ES2263900T3 - Sistema de direccion para un vehiculo. - Google Patents
Sistema de direccion para un vehiculo.Info
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Abstract
Sistema de dirección para un vehículo, especialmente servodirección o dirección asistida para un vehículo automóvil, que comprende un árbol de dirección (2) para establecer una unión operativa de un mango de dirección (3) con un mecanismo de dirección (4), y un servomotor (5) para proporcionar un par de giro a un árbol de accionamiento (34) de una unión de engranaje (6) entre el servomotor (5) y el mecanismo de dirección (4), caracterizado porque la unión de engranaje (6) es un sistema de parejas de ruedas huecas (7) constituido por un piñón (8) con un primer dentado (9), que es movido epicíclicamente por una excéntrica (35) sobre el árbol de accionamiento (34), y por una rueda hueca (10) con un segundo dentado (11) que engrana con el primer dentado (9) para hacer girar la rueda hueca (10) por medio del piñón (8), presentando la rueda hueca (10) al menos un diente (12) más que el piñón (8) y existiendo el único contacto entre el primer dentado (9) y el segundo dentado (11) exclusivamente aun lado de la línea (13) que pasa diametralmente por los centros (14, 15) del piñón (8) y de la rueda hueca (10), y estando conjugado el primer dentado (9) con el segundo dentado (11) y teniendo el ángulo de engrane en la cabeza de cada diente del segundo dentado (11) una magnitud comprendida entre 2 y 16 grados.
Description
Sistema de dirección para un vehículo.
La invención concierne a un sistema de dirección
y un actuador para un vehículo, especialmente una servodirección o
dirección asistida para un vehículo, según el preámbulo de la
reivindicación 1 y la reivindicación 25.
Se conocen direcciones asistidas con
accionamiento de árbol de dirección o de tubo de dirección por H.
Stoll "Fahrwerktechnik: Lenkanlagen und
Hilfskraftlenkungen", Vogel Fachbuch, 1ª edición 1992, páginas
222 y siguientes. Un árbol de dirección o un tubo de dirección une
un mango de dirección construido como un volante con un mecanismo
de dirección constituido, por ejemplo, por un piñón que engrana con
una cremallera.
En el árbol de dirección de tales
servodirecciones o direcciones asistidas está dispuesto un
servomotor que, mediante una unión por engranaje del árbol de
dirección con el servomotor, proporciona un par de giro. Este par
de giro de asistencia de dirección del servomotor puede ser
controlado en función de parámetros.
Tales servodirecciones o direcciones asistidas
son adecuadas ciertamente para reconvertir una dirección mecánica,
pero tienen una alta demanda de espacio de montaje en la zona de la
columna de dirección y, debido a la unión por engranaje del
servomotor con el árbol de dirección son complicadas de construir y
resultan caras.
El documento DE 198 53 343 A1 describe una
dirección asistida eléctrica para un vehículo que comprende una
columna de dirección, estando construido un segmento de la columna
de dirección como un rotor de un accionamiento eléctrico. El
accionamiento eléctrico aplica a la columna de dirección un par de
giro que contribuye al movimiento de giro de dicha columna de
dirección. La dirección asistida eléctrica tiene ciertamente una
demanda de espacio de montaje reducida, pero no se minimizan esta
demanda de espacio de montaje ni el consumo de energía.
Los documentos DE 197 48 667 C2 y EP
1 013 534 A1 describen direcciones asistidas eléctricas en las que está dispuesto un reductor de accionamiento armónico o un engranaje pulsador entre un accionamiento y un elemento de dirección construido como un piñón. En tales engranajes pulsadores se puede construir un perfil de cuña flexible o rotor flexible a base de acero altamente resistente con tolerancias mínimas. Además, con una etapa de tales engranajes pulsadores se pueden materializar reducciones de no más de 1:600. Altas multiplicaciones con accionamientos de marcha rápida, pobres en par de giro y en potencia, con pequeña demanda de energía y de espacio de montaje, requieren varias etapas de engranaje y plantean demandas de espacio de montaje correspondientes con costes correspondientes.
