ES2317492T3 - Engranaje progresivo. - Google Patents
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Abstract
Engranaje de dirección progresivo para un vehículo, con: - al menos dos ruedas (1, 2) dentadas rectas que pueden girar alrededor de un eje (12) de giro común, y - una estructura (3, 4, 5, 7, 8) dentada en la que se engranan las ruedas (1, 2) dentadas rectas, - presentando al menos una de las ruedas (1, 2) dentadas rectas dientes (11) que están dispuestos a lo largo de una curva (10), presentando la curva (10) un radio (r) de curvatura que aumenta de manera monótona por un intervalo angular de más de 90º de la curva (10), - presentando la estructura (3, 4, 5, 7, 8) dentada al menos una barra (3, 4, 5) de cremallera, y - presentando en una posición intermedia del engranaje de dirección la curva (10), que ofrece un radio (r) de curvatura en aumento, de al menos una de las ruedas (1, 2) dentadas rectas, en una zona de contacto de esta rueda (1, 2) dentada recta con la estructura (3, 4, 5, 7, 8) dentada, un radio (r) de curvatura mínimo.
Description
Engranaje progresivo.
La invención se refiere a un engranaje de
dirección progresivo para un vehículo.
Los engranajes progresivos se utilizan por
ejemplo para direcciones de vehículos, especialmente para
automóviles. Habitualmente un giro de un volante se transmite a
través de un árbol de dirección a una rueda dentada que se engrana
con una barra de cremallera. La rueda dentada impulsada de este modo
desplaza la barra de cremallera que influye en las posiciones de
las ruedas. En el caso de una dirección progresiva o un engranaje
progresivo, la relación de transmisión disminuye desde un valor
mayor en una zona intermedia de la posición del volante al girar el
volante. Esto significa que en el caso de una posición de marcha en
línea recta del volante un movimiento relativamente grande del
volante provoca sólo un pequeño cambio de dirección con respecto al
carril. Por el contrario, durante una maniobra, cuando el volante
ya se ha girado mucho, un movimiento de giro relativamente pequeño
ya provoca un cambio de dirección importante. Esto es deseable
especialmente al aparcar o al circular por calles con muchas
curvas.
En el estado de la técnica se proponen
diferentes soluciones para conseguir un comportamiento progresivo
del engranaje. Sin embargo, estos engranajes están construidos de
una manera relativamente complicada y por tanto tienen una
fabricación y mantenimiento correspondientemente caros. Además, en
el caso de engranajes compuestos por una pluralidad de piezas es
desventajoso que a menudo presentan un juego no deseado o que han de
asumirse oscilaciones en el par. Además el punto de inversión
también se alcanza relativamente pronto.
El documento
DE-B-1'146'769 da a conocer un
engranaje de dirección para automóviles con una relación de
transmisión variable comprendiendo el engranaje una rueda dentada y
una barra de cremallera. La rueda dentada está configurada a este
respecto no circular y está alojada de manera excéntrica.
El documento
DE-A-39'13'809 propone un
dispositivo de dirección de ángulo pequeño con un par de ruedas
dentadas elípticas.
El documento DE 26 18 715 A1 muestra un
engranaje con dos ruedas dentadas engranadas cuyo radio primitivo
varía continuamente en forma de espiral en el intervalo desde 0
hasta 360º. El engranaje que está previsto para la bobina receptora
del cinturón de un cinturón de seguridad automático puede convertir
un número de revoluciones de aumento lineal en un número de
revoluciones constante o en disminución.
El documento JP 04 095570 A da a conocer un
engranaje de dirección progresivo con dos ruedas dentadas no
circulares engranadas entre sí. Cada una de las ruedas dentadas
presenta una sección elíptica, una sección arqueada y dos secciones
intermedias de interpolación.
El documento DE 102 25 089 A1 da a conocer un
engranaje para amortiguar o acelerar un movimiento de soportes de
vasos o dispositivos de sujeción para ceniceros, compartimentos de
guantera o bandejas portaobjetos en automóviles. El engranaje
presenta dos ruedas dentadas rectas que pueden girar alrededor de un
eje de giro común y una estructura dentada con dos barras de
cremallera. Una de las ruedas dentadas rectas está configurada de
manera circular, mientras que la otra rueda dentada recta presenta
una curva dentada con un radio de curvatura que aumenta por
secciones.
La invención está definida por las
características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones
dependientes se refieren a características opcionales de algunas
configuraciones de la invención.
El engranaje progresivo según la invención
presenta al menos dos ruedas dentadas rectas y una estructura
dentada con al menos una barra de cremallera. Las ruedas dentadas
rectas se engranan en la estructura dentada. Al menos una de las
ruedas dentadas rectas presenta dientes que están dispuestos a lo
largo de una curva cuyo radio de curvatura aumenta de manera
monótona por un intervalo angular de más de 90º.
