ES2315631T3 - Unidad de direccion para un vehiculo electrico. - Google Patents
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Abstract
Unidad de dirección para un vehículo eléctrico, comprendiendo la unidad de dirección un motor eléctrico (4) que tiene un árbol de salida tubular (9) montado para rotar alrededor de su propio eje longitudinal particular (8); y una barra de dirección (13) montada a través de dicho árbol de salida (9) y conectada al mismo árbol de salida (9) por medio de un acoplamiento de tornillo-tuerca de recirculación de bolas (12) para desplazarse a lo largo de dicho eje (8) y controlar la dirección de un par de ruedas (2) del vehículo; comprendiendo el acoplamiento de tornillo-tuerca (12) al menos un carril de recirculación de anillo cerrado (16) y un tren de bolas (15) engranado en el mismo carril de recirculación (16), y que está caracterizada porque el carril de recirculación (16) comprende, a su vez, una primera sección (17) definida entre el árbol de salida (9) y la barra de dirección (13), una segunda sección (18) que se extiende entre los extremos de la primera sección (17), y dos terceras secciones (19) que conectan la primera y la segunda sección (17, 18) entre sí, estando definida la segunda sección (18) por un orificio (18), que está realizado a través de la barra de dirección (13), y está dispuesto según un ángulo (a) diferente de 90º con respecto a un plano de referencia (P) básicamente en un ángulo recto respecto a dicho eje (8), comprendiendo además la unidad de dirección un dispositivo de retención (34) para bloquear angularmente el árbol de salida (9) alrededor de dicho eje (8) en ausencia de suministro de energía del motor eléctrico (4); comprendiendo el dispositivo de retención (34) una pluralidad de asientos (36) distribuidos alrededor de dicho eje (8) y angularmente integrales con dicho árbol de salida (9), al menos un elemento de clavija (37) móvil entre una posición de engrane, en la que el elemento de clavija (37) engrana en uno de dichos asientos (36), y una posición de liberación, medios de empuje elásticos (40) que actúan sobre el elemento de clavija (37) para mantener el elemento de clavija (37) en dicha posición de engrane, y medios de accionamiento (39) para desplazar el elemento de clavija (37) a dicha posición de liberación contra la acción de dichos medios de empuje elásticos (40).
Description
Unidad de dirección para un vehículo
eléctrico.
La presente invención se refiere a una unidad de
dirección para un vehículo eléctrico.
En particular, la presente invención se refiere
a una unidad de dirección del tipo que incluye un motor eléctrico
que tiene un árbol de salida tubular montado para rotar alrededor de
su propio eje longitudinal particular; y una barra de dirección
que se extiende a través del árbol de salida y conectada al mismo
árbol de salida por medio de un acoplamiento de
tornillo-tuerca de recirculación de bolas para
desplazarse a lo largo del citado eje y controlar la dirección de un
par de ruedas del vehículo.
El documento
GB-2388352-A, que muestra el
preámbulo de la reivindicación 1, desvela una unidad de dirección
que incluye un motor eléctrico que tiene un árbol de salida tubular
montado para rotar alrededor de su propio eje longitudinal
particular; y una barra de dirección que se extiende a través del
árbol de salida y conectada al mismo árbol de salida por medio de
un acoplamiento de tornillo-tuerca de recirculación
de bolas para desplazarse a lo largo del citado eje y controlar la
dirección de un par de ruedas del vehículo. El acoplamiento de
tornillo-tuerca está definido por un tren de bolas
engranado en un carril de recirculación realizado entre el árbol de
salida y la barra de dirección.
El documento
US-4258584-A desvela un engranaje
helicoidal de circulación de bolas para un sistema de dirección de
vehículo que comprende una tuerca esférica tubular y un tornillo
sinfín tubular que se extiende a través de la tuerca esférica y
conectado a la misma tuerca esférica por medio de un acoplamiento de
tornillo-tuerca de recirculación de bolas. El
acoplamiento de tornillo-tuerca está definido por un
tren de bolas engranado en un carril de recirculación que comprende
una sección definida a través de un miembro de retorno de bolas
insertado en el tornillo sinfín y hecha de dos medias partes
enclavijadas, pegadas o soldadas entre sí.