1 013 534 A1 describen direcciones asistidas eléctricas en las que está dispuesto un reductor de accionamiento armónico o un engranaje pulsador entre un accionamiento y un elemento de dirección construido como un piñón. En tales engranajes pulsadores se puede construir un perfil de cuña flexible o rotor flexible a base de acero altamente resistente con tolerancias mínimas. Además, con una etapa de tales engranajes pulsadores se pueden materializar reducciones de no más de 1:600. Altas multiplicaciones con accionamientos de marcha rápida, pobres en par de giro y en potencia, con pequeña demanda de energía y de espacio de montaje, requieren varias etapas de engranaje y plantean demandas de espacio de montaje correspondientes con costes correspondientes.
La invención se basa en el problema de crear un
sistema de dirección para un vehículo cuya demanda de espacio de
montaje y cuya demanda de energía se hayan minimizado con un modo de
construcción barato y una alta seguridad funcional.
El problema se resuelve con un sistema de
dirección dotado de las características de la reivindicación 1.
Para minimizar la demanda de espacio de montaje
y de energía de un sistema de dirección, que puede estar construido
como una servodirección o una dirección asistida, se ha previsto
según la invención configurar la unión por engranaje entre el
servomotor y el mecanismo de dirección como un sistema de parejas de
ruedas huecas que es de construcción pequeña y que reduce
fuertemente en una etapa de engranaje. Un engranaje IKONA de esta
clase o un sistema de parejas de ruedas huecas de esta clase se ha
descrito en los documentos DE 695 05 983 T2 y US
5 505 668 y consiste sustancialmente en un piñón con un primer dentado sobre el piñón y una rueda hueca con un segundo dentado que engrana con el primer dentado del piñón. La rueda hueca presenta al menos un diente más que el piñón y el único contacto entre los dentados existe exclusivamente a un lado de la línea que pasa diametralmente por los centros del piñón y la rueda hueca. El primer dentado está conjugado con el segundo dentado, es decir que se ha elegido una forma de diente en la que los dentados que engranan uno con otro presentan siempre una relación constante de las velocidades angulares de las respectivas ruedas. El ángulo de engrane en la cabeza de cada diente del segundo dentado es de 2 a 16 grados. El piñón es puesto en movimiento epicíclico por una excéntrica que está asentada solidariamente en rotación sobre un árbol de accionamiento del sistema de parejas de ruedas huecas accionado por un servomotor. El piñón engrana mediante otro dentado dispuesto en su perímetro con un dentado de la carcasa del sistema de parejas de ruedas huecas. Con la rueda hueca está unido solidariamente en rotación un árbol de salida del sistema de parejas de ruedas huecas. El árbol de salida del sistema de parejas de ruedas huecas puede actuar como árbol de entrada de un mecanismo de dirección.
5 505 668 y consiste sustancialmente en un piñón con un primer dentado sobre el piñón y una rueda hueca con un segundo dentado que engrana con el primer dentado del piñón. La rueda hueca presenta al menos un diente más que el piñón y el único contacto entre los dentados existe exclusivamente a un lado de la línea que pasa diametralmente por los centros del piñón y la rueda hueca. El primer dentado está conjugado con el segundo dentado, es decir que se ha elegido una forma de diente en la que los dentados que engranan uno con otro presentan siempre una relación constante de las velocidades angulares de las respectivas ruedas. El ángulo de engrane en la cabeza de cada diente del segundo dentado es de 2 a 16 grados. El piñón es puesto en movimiento epicíclico por una excéntrica que está asentada solidariamente en rotación sobre un árbol de accionamiento del sistema de parejas de ruedas huecas accionado por un servomotor. El piñón engrana mediante otro dentado dispuesto en su perímetro con un dentado de la carcasa del sistema de parejas de ruedas huecas. Con la rueda hueca está unido solidariamente en rotación un árbol de salida del sistema de parejas de ruedas huecas. El árbol de salida del sistema de parejas de ruedas huecas puede actuar como árbol de entrada de un mecanismo de dirección.
Con tales sistemas de parejas de ruedas huecas
se pueden conseguir reducciones de 1:9 a 1:5000 en una etapa de
engranaje. Hacen posible la utilización de motores eléctricos muy
pequeños de marcha rápida como servomotores para proporcionar un
alto par de giro. Además, la fabricación de tales sistemas de
parejas de ruedas huecas no requiere materiales caros ni
procedimientos de fabricación caros. Tales sistemas de parejas de
ruedas huecas están exentos de holgura y son de escaso desgaste
durante su vida útil.