Así, los dientes de las ruedas dentadas rectas
pueden estar dispuestos a lo largo de una curva cuyo radio de
curvatura aumenta de manera monótona por un intervalo angular de más
de 90º, estando configurada la zona circunferencial restante de la
rueda dentada recta de forma rectilínea. Sin embargo, el resto o al
menos una parte de la zona circunferencial restante puede
corresponder también a una curva pudiendo presentar esta curva un
radio de curvatura que es constante o que también puede disminuir.
Obviamente son posibles otras formas de configuración en el marco
de la enseñanza descrita anteriormente.
En una forma de realización preferida, la curva
con el radio de curvatura que aumenta de manera monótona es al
menos por secciones una espiral, cuyo centro coincide
preferiblemente con un eje de giro de la rueda dentada recta.
Preferiblemente esta espiral es logarítmica, es
decir, aumenta la distancia respecto a su centro o polo con cada
vuelta por el mismo factor.
En formas de realización preferidas, la
estructura dentada es al menos una barra de cremallera que está
inclinada. El número de barras de cremallera corresponde
preferiblemente al de las ruedas dentadas rectas.
Según la forma de las ruedas dentadas rectas,
las barras de cremallera están configuradas inclinadas en línea
recta o inclinadas en curva. En el caso de una sección de curva
logarítmica de la rueda dentada recta la zona correspondiente de la
barra de cremallera está configurada preferiblemente inclinada en
línea recta. En el caso de una sección de curva circular de la
rueda dentada recta la barra de cremallera correspondiente está
configurada de modo que discurre horizontalmente y en línea recta,
en caso de que el centro de la sección de curva circular esté
situado en el eje de giro de la rueda dentada recta. En caso de un
desarrollo diferente de la sección de curva de la rueda dentada
recta la zona correspondiente de la barra de cremallera está
configurada correspondientemente de manera inclinada y/o curva.
Gracias a la adaptación correspondiente de las
ruedas dentadas rectas o piñones y estructuras dentadas el punto
final respectivo del movimiento de giro puede alcanzarse sólo tras ¾
partes de la vuelta de la rueda dentada recta o del piñón o del
árbol de dirección, de modo que el árbol de dirección entre los dos
puntos finales puede realizar un giro y medio. Esto se consigue
especialmente utilizando dos o más piñones que discurren sobre al
menos dos barras de cremallera dispuestas desplazadas paralelamente
entre sí y una detrás de otra al menos en parte. Estas
disposiciones presentan además la ventaja de que no se producen
oscilaciones de par.
Gracias a la forma especial de las ruedas
dentadas o barras de cremallera sobran componentes adicionales para
conseguir una dirección progresiva. El árbol de dirección puede
fijarse por tanto directamente al piñón, de modo que se consigue un
engranaje sin juego.
El engranaje progresivo según la invención
presenta un desarrollo de par uniforme. Mediante la disposición
simétrica de los componentes individuales o mediante el uso de tres
tramos de rodadura que discurren desplazados paralelamente entre sí
de las ruedas dentadas rectas puede conseguirse un desarrollo
simétrico de los bordes.
El engranaje progresivo según la invención es
especialmente adecuado para vehículos de circulación por carretera
normales como para vehículos deportivos.
Según la invención, la curva sobre la que se
encuentran los dientes tiene su radio de curvatura mínimo donde la
rueda dentada recta toca o se engrana con la estructura dentada,
cuando el engranaje de dirección se encuentra en la posición
intermedia. De este modo se consigue que en el caso de pequeñas
desviaciones respecto a la posición intermedia la relación de
transmisión cambie relativamente despacio y puede evitarse que una
barra de cremallera, en la que se engrana la rueda dentada recta,
deba tener una forma cicloidal marcada con flancos muy
inclinados.
Partiendo del radio de curvatura mínimo, el
radio de curvatura de la curva debería aumentar de manera monótona
por un intervalo angular de al menos 90º, especialmente al menos
180º. Esto permite un cambio uniforme, suave de la relación de
transmisión por este intervalo angular.
En la posición intermedia del engranaje de
dirección, la distancia entre el eje de giro de la rueda dentada
recta y el punto de contacto de la rueda dentada recta con la
estructura dentada es preferiblemente mínima, de modo que en esta
zona el engranaje de dirección reacciona frente a giros del volante
de la forma más lenta.
Otras formas de realización ventajosas se
deducen de las reivindicaciones dependientes de patente.
