ES2251660T3 - Servodireccion de cremallera para vehiculos. - Google Patents
Servodireccion de cremallera para vehiculos.Info
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Abstract
Servodirección de cremallera para vehículos con medios de entrada de dirección manuales, especialmente un volante, conectados a la cremallera a través de un engranaje de dirección, y con un servoaccionamiento dispuesto en unión de accionamiento con la cremallera, el cual, partiendo de su miembro de accionamiento giratorio solicitado a través de un servomotor, está unido con un miembro accionado del lado de la cremallera a través de un elemento de acoplamiento por rozamiento limitador del par de giro que está formado por un anillo tensor que, con una altura radial prefijada del espacio de montaje, está pretensado en su posición de montaje entre el miembro de accionamiento y el miembro accionado, estando prefijada la altura del espacio de montaje (32) por cojinetes (22, 23) de escaso rozamiento situados entre el miembro de accionamiento (10) y el miembro accionado (12), caracterizada porque los cojinetes (22, 23) de escaso rozamiento están formados por cojinetes de agujas.
Description
Servodirección de cremallera para vehículos.
La invención concierne a una servodirección de
cremallera para vehículos según el preámbulo de la reivindicación
1.
Se conocen por el documento EP 0 814 012 B1
servodirecciones de cremallera de la clase antes citada,
concretamente con disposición coaxial del servomotor para la
cremallera construido como motor eléctrico y con rotor situado en
posición contigua a la cremallera y abrazando a ésta. El rotor está
apoyado contra la carcasa del motor por medio de rodamientos y
solapa en uno de sus extremos a una tuerca de una transmisión de
circulación de bolas dispuesta en prolongación axial del rotor y
que abraza también a la cremallera, cuya transmisión presenta por
el lado de la cremallera unas pistas de circulación a manera de
roscas para bolas que unen la tuerca y la cremallera. La tuerca
está también montada sobre rodamientos en su extremo alejado del
rotor contra la carcasa de la transmisión, al igual que ocurre con
el rotor, y está apoyada contra el rotor en su zona extrema situada
en solapamiento con el rotor a través de un elemento de acoplamiento
de rozamiento limitador del par de giro. El apoyo a través del
elemento de acoplamiento de rozamiento en forma de un anillo tensor
configurado a manera de meandros se efectúa exclusivamente, al
limitar el recorrido de deformación del anillo tensor, por medio de
hombros de la tuerca situados a ambos lados del espacio de montaje
del anillo tensor, o bien de forma combinada a través de los
hombros de la tuerca y el elemento de acoplamiento de rozamiento,
aplicándose los hombros contra el rotor y formando por el contacto
de rozamiento con el rotor una parte de la unión de acoplamiento
por rozamiento entre el rotor y la tuerca.
En el primer caso citado del apoyo exclusivo de
la tuerca en la zona de solapamiento con el rotor a través del
elemento de acoplamiento de rozamiento configurado como anillo
tensor, el par de disparo dependiente del par de giro, prefijado a
través del pretensado del anillo tensor, depende solamente de las
condiciones tribológicas y de la constitución de las superficies
cooperantes, tal como la naturaleza de la superficie y la dureza.
Sin embargo, debido a esto, la tuerca no está exactamente centrada
con respecto al rotor, de modo que en el caso de un apoyo de
rozamiento del anillo tensor que, en general, no es uniforme en todo
el perímetro, se producen deformaciones y fenómenos de tableteo. En
el segundo caso citado del apoyo con acoplamiento de rozamiento de
la tuerca contra el rotor como complemento del anillo tensor, se
asegura ciertamente un centrado recíproco de la tuerca con respecto
al rotor, pero el valor límite de par de giro establecido depende
del rozamiento, por un lado, entre la tuerca y el rotor y, por otro
lado, entre el anillo tensor y el rotor. Esto conduce,
especialmente también bajo criterios de tolerancias, a condiciones
difícilmente controlables que traen consigo desde el punto de vista
de una fabricación en serie unas tolerancias relativamente grandes
respecto del valor límite del par de giro.
El documento JP 11 043056 A revela una
servodirección de cremallera con medios manuales de entrada de
dirección conectados a la cremallera a través de un engranaje de
dirección y con un servoaccionamiento dispuesto en unión de
accionamiento con la cremallera, el cual, partiendo de un miembro de
accionamiento giratorio solicitado a través de un servomotor, está
unido con un miembro accionado del lado de la cremallera a través de
un elemento de acoplamiento por rozamiento limitador del par de
giro, el cual, con una altura de construcción radial prefijada del
espacio de montaje, está pretensado en su posición de montaje entre
el miembro de accionamiento y el miembro accionado, estando
prefijada la altura del espacio de montaje por dos cojinetes lisos
axialmente distanciados uno de otro y situados entre el miembro de
accionamiento y el miembro accionado. En esta disposición se
manifiesta como desventajoso el hecho de que, debido al rozamiento
propio de los cojinetes lisos, se puede falsear el valor umbral del
elemento de acoplamiento por rozamiento limitador del par de giro y
este valor sólo se puede determinar de antemano teniendo en cuenta
el rozamiento propio de los cojinetes, cuyo cálculo requiere un gran
coste.