Realizaciones preferidas se desprenden de las
reivindicaciones subordinadas.
Para minimizar la demanda de espacio de montaje
del sistema de dirección es conveniente también disponer el eje
longitudinal del sistema de parejas de ruedas huecas coaxialmente al
eje longitudinal del árbol de dirección. El servomotor, que está
construido preferiblemente como un motor eléctrico y está dispuesto
en el árbol de dirección, está aplicado al árbol de dirección de
modo que su eje longitudinal es preferiblemente congruente con el
eje longitudinal del sistema de parejas de ruedas huecas y del árbol
de dirección.
El motor eléctrico está construido
convenientemente como un motor de árbol hueco. El rotor del motor
eléctrico está fijado sobre un árbol hueco dispuesto en forma
giratoria alrededor del árbol de dirección, estando montado el
árbol hueco en forma giratoria alrededor del árbol de dirección. El
árbol hueco está unido solidariamente en rotación con un árbol de
entrada del sistema de parejas de ruedas huecas o del engranaje
IKONA. El árbol de dirección está unido solidariamente el rotación
con un árbol de salida del sistema de parejas de ruedas huecas,
atravesando o abrazando preferiblemente el árbol de dirección al
sistema de parejas de ruedas huecas. El árbol de salida del sistema
de parejas de ruedas huecas forma un árbol de entrada para el
mecanismo de dirección, el cual puede estar construido en forma de
un mecanismo de dirección de cremallera.
Para evitar fluctuaciones del par de giro en el
mango de dirección del sistema de dirección debido a la acción del
par de giro antagonista del servomotor, es conveniente apuntalar el
par de giro del servomotor en un componente del sistema de
dirección solidario del vehículo o en un componente del vehículo
distinto de la columna de dirección. En una forma de realización
especialmente preferida del sistema de dirección el servomotor está
dispuesto solidariamente del vehículo por separado del sistema de
parejas de ruedas huecas y el árbol de dicho motor está unido de
forma giratoria con el árbol de accionamiento del sistema de parejas
de ruedas huecas por medio de un mecanismo que puede estar
construido como un mecanismo de un medio de tracción o como un
mecanismo de
\hbox{engranaje.}
El servomotor es activado por un dispositivo de
control y/o regulación, y este dispositivo de control y/o
regulación está unido para transmisión de señales por el lado de
entrada con un sensor de par de giro que trabaja preferiblemente
sin contacto para determinar el par de giro de dirección y/o con un
sensor para determinar el ángulo de giro del mango de dirección y/o
con un sensor del motor para obtener la velocidad de giro y la
dirección de giro del rotor del servomotor. Diversos parámetros de
marcha y del vehículo pueden ser aprovechados como magnitudes de
entrada para un campo característico del
servomotor.
servomotor.
Convenientemente, el servomotor, el dispositivo
de control y/o regulación, el sistema de parejas de ruedas huecas y
los sensores para determinar el ángulo de giro y el par de giro del
mango de dirección están agrupados en una carcasa. La carcasa
abraza al árbol de dirección y es parte de la columna de
dirección.
Puede ser conveniente que el sensor de par de
giro y/o el sensor para determinar el ángulo de giro del mango de
dirección sean separados espacialmente del sistema de parejas de
ruedas huecas y del servomotor y dispuestos en la columna de
dirección o en otro sitio adecuado.
Una forma de realización preferida del sistema
de dirección prevé que el árbol de dirección esté axialmente
interrumpido, de modo que resulten un segmento de árbol de entrada
del árbol de dirección adyacente al mango de dirección y un
segmento de árbol de salida del árbol de dirección adyacente
axialmente a dicho segmento de árbol de entrada. El árbol de
entrada está unido con el árbol de salida por medio de un elemento
de torsión, preferiblemente por medio de una barra de torsión. En
el segmento axial del árbol de dirección formado por la barra de
torsión está dispuesto el sensor de par de giro entre el árbol de
entrada y el árbol de salida, siendo conveniente obtener la
resistencia magnética - que varía en función del par de giro de
dirección correspondiente - en una bobina de sensor dispuesta en el
árbol de salida. La resistencia magnética varía aquí bajo la
influencia de la variación de posición de un imán dispuesto en el
árbol de entrada.