A continuación se explica el objeto de la
invención mediante ejemplos de realización preferidos que están
representados en los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1a una vista lateral esquemática de un
engranaje según la invención con ruedas dentadas y barras de
cremallera en una primera forma de realización;
la figura 1b las barras de cremallera según la
figura 1a desde arriba;
la figura 1c una gráfica de la progresión del
engranaje según la figura 1a;
la figura 1d una representación en perspectiva
de una variante del engranaje según la figura 1a con dos barras de
cremallera;
la figura 2a una vista detallada de una rueda
dentada y de una primera variante de una barra de cremallera en la
zona de su máxima elevación;
la figura 2b el detalle de la barra de
cremallera según la figura 2a desde arriba;
la figura 3a una vista lateral esquemática de
un engranaje según la invención con ruedas dentadas y barras de
cremallera en una segunda forma de realización;
la figura 3b las barras de cremallera según la
figura 3a desde arriba;
la figura 3c una gráfica de la progresión del
engranaje según la figura 3a;
la figura 4a una vista lateral esquemática de
un engranaje según la invención con rueda dentada y barra de
cremallera en una tercera forma de realización;
la figura 4b la barra de cremallera según la
figura 4a desde arriba;
la figura 4c una gráfica de la progresión del
engranaje según la figura 4a;
la figura 5a una vista lateral esquemática de un
engranaje según la invención con ruedas dentadas y barras de
cremallera en una cuarta forma de realización;
la figura 5b las barras de cremallera según la
figura 5a desde arriba;
la figura 5c una gráfica de la progresión del
engranaje según la figura 5a;
la figura 6a una vista lateral esquemática de
un engranaje según la invención con ruedas dentadas y barras de
cremallera en una quinta forma de realización;
la figura 6b las barras de cremallera según la
figura 6a desde arriba;
la figura 6c una gráfica de la progresión del
engranaje según la figura 6a;
la figura 7a una vista detallada de una rueda
dentada y de una segunda variante de una barra de cremallera en la
zona de su máxima elevación;
la figura 7b el detalle de la barra de
cremallera según la figura 7a desde arriba;
la figura 8a una vista detallada de una rueda
dentada y una tercera variante de una barra de cremallera en la
zona de su máxima elevación;
la figura 8b el detalle de la barra de
cremallera según la figura 8a desde arriba;
la figura 9a una representación en perspectiva
de un engranaje en un ejemplo comparativo, y
la figura 9b una representación esquemática de
las ruedas dentadas según la figura 9a desde arriba.
En las figuras 1a y 1b está representado un
primer ejemplo de realización del engranaje progresivo según la
invención, tal como se utiliza por ejemplo en un automóvil. El
engranaje presenta al menos dos, preferiblemente tres ruedas 1, 2
dentadas rectas que pueden girar alrededor de un eje 12 de giro
común. Para ello las ruedas 1, 2 dentadas rectas están unidas con
un árbol de dirección no representado en este caso. El árbol de
dirección se lleva a la posición de giro deseada en cada caso
mediante un volante del vehículo.
Cada una de las ruedas 1, 2 dentadas rectas se
engrana con una estructura dentada en forma de una barra 3, 4, 5 de
cremallera y puede rodar a lo largo de esta barra 3, 4, 5 de
cremallera. A este respecto, el eje 12 de giro o bien se desplaza a
lo largo de una recta que discurre preferiblemente de forma
horizontal o bien las barras 3, 4, 5 de cremallera se desplazan
correspondientemente en su dirección longitudinal. La tercera barra
5 de cremallera presente sólo opcionalmente está representada en la
figura 1b más clara que la primera 3 y la segunda barra 4 de
cremallera.
En la figura 1a están representadas las dos o
tres ruedas 1, 2 dentadas rectas en varias posiciones P1, P2, P3 y
P4 de giro a lo largo de las barras 4, 5, 6 de cremallera.
Las ruedas 1, 2 dentadas rectas presentan
dientes 11 que están dispuestos a lo largo de una curva 10 (véase
la figura 2a). Esta curva 10 tiene un radio r de curvatura que
aumenta de manera monótona por un intervalo angular de más de 90º
de la curva y de este modo de la rueda 1, 2 dentada recta.
En este ejemplo, los dientes están dispuestos
por un intervalo angular de más de 180º y menos de 360º sobre la
curva 10, estando configurada una zona circunferencial restante de
la rueda 1, 2 dentada recta sin dientes. En la forma de realización
según las figuras 1a y 1b una zona circunferencial de
aproximadamente 270º está cubierta por dientes 11 y la zona 13
restante de la circunferencia de la rueda dentada recta está
configurada de manera rectilínea.
A este respecto, el centro de la curva 10 queda
fijo preferiblemente con respecto a la rueda 1, 2 dentada recta y
coincide además preferiblemente con el eje 12 de giro de la rueda 1,
2 dentada recta.