El documento GB815730 desvela además un
engranaje helicoidal de recirculación de bolas que comprende un tren
de bolas que pasa a través de un orificio realizado a través de la
barra.
Las unidades de dirección conocidas del tipo
descrito anteriormente muestran ciertos inconvenientes que surgen
principalmente del hecho de que la realización de los sistemas de
recirculación de bolas usados en tales unidades de dirección implica
mecanizado relativamente complicado y caro.
El propósito de la presente invención es proveer
una unidad de dirección para un vehículo eléctrico que sea sin los
inconvenientes explicados anteriormente y que sea tanto simple como
económica de producir.
Una unidad de dirección para un vehículo
eléctrico se provee según la presente invención según las
reivindicaciones acompañantes.
A continuación se describirá la presente
invención con referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran un
ejemplo de realización no limitador de tal invención, en la que:
la figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva de una realización preferida de la unidad de dirección
de la presente invención;
la figura 2 es una primera sección longitudinal
de la unidad de dirección de la figura 1;
la figura 3 es una segunda sección longitudinal
de la unidad de dirección de la figura 1; y
la figura 4 es una vista en perspectiva de una
parte de la figura 2.
Con referencia a la figura 1, indicada por 1, en
conjunto, está una unidad de dirección capaz de controlar la
dirección de un par de ruedas 2 de un vehículo eléctrico de tipo
conocido y no mostrado como tal, por ejemplo, una carretilla
elevadora o un vehículo eléctrico para el transporte y el embarque
de objetos y/o personas en un entorno aeroportuario.
Según lo ilustrado en la figura 2, la unidad 1
incluye un bastidor tubular externo 3 que aloja un motor eléctrico
4, que incluye, a su vez, un estator 5 y un rotor 6 montado dentro
del estator 5 para rotar, en relación con el mismo estator 5 y
mediante la interposición de un par de cojinetes de bolas 7,
alrededor de su propio eje longitudinal 8.
El rotor 6 está conectado de una manera
angularmente fija a un árbol de salida tubular 9, que está
totalmente montado dentro del bastidor 3 coaxialmente al eje 8,
tiene una rosca interna 10 realizada sobre una superficie 11 dentro
del mismo árbol 9, y está conectado por medio de un acoplamiento de
tornillo-tuerca 12 a una barra de dirección 13, que
está montada por medio del árbol 9 para sobresalir por fuera del
bastidor 3, tiene un diámetro básicamente igual al diámetro interno
del árbol 9, y está equipada con una rosca externa 14 provista en su
sección media.
El acoplamiento 12 es un acoplamiento de
recirculación de bolas e incluye un tren de bolas 15 engranado en un
carril de recirculación de anillo cerrado 16 y que incluye, a su
vez, una primera sección 17 definida entre las roscas 10 y 14, una
segunda sección definida por un orificio básicamente rectilíneo 18,
que se extiende entre los extremos de la sección 17, y está
realizado a través de la barra 13 para formar un ángulo a diferente
de 90º con un plano de referencia P en un ángulo recto respecto al
eje 8, y dos terceras secciones de conexión 19 del orificio 18 con
la sección 17. Cada sección 19 está definida por un canal de guía
respectivo 20 realizado en un elemento desviador 21 alojado dentro
de un asiento relativo 22, que está provisto en la barra 13 para
abrirse hacia fuera en una superficie externa de la misma barra 13,
y está descentrado circunferencialmente en relación con el otro
asiento 22 un ángulo de básicamente 180º.
Según lo ilustrado en la figura 4, el canal 20
se abre hacia fuera en una superficie lateral del elemento 21, e
incluye una primera porción 20a, que es básicamente paralela al eje
8, y conecta con el orificio 18, y una segunda porción 20b, que está
colocada transversalmente al eje 8, conecta con la sección 17, y
está equipada con un saliente 23 engranado en la rosca 10 y capaz de
desplazar las bolas 15 entre la sección 17 y el orificio 18.