Para aumentar la seguridad de funcionamiento del
sistema de dirección es conveniente configurar la alimentación de
corriente y/o la conducción de señales al servomotor o al
dispositivo de control y/o regulación sin dispositivo de
transmisión, tal como, por ejemplo, contactos rozantes o muelles
enrollados.
Debido a la proximidad local de los sensores al
dispositivo de control y/o regulación y al servomotor, los sensores
pueden unirse con el dispositivo de control y/o regulación por medio
de conductores eléctricos fijos sin ayuda de enchufes ni
cables.
El sistema de parejas de ruedas huecas está
construido preferiblemente en acero para su utilización en
servodirecciones. Puede ser conveniente formar también componentes
a base de plástico. El sistema de dirección puede estar construido
como un sistema de dirección de un solo piñón o de doble piñón.
Convenientemente, entre el árbol de salida del
sistema de parejas de ruedas huecas y el mecanismo de dirección,
especialmente su árbol de entrada está dispuesto un embrague,
preferiblemente un embrague electromecánico. El sistema de parejas
de ruedas huecas puede servir también para el accionamiento directo
de un componente del sistema de dirección distinto de una
cremallera o de un husillo de dirección, tal como una barra de
dirección, una palanca de dirección de rueda o una palanca de la
caja de dirección.
Un actuador, que está formado de la manera
citada por un servomotor que acciona un árbol de accionamiento de
un sistema de parejas de ruedas huecas, puede ser utilizado para
otras funciones de ajuste en un vehículo o en instalaciones y
máquinas.
Se describe ahora la invención con más detalle
ayudándose de dos ejemplos de realización y se ilustra la misma con
ayuda de los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra una sección longitudinal
esquemática a través de un sistema de dirección según la
invención,
La figura 2 muestra una sección transversal a lo
largo de la línea II-II a través del sistema de
dirección de la figura 1,
La figura 3 muestra un alzado frontal
esquemático de los círculos de cabeza para el piñón y la rueda hueca
de un sistema de parejas de ruedas huecas,
Las figuras 4 y 5 muestran alzados frontales
esquemáticos de las superficies solapadas de los círculos de cabeza
con las líneas de contacto de diente para el sistema de parejas de
ruedas huecas representado en las figuras 1 y 2, y
La figura 6 muestra otra sección longitudinal
esquemática a través de un sistema de dirección según la
invención.
En la figura 1 se representa parcialmente en una
sección longitudinal esquemática un sistema de dirección 1 para un
vehículo. El sistema de dirección 1 está construido en el ejemplo de
realización mostrado como una servodirección o una dirección
asistida con accionamiento de tubo de dirección o de árbol de
dirección.
Un mango de dirección 3, que está construido
como un volante 30, está unido mecánicamente de manera solidaria en
rotación con un mecanismo de dirección 4 a través de un árbol de
dirección 2. El mecanismo de dirección 2 puede estar formado por un
piñón que engrana con una cremallera montada en forma axialmente
desplazable. El piñón forma en este caso el extremo axial del árbol
de dirección 2 o de un árbol 32 de entrada en el mecanismo de
dirección 4. La cremallera, no representada, está unida
articuladamente de manera conocida con palancas de dirección
dispuestas en ruedas dirigibles, no representadas, del vehículo.
Para proporcionar un par de giro o un par de
giro de asistencia de dirección al árbol de dirección 2 se ha
previsto en el ejemplo de realización mostrado un motor eléctrico 18
construido como un motor de árbol hueco. El motor eléctrico 18
sirve de servomotor 5 del sistema de dirección 1 y actúa, a través
de una unión de engranaje 6, sobre el árbol de dirección 2 y sobre
el piñón unido solidariamente en rotación con su extremo axial o
sobre el árbol de entrada 32 del mecanismo de dirección 4.
Para minimizar la demanda de espacio de montaje
del sistema de dirección 1 y, no obstante, aplicar un par de giro
de asistencia de dirección suficiente sobre el árbol de dirección 2,
se ha previsto construir la unión de engranaje 6 en forma de un
sistema de parejas de ruedas huecas 7 o un engranaje IKONA. Esta
unión de engranaje está en condiciones de materializar relaciones
de multiplicación de 1:9 a 1:5000 empleando materiales y
procedimientos de fabricación baratos usuales, de modo que se puede
utilizar un servomotor construido como un motor eléctrico de
pequeño tamaño con una reducida demanda de
energía.
energía.
