor 232 e para as rodas do veículo.

Outras configurações da unidade de acionamento 236, algumas das quais são aqui discutidas, podem ser utilizadas com o mecanismo de esfera recirculante 220. Por exemplo, e sem limitações, a unidade de acionamento 236 pode ser acionada por uma corrente ou correia ao invés de por uma engrenagem helicoidal 238, ou a unidade de acionamento 236 pode incluir outras engrenagens, dentes de engrenagem, etc. Além do mais, a localização da conexão a partir da unidade de acionamento 236 pode variar, contanto que a ligação entre o motor elétrico 222 e a engrenagem do setor 232 seja mantida para uma transferência suficiente de torque e para a assistência na direção.

Alternativamente, o mecanismo de esfera recirculante 220 pode ser utilizado com os sistemas de direção da roda traseira. Neste tipo de configuração, o mecanismo de esfera recirculante 220 pode não incluir o eixo de entrada 224 e os sinais de entrada viriam a partir do sistema de controla, o qual pode estar monitorando o volante e convertendo os comandos do condutor no torque necessário para girar as rodas traseiras (não mostradas). Em aplicações na roda traseira, o mecanismo de esfera recirculante 220 pode utilizar o motor elétrico 222 como fonte única do torque para girar as rodas traseiras.

Com relação agora à Figura 3, e fazendo referência continuada às Figuras 1 e 2 é mostrado um mecanismo de esfera recirculante 320 que pode ser utilizado com sistema de direção assistida, como o sistema de direção 10 mostrado na Figura 1. A Figura 3 mostra, de modo geral, uma vista lateral do mecanismo de esfera circulante 320 que é similar ao mecanismo de esfera circulante 220 mostrado na Figura 2. As características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 3.

O mecanismo de esfera recirculante 320 combina o torque a partir do volante (não mostrado) ou de outro membro de entrada e um motor elétrico 322 e transfere o torque para e do braço pitman 314. Um eixo de entrada 324 está operacionalmente conectado com o volante e é carregada dentro do alojamento 325. Porções do alojamento 325 foram removidas ou colocadas transversalmente para ilustrar melhora os trabalhos do mecanismo de esfera recirculante 320. O eixo de entrada 324 possui um primeiro parafuso de esferas 326 formado em uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 326 mostrado é formado como um membro integral em peça única com o eixo de entrada 324.

Uma primeira porca de esferas 328 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 326 e está em comunicação para transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 326 por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera (não mostrados na Figura 3, mas, ilustrados esquematicamente na Figura 2), que circula entre o primeiro parafuso de esferas 326 e a primeira porca de esferas 328. O alojamento 325 circunda a primeira porca de esferas 328 e guia o movimento do mesmo. A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 324 e o primeiro parafuso de esferas 326 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas 326 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 328 e faz com que o movimento linear (geralmente, para a esquerda e para a direita, conforme visualizado na Figura 3) da primeira porca de esferas 328.

A primeira porca de esferas 328 é engrenada com e engata com uma engrenagem de setor 332 (amplamente escondida da vista) para com isto fazer a transferência de torque. A engrenagem de setor 332 é rigidamente afixada, por exemplo, por meio de uma conexão chavetada, com o braço pitman 314. Desta forma, o movimento linear da primeira porca de esferas 328 provoca a rotação da engrenagem de setor 332, de forma que o movimento do volante resulta no movimento da engrenagem de setor 332 e do braço de pitman 314.

O mecanismo de esfera recirculante 320 inclui um ou mais sensores 334 configurados para determinar o torque no eixo de entrada 324 do primeiro parafuso de esferas 326. Os sensores 334 monitoram o torque e o deslocamento do eixo de entrada 324 comunicados a partir das entradas pelo operador para o volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 324 pelas rodas do veículo. Os sensores 334 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem estar em comunicação com o sistema de controle (não mostrado) para processar sinais ou comandos a partir dos sensores 334.

O motor elétrico 322 é configurado para fornecer seletivamente o torque para a engrenagem de setor 332 por meio do mecanismo de esfera recirculante 320. A quantidade de torque enviada pelo motor elétrico 322 pode ser baseada, em parte, nos sinais a partir dos sensores 334, o sistema de controle, ou outros componentes e sensores.