En el ejemplo de realización representado en
este caso, la curva 10 es una espiral, especialmente una espiral
logarítmica. Su centro coincide preferiblemente con el eje 12 de
giro de la rueda 1, 2 dentada recta.
Las dos o tres ruedas 1, 2 dentadas rectas
utilizadas en este ejemplo de realización presentan el mismo número
de dientes y la misma forma de curva. Preferiblemente, por lo demás,
también están configuradas de forma idéntica. Sin embargo, la
primera 1 y la segunda rueda 2 dentada recta están dispuestas en
diferentes posiciones y con simetría de espejo una respecto a otra.
Preferiblemente sus zonas con los radios r de curvatura más largos
indican en direcciones opuestas en 180º, las zonas con los radios r
de curvatura más cortos indican sin embargo en la misma dirección.
Esto puede observarse mejor en la figura 1a en las posiciones P1 y
P4. La tercera rueda dentada recta está dispuesta desplazada
paralelamente respecto a la primera rueda 1 dentada y presenta la
misma orientación que la misma. De este modo en la figura 1a es
congruente con la primera rueda 1 dentada recta y por tanto no es
visible.
Las formas de flanco de cada uno de los dientes
de las ruedas 1, 2 dentadas rectas y de las barras 3, 4, 5 de
cremallera están optimizadas de manera correspondiente, para hacer
posible una rodadura lo más libre de fricción y silenciosa posible
de cada una de las ruedas 1, 2 dentadas sobre las barras 3, 4, 5 de
cremallera. Sin embargo, esto es un conocimiento técnico conocido y
por ello, en este caso, no se hace referencia al mismo con más
detalle.
Las barras 3, 4, 5 de cremallera están
configuradas en este ejemplo de manera rectilínea, aunque
inclinadas. La inclinación hace posible entre otras cosas una
rodadura de las ruedas dentadas rectas sobre las barras de
cremallera conservándose la altura de los ejes de rotación de las
ruedas dentadas rectas. Las barras de cremallera están dispuestas
desplazadas paralelamente entre sí y una detrás de otra al menos en
parte. La primera 3 y la tercera barra 5 de cremallera discurren a
este respecto desplazadas paralelamente entre sí, estando
dispuestas una al lado de otra. Preferiblemente están configuradas
de manera idéntica y presentan la misma pendiente. Entre las mismas
está dispuesta la segunda barra 4 de cremallera, solapándose su zona
inicial con la zona final de la primera 3 y la tercera barra 5 de
cremallera. Presenta preferiblemente la misma pendiente, aunque
opuesta a la primera 3 y la tercera barra 5 de cremallera. En una
zona U de transición, las barras 3, 4, 5 de cremallera presentan en
cada caso su máxima elevación.
La posición intermedia del volante y por tanto
de las ruedas 1, 2 dentadas corresponde preferiblemente a la
posición P4, es decir, cuando las ruedas 1, 2 dentadas se encuentran
en la máxima elevación de las barras 3, 4, 5 de cremallera. Al
girar el volante hacia la izquierda se pasa por las posiciones P3,
P2, y P1. A este respecto, la primera y, en caso de existir, la
tercera rueda 1 dentada en las barras 3, 5 de cremallera
correspondientes. En función de su posición de giro, las ruedas 1
dentadas entran en contacto a este respecto con las barras de
cremallera en líneas o puntos de contacto, que están asociada/os a
un radio de curvatura de la curva 10 que aumenta de manera
monótona. Es decir, en la posición P4 el diente de la rueda dentada,
que se engrana en la barra de cremallera, está asociado al menor
radio de curvatura, en la posición P1, al mayor. La segunda rueda 2
dentada central gira sin engranarse en una barra de cremallera en
vacío. Este giro sin engranaje puede observarse especialmente bien
en la figura 1d.
El radio r de curvatura de la curva es mínimo
donde se tocan las ruedas 1, 2 dentadas y las barras 3, 4, 5 de
cremallera en caso de la posición intermedia del volante, es decir,
en la posición P4. El radio de curvatura mínimo de la curva es sin
embargo preferiblemente mayor que la distancia mínima entre la curva
o los dientes y el eje 12 de giro, de modo que disminuye la
transmisión en el caso de una desviación del volante desde la
posición intermedia.
En caso de girar el volante hacia la derecha,
entonces la primera y la tercera rueda 1 dentada discurren sin
engranaje y la segunda rueda 2 dentada se engrana en su barra 4 de
cremallera correspondiente. También en este caso, ruedan desde la
posición P4 intermedia desde el menor radio de curvatura hacia el
mayor radio de curvatura. En la figura 1d puede observarse, cómo en
cada caso una rueda dentada gira engranada con una barra de
cremallera y la otra rueda dentada o las otras ruedas dentadas giran
en vacío.