Con referencia a la figura 1, cada rueda 2 está
montada en un cubo de rueda relativo realizado en un primer brazo
24 de un balancín 25, que está articulado a un bastidor 26 del
vehículo (no mostrado) para oscilar, en relación con el bastidor 26
y bajo la fuerza de una biela 27 interpuesta entre la barra 13 y un
segundo brazo 28 del balancín 25, alrededor de un eje de
articulación 29 básicamente vertical y transversal al eje 8. La
biela 27 se extiende entre dos ejes 30, 31 paralelos al eje 29, y de
los cuales el eje 30 es el eje de rotación de la biela 27 en
relación con el brazo 28.
El bastidor 3 está limitado axialmente por dos
juntas obturadoras de forma anular 32, que están montadas
coaxialmente al eje 8, están interpuestas entre el bastidor 3 y la
barra 13, y delimitan una cámara 33 que contiene totalmente el
acoplamiento de tornillo-tuerca 12, es decir el
árbol 9 y la rosca 14. Por lo tanto, la presencia de las juntas
obturadoras 32 permite la lubricación del acoplamiento 12
exclusivamente durante el montaje de la unidad 1.
Según lo ilustrado en la figura 3, la unidad 1
está equipada además con un dispositivo de retención 34 capaz de
bloquear angularmente el árbol 9 alrededor del eje 8 y de impedir,
por lo tanto, el desplazamiento axial de la barra 13 en ausencia de
suministro de energía al motor 4 permitiendo que el vehículo (no
mostrado) mantenga la dirección de avance mantenida antes de la
interrupción del suministro de electricidad.
El dispositivo 34 incluye una placa de forma
anular 35, que está fijada al rotor 6 en un ángulo recto respecto al
eje 8, se extiende alrededor de la barra 13, y tiene una pluralidad
de asientos 36 realizados paralelos al eje 8 y distribuidos
uniformemente alrededor del mismo eje 8.
El dispositivo 34 incluye además una clavija 37,
que tiene un eje longitudinal 38 paralelo al eje 8, y está montada
de manera deslizante dentro de un electroimán 39, que está fijado al
bastidor 3 coaxialmente al eje 38, y está conectado eléctricamente
al motor 4 para mantener, normalmente, la clavija 37 en una
posición de liberación, en la que la misma clavija 37 está colocada
fuera de los asientos 36.
En ausencia de suministro de energía al motor 4
y, por lo tanto, al electroimán 39, la clavija 37 se desplaza, bajo
la fuerza de un muelle 40 interpuesto entre el bastidor 3 y la
clavija 37, a una posición de engrane, en la que la misma clavija 37
engrana en uno de los asientos 36.
El motor 4 está equipado con una pluralidad de
sensores (no mostrados), en el caso en cuestión sensores de efecto
Hall, que se usan tanto para conmutación de las fases a las que ha
de suministrarse energía, así como para controlar la posición axial
de la barra 13 evitando el uso de un transformador de coordenadas
y/o codificador. Para el control de la posición axial de la barra
12, el motor 4 está equipado además con una caja de control
electrónico (no mostrada) capaz de calcular la posición axial de la
barra 13 dependiendo del número de veces que los imanes permanentes
del rotor 6 pasan delante de los citados sensores (no mostrados) y
dependiendo del paso de las roscas 10 y 14.
El funcionamiento de la unidad de dirección 1 se
puede deducir fácilmente de lo explicado anteriormente y no requiere
mayor explicación.
La unidad de dirección 1 tiene ciertas ventajas
que surgen principalmente del hecho de que la realización del carril
de recirculación 16 se realiza relativamente simple y económica por
la presencia de un orificio, es decir el orificio 18, realizado a
través de la barra 13 y que los elementos desviadores 21 son
relativamente resistentes y fiables.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de antecedentes citados por el
solicitante es sólo por conveniencia del lector. No forma parte del
documento de patente europea. Aun cuando se ha tenido mucho cuidado
al compilar los antecedentes, no pueden excluirse errores u
omisiones y la Oficina Europea de Patentes declina toda
responsabilidad a este respecto.