El sistema de parejas de ruedas huecas 7
representado en la figura 1 en una sección longitudinal esquemática
está formado por una carcasa cilíndrica 33 de dos partes. La carcasa
33 es atravesada axialmente por el árbol de dirección 2 formado en
una sola pieza en esta zona. Radialmente alrededor del árbol de
dirección 2 va guiado un árbol de accionamiento 34 construido como
un árbol hueco 37 en el segmento de la carcasa 33 vuelto hacia el
servomotor 5. El árbol de accionamiento 34 está unido solidariamente
en rotación con un árbol hueco 38 sobre el cual está dispuesto un
rotor 20 del servomotor 5.
Sobre el árbol de accionamiento 34 se encuentran
en la carcasa 33 del sistema de parejas de ruedas huecas 7 una
excéntrica 35 y un piñón 8 construido como una rueda planetaria que
acciona con un primer dentado 9 a una rueda hueca 10 a través de un
segundo dentado 11 de ésta (véase la figura 2). La excéntrica 35
produce entonces, debido a su rotación en el piñón 8, un movimiento
epicíclico de dicho piñón 8.
El árbol de salida 31 del sistema de parejas de
ruedas huecas 7 está a su vez unido solidariamente en rotación con
la rueda hueca 10 y, formando una unidad constructiva con el árbol
de dirección 2, atraviesa una pared frontal 36 de la carcasa 33
hasta el mecanismo de dirección 4. El eje longitudinal 16 del
sistema de parejas de ruedas hueca 7 es coaxial al eje longitudinal
17 del árbol de dirección 2.
El servomotor 5 construido como motor eléctrico
18 de árbol hueco está dispuesto a distancia axial del volante 30 y
es atravesado por el árbol de dirección 2, que está formado en una
sola pieza en la zona axial por el sistema de parejas de ruedas
dentada 7 y el servomotor 5. El rotor 20 del servomotor 5 unido
solidariamente en rotación con el árbol hueco 38 gira alrededor del
árbol de dirección 2. A este fin, el árbol hueco 38 del rotor 20
está sujeto con ayuda de cojinetes 39, 39' en una carcasa 24 del
servomotor 5 y acciona de la manera citada al árbol de
accionamiento 34 con el piñón 8. Un estator 40 del motor eléctrico
18 está unido fijamente a la carcasa 24 del servomotor 5. La
carcasa 24 abraza al motor eléctrico 18, a un dispositivo de control
y/o regulación 21 para dicho motor eléctrico 18, a un sensor de par
de giro 22 que trabaja sin contacto y a un sensor 23 para
determinar el ángulo de giro y la velocidad de giro del mango de
dirección 3. La carcasa 24 está unida directamente a la carcasa 33
del sistema de parejas de ruedas huecas 7.
Como muestra la figura 1, el árbol de dirección
2 está dividido en la carcasa 24, en un segmento axial alejado del
motor eléctrico 18, en un árbol de entrada 25, que está unido
solidariamente en rotación con el volante 30, y en un árbol de
salida 26 que está unido solidariamente en rotación con la rueda
hueca 10 y el árbol de salida 31 del sistema de parejas de ruedas
huecas 7. El árbol de entrada 25 está unido con el árbol de salida
26 a través de un elemento de torsión 27 construido en forma de una
barra de torsión.
El dispositivo de control y/o regulación 21 está
unido para transmisión de señales por el lado de entrada con el
sensor de par de giro 22 que trabaja sin contacto para determinar el
par de giro de dirección y con el sensor 23 para el ángulo de giro
del mango de dirección 3 y con otros sensores. Debido a la
proximidad espacial de los sensores 22, 23 al dispositivo de
control y/o regulación 21, éstos pueden ser unidos directamente,
sin uniones de enchufado, con el dispositivo de control y/o
regulación 21. La alimentación de corriente y la conducción de
señales al servomotor 5 se efectúan en los ejemplos de realización
mostrados sin dispositivos de transmisión, tales como contactos
rodantes o muelles enrollados.
En la carcasa 24 está dispuesto el sensor de par
de giro 22 entre la pared frontal 41 del lado del volante y el
árbol hueco 38 del rotor 20. El sensor de par de giro 22 está
constituido por un imán 29 que está unido solidariamente en
rotación con el árbol de entrada 25 del árbol de dirección 2 y que
varía la resistencia magnética de una bobina de sensor 28 unida
solidariamente en rotación con el árbol de salida 26 del árbol de
dirección 2.