La elevación alcanzada por la rodadura de la
posición P4 a la posición P1 está representada en la figura 1c. Tal
como puede observarse, por un intervalo angular de 270º puede
alcanzarse una elevación que aumenta de manera monótona. Esto
significa, que el volante puede girarse 270º hasta alcanzar el punto
final del engranaje. Puesto que el volante puede girarse con el
mismo efecto en ambas direcciones, es posible por tanto 1 vuelta y
media hasta que se consiguen los puntos finales respectivos.
En las figuras 3a a 3d está representada una
segunda forma de realización del engranaje según la invención. Se
utilizan dos ruedas 1, 2 dentadas rectas y dos barras 3, 4 de
cremallera. En la figura 3a estas dos ruedas dentadas están
representadas en la posición P4 intermedia y en una de sus dos
posiciones P1 más externas. Los dientes de las ruedas 1, 2 dentadas
rectas están dispuestos ahora por un intervalo A angular de
aproximadamente 180º a lo largo de una espiral logarítmica. En el
intervalo angular siguiente de algo más de 90º la curva presenta un
radio de curvatura que aumenta aún de manera monótona, la curva ya
no corresponde sin embargo a una espiral logarítmica. La
circunferencia en el resto del intervalo angular está configurada a
su vez de manera rectilínea. A este respecto, las ruedas 1, 2
dentadas rectas están montadas sobre su eje 12 de giro de tal modo,
que en la posición básica del volante, es decir, en la zona de la
máxima elevación de las barras 3, 4 de cremallera, en primer lugar
rueda la zona con la forma de la espiral logarítmica.
Adaptadas a la forma de las ruedas 1, 2 dentadas
rectas, las barras 3, 4 de cremallera están configuradas en primer
lugar, es decir, partiendo de su máxima elevación, inclinadas de
manera rectilínea, y a continuación pasan a una curva K inclinada,
pero curva.
En la figura 3c está representada de nuevo la
elevación en función del ángulo de dirección. En comparación con la
primera forma de realización según las figuras 1a a 1c, ahora la
representación gráfica discurre en el intervalo angular entre 180º
y 270º con una curvatura más débil.
En la forma de realización según las figuras 4a
a 4c sólo hay una rueda 1 dentada recta y sólo una barra 3 de
cremallera, estando representada de nuevo la rueda 1 dentada en su
posición P4 intermedia y en una de sus dos posiciones P1 más
externas. Los dientes 11 de la rueda 1 dentada recta están
dispuestos respecto a giros positivos y negativos de la rueda 1
dentada partiendo de su posición intermedia de manera simétrica
sobre la curva. Los dientes 11 pueden agruparse en dos grupos 14,
15 de dientes. A cada grupo 14, 15 de dientes ha de asociársele una
curva 10, extendiéndose las dos curvas 10 en cada caso por un
intervalo angular de 180º. Tienen simetría de espejo respecto a un
plano en el que se encuentra el eje 12 de giro y presentan el mismo
centro que preferiblemente coincide con el eje 12 de giro. Sin
embargo, su sentido de revolución es opuesto. De este modo se
obtiene una rueda dentada "ovoide", en la que la transición de
una curva a la otra discurre de manera continua, de modo que
coinciden los radios de curvatura mayores o menores en cada caso. La
barra 3 de cremallera, en caso de que las dos curvas de la rueda 1
dentada sean en cada caso una espiral logarítmica, está configurada
a su vez de manera rectilínea, estando inclinada en ambas
direcciones, partiendo de la posición intermedia como punto más
alto. Tal como puede observarse en la figura 4c, la desviación a
cada lado es de 180º. Para ello, el engranaje presenta un número
mínimo de componentes y puede configurarse de manera
correspondientemente compacta y con ahorro de espacio. La
fabricación es además económica.
La forma de realización según las figuras 5a a
5c utiliza de nuevo dos ruedas 1, 6 dentadas rectas y tres barras
3, 7, 8 de cremallera dispuestas una detrás de otra al menos en
parte y desplazadas entre sí paralelamente en parte. Las ruedas 1,
6 dentadas están representadas en tres posiciones P1, P2, P4. La
primera rueda 1 dentada es una rueda dentada según la forma de
realización representada en la figura 4a y la barra 3 de cremallera
correspondiente a la primera rueda 1 dentada está configurada de
manera rectilínea e inclinada en dos direcciones. En el caso de la
segunda rueda 6 dentada, los dientes están dispuestos sobre un
círculo o una elipse. Esta rueda 6 dentada rueda sobre dos barras
7, 8 de cremallera. Los dientes de estas barras 7, 8 de cremallera
están dispuestos a lo largo de una línea que discurre
horizontalmente y en línea recta. Partiendo de la posición P4
intermedia, las ruedas dentadas alojadas conjuntamente pueden
girarse hacia la derecha o la izquierda. En la figura 5a están
representadas posiciones individuales en caso de un giro hacia la
izquierda. En primer lugar, la rueda 1 dentada en forma de espiral
se engrana en la barra 3 de cremallera inclinada correspondiente.