Uma unidade de acionamento 336 é disposta entre o motor elétrico 322 e a primeira porca de esferas 328 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 322 e a engrenagem de setor 332. Porções da unidade de acionamento 336 foram removidas ou colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 336. Na configuração mostrada na Figura 3, a unidade de acionamento336 é acionada por uma engrenagem helicoidal 338 e é diretamente conectada com e atua sobre o primeiro parafuso de esferas 326. A unidade de acionamento 336 da Figura 3 atua sobre a

extremidade do alojamento 325 adjacente ao eixo de entrada 324, permitindo que o motor elétrico 322 e a unidade de acionamento 336 sejam colocados no lado do volante do mecanismo de esfera recirculante 320. As conexões entre a unidade de acionamento 336 e o primeiro parafuso de esferas 326 são mostradas esquematicamente e os dentes individuais da engrenagem não estão ilustrados. O primeiro parafuso de esferas 326 transfere, então, torque para a primeira porca de esferas 328. Desta forma, o motor elétrico 322 impulsiona o torque e a potência despachados para a engrenagem de setor 322 e para as rodas do veículo. Com relação, agora à Figura 4, e fazendo referência continuada às Figuras de 1 a 3, é mostrado um mecanismo de esfera recirculante 420 que pode ser utilizado com sistemas de direção assistida, como o sistema de direção 10 mostrado na Figura 1. A Figura 4 mostra, de modo geral, uma vista lateral do mecanismo de esfera recirculante 420. As características e os componentes mostrados nas outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 4.

O mecanismo de esfera recirculante 420 combina o torque a partir do volante (não mostrado) ou de outro membro de entrada e um motor elétrico 422 e transfere o torque para e do braço pitman 414. Um eixo de entrada 424 está operacionalmente conectado com o volante e é carregado dentro do alojamento 425. Uma seção transversal plana foi tomada ao longo do alojamento 425 para ilustrar melhora os trabalhos do mecanismo de esfera recirculante 420. O eixo de entrada 424 possui um primeiro parafuso de esferas 426 formado em uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 426 mostrado é formado como um membro integral em peça única com o eixo de entrada 424.

Uma primeira porca de esferas 428 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 426 e está em comunicação para transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 426 por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera (não mostrados), que circula entre o primeiro parafuso de esferas 426 e a primeira porca de esferas 428. O alojamento 425 circunda a primeira porca de esferas 428 e guia o movimento do mesmo. A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 424 e o primeiro parafuso de esferas 426 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas 426 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 428 e faz com que o movimento linear (geralmente, para a esquerda e para a direita, conforme visto na Figura 4) da primeira porca de esferas 428.

A primeira porca de esferas 428 é engrenada com e engata com uma engrenagem de setor 432 (amplamente escondida da vista) para com isto fazer a transferência de torque. A engrenagem de setor 432 é rigidamente afixada, por exemplo, por meio de uma conexão chavetada, ao braço pitman 414. Desta forma, o movimento linear da primeira porca de esferas 428 provoca a rotação da engrenagem de setor 432, de forma que o movimento do volante resulta no movimento da engrenagem de setor 432 e do braço de pitman 414.

O mecanismo de esfera recirculante 420 inclui um ou mais sensores 434 configurados para determinar o torque no eixo de entrada 424 do primeiro parafuso de esferas 426. Os sensores 434 monitoram o torque e o deslocamento do eixo de entrada 424 comunicados a partir das entradas pelo operador para o volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 424 pelas rodas do veículo. Os sensores 434 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem estar em comunicação com um sistema de controle (não mostrado) para processar sinais ou comandos a partir dos sensores 434.

O motor elétrico 422 é configurado para fornecer seletivamente o torque para a engrenagem de setor 432 por meio do mecanismo de esfera recirculante 420. A quantidade de torque enviada pelo motor elétrico 422 pode ser baseada, em parte, nos sinais a partir dos sensores 434, no sistema de controle, ou em outros componentes e sensores.

Uma unidade de acionamento 436 é disposta entre o motor elétrico 422 e a primeira porca de esferas 428 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 422 e a engrenagem de setor 432. Porções da unidade de acionamento 436 foram também colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 436.

A unidade de acionamento 436 é disposta entre o motor elétrico 422 e a primeira porca de esferas 428 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 422 e a engrenagem do setor 432. Porções da unidade de acionamento 436 foram também colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 436.

O mecanismo de esfera recirculante 420 inclui ainda um segundo parafuso de esferas 440 que é substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas 426. O segundo parafuso de esferas 440 está também em comunicação para transferência de torque com a primeira porca de esferas 428 por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera. Desta forma, o torque pode ser transferido para a primeira porca de esferas 428, a partir, seja e um ou de ambos o primeiro parafuso de esferas 426 e o segundo parafuso de esferas 420.