Considerado en la dirección axial del árbol de
dirección 2, entre el sensor de par de giro 22 y el rotor 20 está
dispuesto un sensor 42 del motor para obtener la velocidad de giro
y/o el ángulo de giro del rotor 20. El sensor 42 del motor está
construido en un modo de funcionamiento sin contacto y está unido
para transmisión de señales con el dispositivo de control y/o
regulación 21.
Durante el funcionamiento del sistema de
dirección 1, el rotor 20 del servomotor 5 realiza un giro en una u
otra dirección en función del par de giro aplicado al mango de
dirección y de la velocidad de giro o la velocidad de
desplazamiento del mango de dirección. El árbol hueco 38, sobre el
cual está fijado el rotor, acciona entonces al árbol de
accionamiento 34 del sistema de parejas de ruedas huecas 7 con la
excéntrica 35.
La excéntrica 35 dispuesta sobre el árbol de
accionamiento 34 lleva el piñón 8, el cual está separado de la
excéntrica 35 en dirección radial por medio de cojinetes de bolas
43, 43' dispuestos en la carcasa 33 del sistema de parejas de
ruedas huecas 7. A ambos lados del piñón 8, considerado en dirección
axial, están fijados unos contrapesos 44, 44' sobre el árbol de
accionamiento 34.
El piñón 8 presenta en su perímetro un dentado
45 que es contiguo en dirección axial al servomotor 5. El piñón 8
engrana mediante este dentado 45 con un dentado 46 de una brida 47
de la carcasa 33 del sistema de pareja de ruedas huecas, penetrando
la brida 47 radialmente en el interior de la carcasa 33.
El primer dentado 9 del piñón 8, que está
dispuesto en dirección axial en el extremo del lado de salida del
sistema de parejas de ruedas huecas, en el perímetro de dicho piñón
8, engrana con un segundo dentado 11 de la rueda hueca 10.
De este modo, la rueda hueca 10 y el árbol de
salida 31 del sistema de pareja de ruedas huecas 7, con el cual
está unida solidariamente en rotación la rueda hueca 10, son
accionados con una velocidad reducida. La velocidad se ajusta a la
relación entre los números de dientes de las dos parejas de ruedas
huecas.
La figura 3 muestra los círculos de cabeza de
una pareja de ruedas huecas, como el piñón 8 y la rueda hueca 10,
cuyos dentados se designan como 9 y 11 en la figura 1 o bien como 45
y 46, ya que el piñón 8 y la rueda hueca 10 presentan dos
dentados.
Una superficie de solapamiento 48 entre el
círculo de cabeza 49 del dentado 9 del piñón y el círculo de cabeza
del dentado 11 de la rueda hueca es de forma semicircular. La
superficie de solapamiento 48 es la única superficie en la que se
efectúa un solapamiento y en la que existe un contacto entre
dientes.
Una línea 13 que pasa por el centro 14 del piñón
8 y por el centro 15 de la rueda hueca 10 se corta con los círculos
de cabeza 49 y 50 en puntos 51 y 52. La profundidad de trabajo del
dentado es la distancia entre los puntos 51 y 52. La línea 13
discurre diametralmente a través de los centros 14 y 15 del piñón 8
y de la rueda hueca 10.
Se emplea una forma de diente conjugada como la
que muestra la figura 4, estando situado siempre el punto de
rodadura a un lado de la línea 13 por fuera de las superficies
dispuestas entre los puntos de intersección 51 y 52.
Es de hacer notar que, cuando se prolonga la
línea de contacto 53 al girar en el sentido de las agujas del
reloj, ésta se corta con la línea 13 por encima de la superficie de
solapamiento 48. Lo mismo se aplica para la dirección de giro
opuesta, tal como muestra la figura 5. El ángulo de engrane de la
cabeza de gradiente 12 del segundo dentado 11 está comprendido
entre 2 y 16 grados. En el documento DE 695 05 983 T2 se describen
detalles de construcción del sistema de parejas de ruedas huecas. El
sistema de parejas de ruedas huecas 7 puede estar hecho de material
metálico, tal como acero, o de plástico. El propio sistema de
dirección puede estar construido como una dirección de un solo
piñón o de doble piñón.