La rueda 6 dentada circular gira en vacío. Cuando se alcanza la
posición de giro de 180º, entonces termina la barra 3 de cremallera
inclinada y la rueda 1 dentada en forma de espiral gira ahora en
vacío. En su lugar, gracias a la zona de solapamiento de las dos
barras 3, 7 de cremallera, sigue la rueda 6 dentada circular y
ahora rueda sobre la primera barra 7 de cremallera recta por un
intervalo angular adicional de al menos 90º. En caso de girar a la
derecha, la rueda 6 dentada circular se engrana con la segunda barra
8 de cremallera recta, que está dispuesta como prolongación
rectilínea, aunque separada en la dirección longitudinal, de la
primera barra 7 de cremallera recta. Tal como puede observarse en la
figura 5c, el punto final se alcanza en esta disposición de nuevo
sólo tras 270º por cada dirección de giro, discurriendo la elevación
de manera rectilínea en el intervalo angular de dirección entre
180º y 270º. Puede seleccionarse el desarrollo de la elevación en
caso de desviaciones grandes utilizándose en lugar de la rueda
dentada circular y la barra de cremallera recta formas de curva
adaptadas de manera correspondiente, tal como se explicaron mediante
el ejemplo según las figuras 3a a 3d. Además, como variante de esta
disposición, la zona de barra de cremallera que discurre
horizontalmente puede alargarse arbitrariamente, para posibilitar
más vueltas. Esta variante es adecuada especialmente para vehículos
utilitarios.
El ejemplo de realización según las figuras 6a a
6c corresponde fundamentalmente al de las figuras 5a a 5c. En este
caso, sin embargo, las dos barras de cremallera rectas no son
estructuras separadas, sino que están conformadas formando una sola
pieza en la barra de cremallera inclinada o estando al menos unidas
con la misma. De este modo se obtiene una barra de cremallera, que
presenta al menos una, en este caso dos zonas 7', 8' anchas y una
zona 3' estrecha central. En función de la posición de giro del
árbol de dirección y por tanto de las ruedas 1, 6 dentadas, ahora
la rueda 1 dentada en forma de espiral se engrana en la zona 3'
estrecha o la rueda 6' dentada circular se engrana en una de las
zonas 7', 8' anchas. En la figura 6b puede observarse, que la barra
de cremallera está ensanchada en ambos lados. Esta forma se
recomienda cuando en lugar de una rueda 6 dentada circular se
utilizan dos ruedas dentadas circulares, que están dispuestas en
cada caso en un lado de la rueda 1 dentada en forma de espiral. De
este modo se garantiza de nuevo un desarrollo simétrico de los
bordes.
La zona de la máxima elevación de la barra de
cremallera puede estar configurada de forma diferente. En las
figuras 7a y 7b está representada una primera variante. En este
caso, la máxima elevación está dotada de un diente 30 central,
presentando en este ejemplo ambas o, en caso de tres barras de
cremallera, las tres barras de cremallera un diente 30 central de
este tipo. Esta disposición posibilita un desarrollo uniforme.
En las figuras 2a y 2b está representada otra
variante de la configuración de la máxima elevación de las barras
de cremallera. En este caso, ahora no hay diente central, sino que
cada barra de cremallera termina con un diente 31 colocado de
manera oblicua, cuyo ángulo y separación respecto al diente
siguiente de la misma barra de cremallera corresponde a la
disposición del resto de dientes de esta barra de cremallera. A este
respecto, una de las barras de cremallera termina antes de que
empiece la otra, es decir, no existen dientes que se solapen. Esta
variante puede obtenerse de manera sencilla.
En la configuración de la máxima elevación según
las figuras 8a y 8b, las barras de cremallera están conformadas
según el ejemplo de realización anterior, es decir, los dientes 31
superiores están colocados de manera oblicua y corresponden al
resto de dientes. En este caso, aquí, se solapan sin embargo con el
diente 31 superior de la barra de cremallera contigua. Esta
variante tiene la ventaja de que de nuevo puede obtenerse de manera
sencilla, aunque sin embargo la rodadura de los piñones discurre de
manera más uniforme que en la variante según las figuras 2a y
2b.