La invención se basa en el problema de configurar
una servodirección de cremallera de la clase citada al principio en
el sentido de que incluso en la fabricación en serie resulte una
estrecha banda de tolerancia para el valor límite del par de giro,
y esto con una ejecución conveniente respecto de la configuración
del accionamiento entre el servomotor y la cremallera en
construcción ligera, teniendo en cuenta también aspectos técnicos de
vibraciones y de ruidos.
Esto se consigue con las características de la
reivindicación 1, a consecuencia de las cuales el apoyo entre el
miembro de accionamiento y el miembro accionado, y, por tanto,
referido al rotor y a la tuerca en el estado de la técnica antes
citado, se efectúa a través de cojinetes de escaso rozamiento, de
modo que se fija en construcción la altura del espacio de montaje
para el anillo tensor y las respectivas tolerancias posibles son
tan pequeñas que prácticamente quedan sin repercusión sobre la
magnitud del par de giro que se ha de transmitir, con lo que
resulta posible también una fijación definida del valor límite del
par de giro. Se garantiza así la necesaria seguridad de disparo
para evitar sobrecargas, con independencia de si éstas parten del
servomotor o están condicionadas por el par de dirección
introducido a mano, por ejemplo en caso de fallo del servomotor o
de bloqueo de un miembro de accionamiento en la unión del servomotor
con el árbol de dirección o la cremallera, puesto que en cualquier
caso se tiene que conservar la capacidad de dirección del
vehículo.
En este contexto, es especialmente conveniente
que el espacio de montaje esté situado entre los cojinetes de
escaso rozamiento, puesto que así se pueden garantizar condiciones
de apoyo idénticas en toda la longitud axial del anillo tensor,
suponiendo un diseño correspondientemente exacto de dicho anillo
tensor.
Además, se manifiesta como conveniente que el
anillo tensor lleve asociada una escotadura de alojamiento tanto en
el miembro accionado como en el miembro de accionamiento, de modo
que el anillo tensor esté fijado en su posición axial y pueda ser
utilizado eventualmente también para la alineación axial del miembro
de accionamiento y el miembro accionado. En particular, es
eventualmente posible también un arriostramiento axial del anillo
tensor con respecto al miembro de accionamiento o bien con respecto
al miembro accionado, cuyo arriostramiento puede utilizarse también
para ajustar la fuerza de tensado, eventualmente al abovedarse el
anillo tensor, de modo que con una forma de construcción ligera se
pueden aplicar también altas fuerzas de tensado a través de un
anillo tensor.
Otros detalles y características de la invención
se desprenden de las reivindicaciones. Asimismo, se explica
seguidamente la invención con más detalle haciendo referencia a un
ejemplo de ejecución. Muestran:
La Figura 1, una representación fuertemente
esquematizada de una ejecución de una servodirección de cremallera
para vehículos que trabaja con transmisión independiente de fuerza a
la cremallera, por un lado, a través del volante y el árbol de
dirección con engranaje de dirección pospuesto y, por otro lado, a
través de una servounidad,
La Figura 2, otra ejecución de una servodirección
de cremallera en la que la servounidad está conectada al árbol de
dirección situado en la unión entre el volante y el engranaje de
dirección,
La Figura 3, una representación en sección
esquematizada del miembro accionado del lado de la cremallera en
forma de un piñón que engrana con la cremallera, y de un miembro de
accionamiento configurado como rueda helicoidal que está unido con
el miembro accionado a través de un elemento de acoplamiento por
rozamiento limitador del par de giro, proporcionando al mismo
tiempo un montaje de escaso rozamiento, y
La Figura 4, una representación ampliada
esquematizada del elemento de acoplamiento por rozamiento limitador
del par de giro y de la unión que comprende el montaje entre el
miembro de accionamiento y el miembro accionado, en representación
ampliada y simplificada.
Las Figuras 1 y 2 muestran en su estructura
básica ejecuciones diferentes de servodirecciones 1 y 2 de
vehículos, respectivamente. En una servodirección 1 de vehículo
según la Figura 1 se muestra una unidad de dirección 3 respecto de
su engranaje de dirección 4 y su árbol de dirección 5, pero no se
muestra el volante que está unido con el árbol de dirección 5 y a
través del cual se introduce el par de dirección por el lado del
conductor. El engranaje de dirección 4 trabaja de la manera usual
sobre una cremallera 6 a través de un piñón no representado. Como
complemento, la servodirección 1 de vehículo según la Figura 1 lleva
asociada una servounidad 7 que comprende un servomotor 8 que, como
se ilustra sólo esquemáticamente, solicita a través de un tornillo
sinfín 9 a un miembro de accionamiento 10 en forma de una rueda
helicoidal 11 que está unida con un miembro accionado 12 en forma
de un piñón 13 que coopera con la cremallera 6. En la Figura 1 se
han insinuado solamente las carcasas correspondientes 14 y 15
respecto del miembro de accionamiento 10 y el miembro accionado 12,
respectivamente.