En la figura 6 se muestra una sección
longitudinal esquemática a través de un sistema de dirección cuyo
servomotor 5 está fijado a un componente 54 solidario del vehículo
que no es la columna de dirección de un vehículo. El árbol 57 del
servomotor 5 está unido solidariamente en rotación con el árbol de
accionamiento 34 del sistema de parejas de ruedas huecas 7 a través
de un mecanismo 55. El mecanismo 55 está construido en el ejemplo de
realización mostrado como un mecanismo 56 de un medio de tracción
con una transmisión de correa dentada. Para los componentes iguales
se aplican los mismos símbolos de referencia que en la figura 1.
Claims (25)
1. Sistema de dirección para un vehículo,
especialmente servodirección o dirección asistida para un vehículo
automóvil, que comprende un árbol de dirección (2) para establecer
una unión operativa de un mango de dirección (3) con un mecanismo
de dirección (4), y un servomotor (5) para proporcionar un par de
giro a un árbol de accionamiento (34) de una unión de engranaje (6)
entre el servomotor (5) y el mecanismo de dirección (4),
caracterizado porque la unión de engranaje (6) es un sistema
de parejas de ruedas huecas (7) constituido por un piñón (8) con un
primer dentado (9), que es movido epicíclicamente por una excéntrica
(35) sobre el árbol de accionamiento (34), y por una rueda hueca
(10) con un segundo dentado (11) que engrana con el primer dentado
(9) para hacer girar la rueda hueca (10) por medio del piñón (8),
presentando la rueda hueca (10) al menos un diente (12) más que el
piñón (8) y existiendo el único contacto entre el primer dentado (9)
y el segundo dentado (11) exclusivamente a un lado de la línea (13)
que pasa diametralmente por los centros (14, 15) del piñón (8) y de
la rueda hueca (10), y estando conjugado el primer dentado (9) con
el segundo dentado (11) y teniendo el ángulo de engrane en la cabeza
de cada diente del segundo dentado (11) una magnitud comprendida
entre 2 y 16 grados.
2. Sistema de dirección para un vehículo,
especialmente servodirección o dirección asistida para un vehículo
automóvil, que comprende un árbol de dirección (2) para establecer
una unión operativa de un mango de dirección (3) con un mecanismo
de dirección (4), y un servomotor (5) para proporcionar un par de
giro a un árbol de accionamiento (34) de una unión de engranaje (6)
entre el servomotor (5) y el mecanismo de dirección (4),
caracterizado porque la unión de engranaje (6) es un sistema
de parejas de ruedas huecas (7) constituido por una excéntrica (35)
unida solidariamente en rotación con el árbol de accionamiento
(34), la cual produce un movimiento epicíclico de un piñón (8) al
girar el árbol de accionamiento (34), engranando piñón (8) mediante
un dentado (45) dispuesto en su perímetro con un dentado (46)
solidario de una carcasa (33) del sistema de parejas de ruedas
huecas (7), y engranando mediante un primer dentado (9) dispuesto en
el piñón (8) con un segundo dentado (11) de una rueda hueca (10)
montada de forma giratoria en la carcasa (33) para producir la
rotación de un árbol de salida (31) del sistema de parejas de ruedas
huecas (7), presentando la rueda hueca (10) al menos un diente (12)
más que el piñón (8) y existiendo el único contacto entre el primer
dentado (9) y el segundo dentado (11) exclusivamente a un lado de
una línea (13) que pasa diametralmente por los centros (14, 15) del
piñón (8) y de la rueda hueca (10), y estando el primer dentado (9)
conjugado con el segundo dentado (11) y teniendo el ángulo de
engrane en la cabeza cada diente del segundo dentado (11) una
magnitud comprendida entre 2 y 16 grados.
3. Sistema de dirección según la reivindicación
1 ó 2, caracterizado porque un eje longitudinal (16) del
sistema de parejas de ruedas huecas (7) es coaxial al eje
longitudinal (17) del árbol de dirección (2).
4. Sistema de dirección según la reivindicación
3, caracterizado porque el árbol de dirección (2) abraza o
atraviesa al sistema de parejas de ruedas huecas (7) y está unido
solidariamente en rotación con un árbol de salida (31) de dicho
sistema de parejas de ruedas huecas (7).