El ejemplo comparativo según las figuras 9a y 9b
difiere de los anteriores especialmente porque la estructura
dentada no es una barra de cremallera, sino otra rueda dentada
recta, una rueda 9 de salida. La rueda 1 dentada recta está unida
con el volante a través del árbol L de dirección o de accionamiento
representado en este caso ahora en parte y corresponde a una rueda
de accionamiento. Ésta está unida a través de un árbol A de salida
con un piñón R y una barra Z de cremallera a través de un engranaje
de piñón/barra de cremallera convencional.
La rueda 9 dentada de salida presenta
preferiblemente la misma forma que la rueda dentada según la figura
4a y por tanto, en este caso, ya no se describe con detalle. Se
engrana con sus dientes 10 con la rueda 9 de salida, que
preferiblemente también está configurada como la rueda dentada según
la figura 4a y por tanto presenta la misma forma de curva y el
mismo número de dientes que la rueda 1 de accionamiento.
Preferiblemente, las dos ruedas 1, 9 dentadas rectas están
configuradas de manera idéntica. En cada caso pueden presentar dos
espirales logarítmicas o también otras formas de curva, siempre que
los radios de curvatura de las curvas aumenten de manera monótona
por un intervalo angular de 90º y se complementen mutuamente. Los
centros de las curvas coinciden en el ejemplo aquí representado de
nuevo con los ejes de giro de las ruedas dentadas respectivas. En
las figuras 9a y 9b se representan por lo demás en una posición de
giro, que no corresponde con la posición intermedia del volante,
sino con la posición girada 180º.
En los ejemplos descritos anteriormente, los
centros de las curvas coinciden en cada caso con los ejes de giro
de las ruedas dentadas. Además, los ejes de giro también son el eje
de apoyo de las ruedas dentadas. Estas son formas de realización
preferidas. Sin embargo, también es posible apoyar las ruedas
dentadas de otro modo o disponer los ejes de giro fuera de los
centros de las curvas. Como ya se explicó anteriormente, la espiral
logarítmica es la forma de curva preferida, siendo también posibles
otras curvas que presentan radios de curvatura que aumentan de
manera monótona por un intervalo angular de al menos 90º, siempre
que la barra de cremallera o la otra rueda dentada que se engrana
con la rueda dentada esté conformada adaptada de manera
correspondiente. Además ha de indicarse, que también son posibles y
parte de esta publicación combinaciones de las enseñanzas de las
formas de realización individuales.
- 1
- primera rueda dentada recta
- 10
- curva
- 11
- diente
- 12
- eje de giro
- 13
- zona restante
- 14
- primer grupo de dientes
- 15
- segundo grupo de dientes
- 2
- segunda rueda dentada recta
- 3
- primera barra de cremallera
- 3'
- zona estrecha
- 30
- diente central
- 31
- dientes
- 4
- segunda barra de cremallera
- 5
- tercera barra de cremallera
- 6
- rueda dentada circular
- 7
- primera barra de cremallera recta
- 7'
- zona ancha
- 8
- segunda barra de cremallera recta
- 8'
- zona estrecha
- 9
- rueda de salida
- A
- árbol de salida
- L
- árbol de dirección
- R
- piñón
- Z
- barra de cremallera
- r
- radio de curvatura
- P1, P2, P3, P4
- posición de giro
- U
- zona de solapamiento
- K
- línea curva
Claims (23)
1. Engranaje de dirección progresivo para un
vehículo, con:
- -
- al menos dos ruedas (1, 2) dentadas rectas que pueden girar alrededor de un eje (12) de giro común, y
- -
- una estructura (3, 4, 5, 7, 8) dentada en la que se engranan las ruedas (1, 2) dentadas rectas,
- -
- presentando al menos una de las ruedas (1, 2) dentadas rectas dientes (11) que están dispuestos a lo largo de una curva (10), presentando la curva (10) un radio (r) de curvatura que aumenta de manera monótona por un intervalo angular de más de 90º de la curva (10),
- -
- presentando la estructura (3, 4, 5, 7, 8) dentada al menos una barra (3, 4, 5) de cremallera, y
- -
- presentando en una posición intermedia del engranaje de dirección la curva (10), que ofrece un radio (r) de curvatura en aumento, de al menos una de las ruedas (1, 2) dentadas rectas, en una zona de contacto de esta rueda (1, 2) dentada recta con la estructura (3, 4, 5, 7, 8) dentada, un radio (r) de curvatura mínimo.
2. Engranaje según la reivindicación 1, siendo
la curva (10) de al menos una de las ruedas (1, 2) dentadas rectas
una espiral.