Na configuração mostrada na Figura 4, a unidade de acionamento 436 é acionada a partir de uma engrenagem helicoidal 438, e está diretamente conectada com e atua sobre o segundo parafuso de esferas 440 por meio da engrenagem afixada ao mesmo. Na configuração mostrada na Figura 4, a unidade de acionamento 436 atua sobre a extremidade do alojamento 425 oposta ao eixo de entrada 424. As conexões entre a unidade de acionamento 436 e o segundo parafuso de esferas 440 são mostradas esquematicamente e os dentes individuais da engrenagem não são ilustrados. O segundo parafuso de esferas 440 e o primeiro parafuso de esferas 426 transferem, então, o torque combinado para a primeira porca de esferas 428. Desta forma, o motor elétrico 422 impulsiona o torque e a potência entregues para a engrenagem de setor 432 e para as rodas do veículo.

Com relação, agora à Figura 5, e fazendo referência continuada às Figuras de 1 a 4, é mostrado um mecanismo de esfera recirculante 520 que pode ser utilizado com sistemas de direção assistida, como o sistema de direção 10 mostrado na Figura 1. A Figura 45 mostra, de modo geral, uma vista lateral do mecanismo de esfera recirculante 520. As características e os componentes mostrados nas outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 5. O mecanismo de esfera recirculante 520 combina o torque a partir do volante (não mostrado) ou de outro membro de entrada e um motor elétrico 522 e transfere o torque para e do braço pitman 514. Grande parte do motor elétrico 522 está fora de vista na Figura 5.

Um eixo de entrada 524 está operacionalmente conectado com o volante e é carregado dentro do alojamento 525. Uma seção transversal plana foi tomada ao longo do alojamento 525 para ilustrar melhor os trabalhos do mecanismo de esfera recirculante 520.

O eixo de entrada 524 possui um primeiro parafuso de esferas 526 formado em uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 526 mostrado é formado como um membro integral em peça única com o eixo de entrada 524. O alojamento 525vpode ser formado em uma ou mais peças e pode incluir várias vedações e rolamentos para facilitar o movimento dos componentes do mecanismo de esfera circulante 520.

Uma primeira porca de esferas 528 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 526 e está em comunicação para transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 526 por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera (não mostrados), que circula entre o primeiro parafuso de esferas 526 e a primeira porca de esferas 528. O alojamento 525 circunda a primeira porca de esferas 528 e guia o movimento do mesmo.

A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 524 e o primeiro parafuso de esferas 526 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas 526 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 528 e faz com que o movimento linear (geralmente, para a esquerda e para a direita, conforme visto na Figura 5) da primeira porca de esferas 528.

A primeira porca de esferas 528 é engrenada com e engata com uma engrenagem de setor 532 (amplamente escondida da vista) para com isto fazer a transferência de torque. A engrenagem de setor 532 é rigidamente afixada, por exemplo, por meio de uma conexão chavetada, com o braço pitman 514. Desta forma, o movimento linear da primeira porca de esferas 528 provoca a rotação da engrenagem de setor 532, de forma que o movimento do volante resulta no movimento da engrenagem de setor 432 e do braço pitman 514. O alojamento 525 e a engrenagem do setor 532 impedem a rotação da primeira porca de esferas 526, de forma que ela pode fazer uma translação, mas não pode girar.

O mecanismo de esfera recirculante 520 inclui um ou mais sensores 534 configurados para determinar o torque no eixo de entrada 524 do primeiro parafuso de esferas 526. Os sensores 534 monitoram o torque e o deslocamento do eixo de entrada 524 comunicados a partir das entradas pelo operador para o volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 524 pelas rodas do veículo. Os sensores 534 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem estar em comunicação com um sistema de controle (não mostrado) para processar sinais ou comandos a partir dos sensores 534.

O motor elétrico 522 é configurado para fornecer seletivamente o torque para a engrenagem de setor 532 por meio do mecanismo de esfera recirculante 520. A quantidade de torque enviada pelo motor elétrico 522 pode ser baseada, em parte, nos sinais a partir dos sensores 534, no sistema de controle, ou em outros componentes e sensores.

Uma unidade de acionamento 536 é disposta entre o motor elétrico 522 e a primeira porca de esferas 528 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 522 e a engrenagem de setor 532. Porções da unidade de acionamento 536 foram também colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 536.

A unidade de acionamento 536 é disposta entre o motor elétrico 522 e a primeira porca de esferas 58 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 522 e a engrenagem do setor 532. Porções da unidade de acionamento 536 foram também colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 536.

O mecanismo de esfera recirculante 520 inclui ainda um segundo parafuso de esferas 540 que é substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas 526. O segundo parafuso de esferas 540 é formado de modo integrado, como uma única peça, com a primeira porá esférica 528. Desta forma a primeira porca de esferas 528 e o segundo parafuso de esferas 540 se movem conjuntamente. Diferentemente do segundo parafuso de esferas 440 mostrado na Figura 4, o segundo parafuso de esferas 540 mostrado na Figura 5 somente desliza e não gira.