5. Sistema de dirección según la reivindicación
3 ó 4, caracterizado porque el servomotor (5) es un motor
eléctrico (18) y está dispuesto en el árbol de dirección (2).
6. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el eje
longitudinal (19) del servomotor (5) es congruente con el eje
longitudinal (16) del sistema de parejas de ruedas huecas (7).
7. Sistema de dirección según la reivindicación
5 ó 6, caracterizado porque el motor eléctrico (18) está
construido como un motor de árbol hueco, siendo giratorio el rotor
(20) del motor eléctrico (18) alrededor del árbol de dirección
(2).
8. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el par de giro
del servomotor (5) se apoya en un componente (54) del sistema de
dirección (1) solidario del vehículo o en otro componente del
vehículo distinto de una columna de dirección.
9. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 5 y 8, caracterizado porque el
servomotor (5) está unido con el árbol de accionamiento (34) del
sistema de parejas de ruedas huecas (7) a través de un mecanismo
(55).
10. Sistema de dirección según la reivindicación
9, caracterizado porque el mecanismo (55) es un mecanismo
(56) de un medio de tracción.
11. Sistema de dirección según la reivindicación
9, caracterizado porque el mecanismo (55) es un mecanismo de
engranaje.
12. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el servomotor
(5) es controlado por un dispositivo de control y/o regulación
(21), estando unido el dispositivo de control y/o regulación (21)
por el lado de entrada con un sensor de par de giro (22) para
determinar el par de giro de dirección y/o con un sensor (23) para
determinar el ángulo de giro del mango de dirección (3) y/o con un
sensor (42) del motor.
13. Sistema de dirección según la reivindicación
12, caracterizado porque el servomotor (5) con el dispositivo
de control y/o regulación (21), el sistema de parejas de ruedas
huecas (7), los sensores (22, 23) para determinar el par de giro de
dirección y el ángulo de giro del mango de dirección (3) y el sensor
(42) del motor están agrupados en una única carcasa
(24).
(24).
14. Sistema de dirección según la reivindicación
12, caracterizado porque el sensor de par de giro (22) y/o
el sensor (23) para determinar el ángulo de giro del mango de
dirección (3) están espacialmente separados del sistema de parejas
de ruedas huecas (7) y del servomotor (5).
15. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el árbol de
dirección (2) está divido axialmente en un árbol de entrada (25) y
un árbol de salida (26), estando unido el árbol de entrada (25) con
el árbol de salida (26) a través de un elemento de torsión (27).
16. Sistema de dirección según la reivindicación
15, caracterizado porque el sensor de par de giro (22) está
dispuesto axialmente entre el árbol de entrada (25) y el árbol de
salida (26) del árbol de dirección (2), obteniéndose la resistencia
magnética - que varía en función del respectivo par de giro de
dirección - en una bobina de sensor (28) dispuesta en el árbol de
salida (26) bajo la influencia de un imán (29) dispuesto en el árbol
de entrada (25).
17. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la alimentación
de corriente y/o la conducción de señales al servomotor (5) o al
dispositivo de control y/o regulación (21) se realizan sin
dispositivo de transmisión, tal como contactos rozantes o muelles
enrollados.
18. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 12 a 16, caracterizado porque el sensor de
par de giro (22) está unido sin uniones de enchufado, mediante
contactados de conducción de señales, con el dispositivo de control
y/o regulación (21).
19. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el sistema de
parejas de ruedas huecas (7) está hecho sustancialmente de
acero.
20. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque el sistema de
parejas de ruedas huecas (7) está hecho sustancialmente de
plástico.
21. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque el sistema de
dirección (1) está construido como una dirección de un solo piñón o
de doble piñón.
22. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque entre el
sistema de parejas de ruedas huecas (7) y el mecanismo de dirección
(4) está dispuesto un embrague.
23. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque el mecanismo de
dirección (4) está formado por el sistema de parejas de ruedas
huecas (7).
24. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque el mecanismo de
dirección (4) sirve para el accionamiento directo de una palanca de
dirección de rueda o de una barra de dirección o de una palanca de
la caja de dirección.
25. Actuador en un sistema de dirección de un
vehículo con un servomotor (5), en donde el servomotor (5) acciona
un árbol de accionamiento (34) de un sistema de parejas de ruedas
huecas (7) según las reivindicaciones 1 ó 2.
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