3. Engranaje según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, presentando la curva (10) de al menos una de las
ruedas (1, 2) dentadas rectas un centro que coincide con el eje (12)
de giro de las ruedas (1, 2) dentadas rectas.
4. Engranaje según una de las reivindicaciones 2
ó 3, siendo la curva (10) al menos por zonas una espiral
logarítmica.
5. Engranaje según la reivindicación 4, siendo
la curva (10) por al menos un intervalo angular de 90º una espiral
logarítmica.
6. Engranaje según una de las reivindicaciones 1
a 5, estando dispuestos los dientes (11) de al menos una de las
ruedas (1, 2) dentadas rectas por un intervalo angular de más de
180º y menos de 360º sobre la curva (10) y estando configurada una
zona circunferencial restante de esta rueda (1, 2) dentada recta sin
dientes.
7. Engranaje según la reivindicación 6,
ascendiendo el intervalo angular casi a 270º.
8. Engranaje según una de las reivindicaciones 1
a 7, presentando el engranaje adicionalmente al menos una rueda (6)
dentada recta cuyos dientes están dispuestos sobre un círculo.
9. Engranaje según una de las reivindicaciones 1
a 8, estando la barra (3, 4, 5) de cremallera, que es al menos una,
configurada de manera inclinada.
10. Engranaje según la reivindicación 9,
presentando la barra (3, 4, 5) de cremallera que es al menos una,
en su máxima elevación, un diente central.
11. Engranaje según una de las reivindicaciones
1 a 10, presentando la estructura dentada al menos dos barras (3,
4, 5) de cremallera que están dispuestas al menos en parte una
detrás de otra y desplazadas paralelamente una respecto a otra.
12. Engranaje según la reivindicación 11,
engranándose en cada caso una de las ruedas (1, 2) dentadas rectas
con en cada caso una de las barras (3, 4, 5) de cremallera.
13. Engranaje según las reivindicaciones 9 y 11,
presentando las al menos dos barras (3, 4, 5) de cremallera
dispuestas al menos en parte una detrás de otra pendientes opuestas
entre sí y teniendo en una zona contigua en cada caso una máxima
elevación.
14. Engranaje según una de las reivindicaciones
1 a 11, presentando la barra de cremallera que es al menos una, al
menos una zona (7', 8') ancha y una zona (3') estrecha, engranándose
en función de una posición de las ruedas (1, 2) dentadas rectas una
primera rueda (1) dentada recta en la zona (3') estrecha o al menos
otra rueda (6) dentada recta en la zona (7', 8') ancha.
15. Engranaje según una de las reivindicaciones
1 a 14, presentando la barra (3, 4, 5) de cremallera que es al
menos una, unos dientes que están dispuestos de manera
rectilínea.
16. Engranaje según una de las reivindicaciones
1 a 15, presentando la barra (3, 4, 5) de cremallera que es al
menos una, dientes que están dispuestos a lo largo de una línea (K)
curva.
17. Engranaje según una de las reivindicaciones
1 a 16, aumentando de manera monótona el radio (r) de curvatura de
la curva (10), que en la zona de contacto presenta el radio (r) de
curvatura mínimo, partiendo del radio (r) de curvatura mínimo por
un intervalo angular de al menos 90º.
18. Engranaje según la reivindicación 17,
ascendiendo el intervalo angular al menos a 180º.
19. Engranaje según una de las reivindicaciones
1 a 18, siendo en una posición intermedia del engranaje de
dirección la distancia entre el eje (12) de giro de las ruedas (1,
2) dentadas rectas y la zona de contacto de una de las ruedas (1,
2) dentadas rectas, que es al menos una, con la estructura (3, 4, 5,
7, 8) dentada, mínima.
20. Engranaje según una de las reivindicaciones
1 a 19, presentando una primera y una segunda de las al menos dos
ruedas (1, 2) dentadas rectas dientes (11) que están dispuestos en
cada caso a lo largo de una curva (10) presentando cada una de
estas curvas (10) un radio (r) de curvatura que aumenta de manera
monótona por un intervalo angular de más de 90º de esta curva
(10).
21. Engranaje según la reivindicación 20,
estando dispuestas la primera y la segunda de las al menos dos
ruedas (1, 2) dentadas rectas con simetría de espejo.
22. Engranaje según la reivindicación 20 o la
reivindicación 21, indicando una zona de la primera rueda (1)
dentada recta con radio (r) de curvatura mínimo y una zona de la
segunda rueda (2) dentada recta con radio (r) de curvatura mínimo
en la misma dirección.
23. Engranaje según una de las reivindicaciones
20 a 22, estando dispuesta una tercera rueda dentada recta sobre el
eje (12) de giro común de manera congruente con la primera rueda
dentada aunque desplazada paralelamente respecto a ésta.
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