Mientras que en la servodirección 1 de vehículo
según la Figura 1 la servounidad 7 trabaja directamente sobre la
cremallera 6, y así la unidad de dirección 3 y la servounidad 7
forman unidades separadas respecto de la unión con la cremallera 6,
en la servodirección 2 de vehículo según la Figura 2 la servounidad
16 lleva asociado el árbol de dirección 17, el cual está unido con
el volante no mostrado, tal como se ha explicado ya con relación a
la Figura 1. El árbol de dirección 17 está unido, en analogía a la
disposición según la Figura 1, con el engranaje de dirección no
mostrado a través de una unión de árbol articulado 18 más elaborada.
La servounidad 16 comprende nuevamente un servomotor 19 que está
unido con un miembro de accionamiento que está dispuesto
coaxialmente al árbol de dirección 17, el cual forma en este caso
también el miembro accionado de la servounidad 16, con lo que la
unión de árbol 18 transmite tanto el par de dirección aplicado a
mano como el par de dirección aplicado por servomotor al engranaje
de dirección subsiguiente y, a través de éste, a la cremallera 6.
Respecto del miembro de accionamiento, que está asentado
coaxialmente al árbol de dirección 17, es visible de nuevo tan sólo
la carcasa correspondiente 20 y la unión del miembro de
accionamiento con el árbol de dirección está configurada
análogamente a la Figura 3, estando configurado el árbol de
dirección 17 de manera correspondiente según la Figura 3 en su zona
del árbol de piñón 13 que lleva el miembro de accionamiento
configurado como rueda
helicoidal.
helicoidal.
La Figura 3 ilustra que la rueda helicoidal 11
lleva en su zona periférica exterior una corona dentada 21 ajustada
al árbol de tornillo sinfín y está apoyada radialmente por dentro
con respecto al árbol del piñón a través de cojinetes 22 y 23
configurados como cojinetes de agujas, así como a través de un
anillo tensor 24, haciéndose referencia a la Figura 4 en lo que se
refiere a esta ejecución. El piñón 13 presenta una zona de dentado
insinuada 25 en la que engrana con la cremallera 6, y en el ejemplo
de ejecución presenta también un muñón de árbol 26 en el extremo
opuesto a la rueda helicoidal 11 para un montaje no mostrado con más
detalle en la carcasa 14.
En la representación ampliada según la Figura 4
se muestran de la rueda helicoidal 11 únicamente la parte de cubo
27 y la pieza de transición 28 - adyacente a ésta - hacia la corona
dentada 21, así como un fragmento del piñón 13 con la parte de
árbol 29 del piñón que está situada en coincidencia con la rueda
helicoidal 11 y que presenta en forma radialmente escalonada un
hombro 30 para la rueda helicoidal 11, que está asegurada
axialmente en dirección contraria por medio de un anillo de
retención 31, por ejemplo un anillo Seeger o similar. El apoyo de
la rueda helicoidal 11 que sirve de miembro de accionamiento 10
sobre la parte de árbol 29 del piñón 13 se efectúa a través de los
dos cojinetes 22 y 23, entre los cuales está situado el espacio de
montaje 32 para un elemento de acoplamiento por rozamiento
limitador del par de giro en forma de un anillo tensor 24, el cual
está configurado de manera conocida - véase a este respecto, por
ejemplo, el documento EP 0 814 012 B1 - como un cuerpo de anillo
abierto con zonas de borde laterales opuestas 34 hacia el lado
contrario, aquí hacia protuberancias 35 estampadas radialmente
hacia fuera y que discurren axialmente por la zona longitudinal
central.