O mecanismo de esfera recirculante 520 também inclui uma segunda porca de esferas 542 que circunscreve um segundo parafuso de esferas 540 e está em comunicação para transferência de torque com o segundo parafuso de esferas 540 por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera, que circula entre o segundo parafuso de esferas 540 e a segunda porca de esferas 542. O mecanismo de esfera recirculante 520 pode incluir dois conjuntos separados de rolamentos de esfera dentro da pluralidade de rolamentos de esfera. O alojamento 525 também circunda a segunda porca de esferas 540 e guia o movimento do mesmo. Diferentemente da primeira porca de esferas 526, a segunda porca de esferas 542 gira, mas, não faz uma translação dentro do alojamento 525.

Na configuração mostrada na Figura 5, a unidade de acionamento 536 é acionada por uma corrente ou correia 538 e está diretamente conectada com e atua sobre, a segunda porca de esferas 542, por meio de uma engrenagem ou flange afixado à mesma. Na configuração mostrada na Figura 5, a unidade de acionamento 536 atua sobre a extremidade do alojamento 525 oposta ao eixo de entrada 524. As conexões entre a unidade de acionamento 536 e a segunda porca de esferas 542 são mostradas esquematicamente. A segunda porca de esferas 542 transfere o torque do motor elétrico 522 para o segundo parafuso de esferas 540 que está afixado à primeira porca de esferas 528.

O torque combinado do motor elétrico 522 ao longo da segunda porca de esferas 542 e do volante ao longo do primeiro parafuso de esferas 526 pé transferido para a primeira porca de esferas 528. Desta forma, o motor elétrico 522 impulsiona o torque e a potência entregues à engrenagem de setor 532 e para as rodas do veículo.

Os mecanismos de esfera recirculante 220, 320, 420 3 520 mostrados nas figuras podem também ser utilizados com sistemas de direção de rodas traseiras em configurações de direção por fio. Neste tipo de configuração, os mecanismos de esfera recirculante 220, 320, 420 e 520 podem converter sinais imputados a partir do volante em comandos de torque para os motores elétricos 222, 322, 422 e 522, que vão, então, controlar o movimento das rodas traseiras.

A descrição detalhada e os desenhos ou figuras dão apoio e descrevem a invenção, mas o escopo da invenção é definido apenas pelas reivindicações. Embora tenham sido descritos em detalhe alguns dos melhores modos de realização da invenção, e outros, existem vários projetos e modos de realização alternativos para colocar em prática a invenção que está definida nas reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema de direção assistida para transferir o torque para uma engrenagem do setor, caracterizado por compreender: primeiro parafuso de esferas; primeira porca de esferas circunscrevendo um primeiro parafuso de esferas e em uma comunicação para transferência de torque com a primeira porca de esferas por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera, em que a primeira porca de esferas está engrenada com a engrenagem de setor para com isso realizar transferência do torque; e motor elétrico configurado para fornecer torque para uma engrenagem de setor por meio de uma primeira porca de esferas.

2. Sistema de direção assistida, de acordo com a reivindicação1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: unidade de acionamento disposta entre o motor elétrico e a primeira porca de esferas.

3. Sistema de direção assistida, de acordo com a reivindicação2, caracterizado pelo fato de que a unidade de acionamento está diretamente conectada com e atua sobre o primeiro parafuso de esferas.

4. Sistema de direção, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: segundo parafuso de esferas substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas.

5. Sistema de direção assistida, de acordo com a reivindicação4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: segunda porca de esferas circunscrevendo o segundo parafuso de esferas e em comunicação como segundo parafuso de esferas por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera.

6. Sistema de direção assistida, de acordo com a reivindicação5, caracterizado pelo fato de que o segundo parafuso de esferas e a primeira porca de esferas são formados de modo integrado sob a forma de uma única peça.

7. Sistema de direção assistida, de acordo com a reivindicação6, caracterizado pelo fato de que a unidade de acionamento está diretamente conectada e atua sobre a segunda porca de esferas.

8. Sistema de direção assistida, de acordo com a reivindicação7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: volante; eixo de entrada; e em que o sistema de direção assistida é caracterizado pela falta de um mecanismo de impulsão disposto entre o volante e o primeiro parafuso de esferas.

9. Sistema de direção assistida, de acordo com a reivindicação2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: segundo parafuso de esferas substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas e em uma comunicação para transferência de torque com uma primeira porca de esferas por meio de uma pluralidade de rolamentos de esfera, de forma que o torque pode ser transferido para a primeira porca de esferas a partir do primeiro parafuso de esferas e do segundo parafuso de esferas.

10. Sistema de direção assistida, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a unidade de acionamento está diretamente conectada ao, e, atua sobre o segundo parafuso de esferas.