- \bullet GB 2388352 A [0003]
- \bullet GB 815730 A [0005]
\bullet US 4258584 A [0004]
Claims (7)
1. Unidad de dirección para un vehículo
eléctrico, comprendiendo la unidad de dirección un motor eléctrico
(4) que tiene un árbol de salida tubular (9) montado para rotar
alrededor de su propio eje longitudinal particular (8); y una barra
de dirección (13) montada a través de dicho árbol de salida (9) y
conectada al mismo árbol de salida (9) por medio de un acoplamiento
de tornillo-tuerca de recirculación de bolas (12)
para desplazarse a lo largo de dicho eje (8) y controlar la
dirección de un par de ruedas (2) del vehículo; comprendiendo el
acoplamiento de tornillo-tuerca (12) al menos un
carril de recirculación de anillo cerrado (16) y un tren de bolas
(15) engranado en el mismo carril de recirculación (16), y que está
caracterizada porque el carril de recirculación (16)
comprende, a su vez, una primera sección (17) definida entre el
árbol de salida (9) y la barra de dirección (13), una segunda
sección (18) que se extiende entre los extremos de la primera
sección (17), y dos terceras secciones (19) que conectan la primera
y la segunda sección (17, 18) entre sí, estando definida la segunda
sección (18) por un orificio (18), que está realizado a través de la
barra de dirección (13), y está dispuesto según un ángulo (a)
diferente de 90º con respecto a un plano de referencia (P)
básicamente en un ángulo recto respecto a dicho eje (8),
comprendiendo además la unidad de dirección un dispositivo de
retención (34) para bloquear angularmente el árbol de salida (9)
alrededor de dicho eje (8) en ausencia de suministro de energía del
motor eléctrico (4); comprendiendo el dispositivo de retención (34)
una pluralidad de asientos (36) distribuidos alrededor de dicho eje
(8) y angularmente integrales con dicho árbol de salida (9), al
menos un elemento de clavija (37) móvil entre una posición de
engrane, en la que el elemento de clavija (37) engrana en uno de
dichos asientos (36), y una posición de liberación, medios de empuje
elásticos (40) que actúan sobre el elemento de clavija (37) para
mantener el elemento de clavija (37) en dicha posición de engrane, y
medios de accionamiento (39) para desplazar el elemento de clavija
(37) a dicha posición de liberación contra la acción de dichos
medios de empuje elásticos (40).
2. Unidad de dirección según la reivindicación 1
y que además comprende dos elementos desviadores (21) equipados con
canales de guía respectivos (20) que definen cada uno una dicha
tercera sección respectiva (19).
3. Unidad de dirección según la reivindicación
2, en la que la barra de dirección (13) está equipada con dos
asientos (22) que se abren hacia fuera en una superficie externa de
la misma barra de dirección (13) y cada uno capaz de alojar uno
respectivo de dichos elementos desviadores (21).
4. Unidad de dirección según la reivindicación
3, en el que dichos asientos (22) están descentrados
circunferencialmente uno con respecto a otro.
5. Unidad de dirección según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes y que además comprende un bastidor
tubular (3) capaz de alojar dicho motor eléctrico (4) y dos juntas
obturadoras de forma anular (32) capaces de limitar axialmente el
bastidor (3) para definir, junto con el mismo bastidor (3), una
cámara (33) que contiene todo el acoplamiento de
tornillo-tuerca (12).
6. Unidad de dirección según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en la que dichos medios de
accionamiento (39) comprenden un electroimán (39) conectado
eléctricamente a dicho motor eléctrico (4).
7. Unidad de dirección según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en la que el motor eléctrico (4)
comprende un rotor (6) y está equipado con una pluralidad de
sensores de efecto Hall para la conmutación de las fases a las que
ha de suministrarse energía y con una caja de control electrónico
capaz de controlar una posición axial de dicha barra de dirección
(13) dependiendo del número de veces que los imanes permanentes del
rotor (6) pasan delante de dichos sensores y del paso de dicho
acoplamiento de tornillo-tuerca (12).
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