La distancia radial entre el piñón 13 o la parte
de árbol de piñón 29 y la parte de cubo 27 de la rueda helicoidal
11 está prefijada por los cojinetes 22 y 23, y así también está
prefijada la altura radial del espacio de montaje 32 para el anillo
tensor 24, el cual, debido al apoyo casi exento de rozamiento de la
parte de cubo 27 de la rueda helicoidal 11 contra la parte de árbol
29 del piñón 13 a través de los cojinetes 22 y 23, forma
prácticamente el único elemento de acoplamiento por rozamiento que
transmite y limita el par de giro. Prescindiendo de pequeñas
tolerancias de fabricación, la altura del espacio de montaje 32 es
casi constante incluso en la fabricación en serie, y esto en todas
las condiciones de funcionamiento, e igualmente, partiendo de
condiciones de funcionamiento regulares, el rozamiento en los
cojinetes y a través de los cojinetes 22, 23 es constantemente casi
despreciable, de modo que a través del elemento de acoplamiento por
rozamiento limitador del par de giro en forma del anillo tensor 24
se puede fijar dentro de límites muy estrechos el par de giro límite
en el que se interrumpe la unión de accionamiento normalmente
rígida y la rueda helicoidal 11 sigue girando con respecto al piñón
13 y excluye así sobrecargas en la unión de conexión con el
servomotor 7 y también un bloqueo del par de dirección a transmitir
a mano en el caso de un eventual fallo del servomotor o de
perturbaciones en la unión de accionamiento con éste.
Respecto de la unión entre la parte de cubo 27 y
la parte de árbol 29, se manifiesta como conveniente que el espacio
de montaje 32 esté repartido entre una escotadura en la parte de
árbol 29 y una escotadura en la parte de cubo 27, recibiendo la
escotadura de la parte de cubo 27 las protuberancias 35 estampadas
radialmente hacia fuera.
La división del espacio de montaje 32 en dos
zonas protuberantes radialmente enfrentadas una a otra hace posible
también que se apoye o se arriostre axialmente el anillo tensor 24 a
través de la protuberancia 35 o bien en el área radialmente opuesta
a través de las zonas de borde 34, con lo que eventualmente se puede
ajustar el anillo tensor 24 en su dureza o en su comportamiento
elástico, referido a los respectivos requisitos, pudiendo
aprovecharse unas tensiones axiales de deformación correspondientes
para el endurecimiento y haciéndose así posible una construcción
especialmente ligera y de pared delgada del anillo tensor 24.
Asimismo, el anillo tensor 24 puede ser empleado así también para
la fijación axial de la rueda helicoidal 11 contra el piñón 13.
Claims (10)
1. Servodirección de cremallera para vehículos
con medios de entrada de dirección manuales, especialmente un
volante, conectados a la cremallera a través de un engranaje de
dirección, y con un servoaccionamiento dispuesto en unión de
accionamiento con la cremallera, el cual, partiendo de su miembro de
accionamiento giratorio solicitado a través de un servomotor, está
unido con un miembro accionado del lado de la cremallera a través
de un elemento de acoplamiento por rozamiento limitador del par de
giro que está formado por un anillo tensor que, con una altura
radial prefijada del espacio de montaje, está pretensado en su
posición de montaje entre el miembro de accionamiento y el miembro
accionado, estando prefijada la altura del espacio de montaje (32)
por cojinetes (22, 23) de escaso rozamiento situados entre el
miembro de accionamiento (10) y el miembro accionado (12),
caracterizada porque los cojinetes (22, 23) de escaso
rozamiento están formados por cojinetes de
agujas.
agujas.
2. Servodirección de cremallera según la
reivindicación 1, caracterizada porque el espacio de montaje
(32) está situado entre dos cojinetes (22, 23) axialmente
distanciados uno de otro.
3. Servodirección de cremallera según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el anillo tensor
(24) está situado en una escotadura de una de las superficies
periféricas del miembro de accionamiento (10) y/o del miembro
accionado (12) que delimitan el espacio de montaje (32) y están
enfrentadas una a otra.
4. Servodirección de cremallera según la
reivindicación 3, caracterizada porque el anillo tensor (24)
está provisto, a cierta distancia de sus zonas de borde (34), de
unas protuberancias axiales (35) a las que está asociada una
escotadura en la superficie periférica correspondiente del miembro
de accionamiento (10) o del miembro accionado (12).
5. Servodirección de cremallera según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el anillo
tensor (24) está dispuesto en una escotadura situada entre rebajos
para los cojinetes (22, 23) en posición radialmente opuesta a la
escotadura que da alojamiento a las protuberancias (35).
6. Servodirección de cremallera según la
reivindicación 5, caracterizada porque los rebajos que dan
alojamiento a los cojinetes (22, 23) están asociados al miembro
accionado (12).
7. Servodirección de cremallera según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el miembro
de accionamiento (10) está formado por una rueda helicoidal
(11).
8. Servodirección de cremallera según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el miembro
accionado (12) está formado por un piñón (13) que engrana con la
cremallera (6).
9. Servodirección de cremallera según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el miembro
accionado (12) está unido con el árbol de dirección (5) o está
formado por este árbol de dirección (5).
10. Servodirección de cremallera según la
reivindicación 9, caracterizada porque el miembro accionado
(12) está configurado como un elemento, especialmente como una
tuerca de husillo o similar, que corre sobre el árbol de dirección
(5) y está unido con este árbol de dirección (5) para la transmisión
del par de giro.
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