ES2321099T3 - Actuador para eje de vehiculo automovil que comprende un motor electrico con rotor exterior y eje de vehiculo automovil controlado por un actuador de este tipo. - Google Patents

Actuador para eje de vehiculo automovil que comprende un motor electrico con rotor exterior y eje de vehiculo automovil controlado por un actuador de este tipo. Download PDF

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Abstract

Actuador para eje de vehículo automóvil equipado con un motor eléctrico (28) que comprende un rotor (31) y un estator (28a) dispuesto en el interior del rotor (31) del motor eléctrico (28), estando ensamblado el rotor (31) sobre una tuerca (42) de un tornillo (43), de modo que dicho tornillo acciona en translación un árbol de salida (23) cuando el rotor (31) está en rotación, caracterizado porque la tuerca (42) presenta un diam5tre interior superior al diámetro exterior del rotor (31) del motor eléctrico (28).

Description

Actuador para eje de vehículo automóvil que comprende un motor eléctrico con rotor exterior y eje de vehículo automóvil controlado por un actuador de este tipo.
La presente invención se refiere a un actuador para eje de vehículo automóvil con al menos cuatro ruedas que comprende un motor eléctrico con rotor exterior y un eje controlado por un actuador de este tipo.
Un eje de vehículo automóvil incluye generalmente dos brazos oscilantes longitudinales, cada uno de los cuales porta una rueda en uno de sus extremos, y que están articulados en su otro extremo en la carrocería del vehículo. Unos medios elásticos y unos amortiguadores que se apoyan en los brazos que sostienen la carrocería, y en el caso de un eje flexible, una barra transversal antiperalte elásticamente deformable en torsión, se une rígidamente por sus extremos a los dos brazos oscilantes.
En los virajes, las ruedas de un vehículo automóvil experimentan unos esfuerzos laterales en la dirección del viraje. A fin de mejorar el equilibrio del vehículo y controlar de manera activa su comportamiento en curvas regresivas, se instala un dispositivo que controla una rotación limitada de las ruedas posteriores. Entonces se habla de sistema de cuatro ruedas directrices.
Se conoce a partir de la solicitud de patente EP-A-0 890 499 un dispositivo de orientación de las ruedas posteriores que comprende un actuador que a su vez comprende un motor rotativo hueco cuyo rotor interior está acoplado con un tren epicicloidal que comprende una tuerca que coopera con la posterior roscada de un brazo, que porta en cada uno de sus extremos una rótula unida a una rueda posterior. La rotación de la tuerca bloqueada en translación permite el desplazamiento del brazo según su eje. Las ruedas son así controladas por medio del actuador montado en su eje. Un actuador de este tipo presenta el inconveniente de engendrar un volumen importante y posee una estructura
compleja.
El documento US 6453 761 que muestra el preámbulo de la reivindicación 1, describe un actuador que comprende un motor eléctrico, provisto de un rotor, de un estator montado en el interior del rotor y de rodamientos montados radialmente entre dicho estator y una tuerca ligada rígidamente con el rotor y que coopera con una varilla roscada. La tuerca está bloqueada en translación, provocando así una rotación del rotor la translación de la varilla roscada.
Los documentos DE 38 36 255 y DE 100 19 563 que muestran el preámbulo de la reivindicación 6, describen unos ejes de vehículo automóvil en los cuales un actuador, que controla una articulación de orientación de las ruedas, comprende un motor eléctrico, provisto de un rotor y de un estator montado en el interior del estator. En estos dos casos igualmente, la arquitectura alrededor del actuador, y especialmente de la tuerca asociada, implica un volumen importante y penalizador.
La presente invención tiene por tanto por objeto resolver estas dificultades proponiendo un actuador de volumen particularmente restringido.
A tal efecto, el actuador según la invención está destinado a un eje de vehículo automóvil equipado con un motor eléctrico que comprende un rotor y un estator. El estator del motor eléctrico está dispuesto en el interior del rotor del motor eléctrico y el rotor está ensamblado sobre una tuerca de un tornillo, de manera que el tornillo acciona en translación un árbol de salida cuando el rotor está en rotación.
Un actuador de este tipo presenta la ventaja de poseer una tuerca que tiene un diámetro interior superior al diámetro exterior del motor eléctrico. Es posible colocar la tuerca y el tornillo transformando el movimiento de rotación en un movimiento de translación, de manera que se rodee el rotor del motor eléctrico y se obtenga así un actuador para eje flexible posterior que presente un volumen reducido.
Preferentemente, el eje del motor eléctrico está alineado con un eje del árbol de salida del actuador. El actuador puede comprender un medio de fijación alineado con el eje del árbol de salida.
En un modo de realización, el actuador comprende unos medios de retención aptos para impedir la rotación del árbol de salida.
El actuador puede ventajosamente comprender un motor eléctrico de tipo sin escobillas.
La invención se refiere igualmente a un eje para vehículo automóvil con al menos cuatro ruedas directrices que comprende al menos dos brazos oscilantes que portan unos soportes de ruedas aptos para pivotar según un eje sensiblemente vertical con respecto a dichos brazos oscilantes para orientar las ruedas. Comprende un actuador equipado con un motor eléctrico que comprende un rotor y un estator, estando dispuesto el estator del motor eléctrico en el interior del rotor del motor eléctrico y estando ensamblado el rotor sobre una tuerca de un tornillo, de modo que dicho tornillo acciona en translación un árbol de salida cuando el rotor está en rotación y la tuerca presenta un diámetro interior superior al diámetro exterior del rotor del motor eléctrico. El actuador acciona una articulación de control de orientación de las ruedas común conectada a unos soportes de ruedas y que comprende un balancín.
Un eje de este tipo presenta la ventaja de necesitar una zona de ocupación de volumen especialmente reducida. Así es posible prever medios de establecimiento de seguridad en el árbol de salida a fin de evitar una rotación intempestiva de las ruedas en caso de fallo del actuador. Es también posible prever un alojamiento para otros elementos del vehículo automóvil en la proximidad de este eje, por ejemplo una rueda de repuesto, en el caso de un eje posterior.
En un modo de realización, el eje del árbol de salida del actuador se ajusta al eje de rotación de los brazos oscilantes del eje. Dado que el eje del motor eléctrico se alinea con el eje del árbol de salida del actuador, el actuador es neutro cuando el eje se abate, no induce esfuerzos parásitos. Es igualmente posible con un eje de este tipo colocar el actuador lejos de las ruedas del vehículo automóvil, y próximo de los medios elásticos y amortiguadores que se apoyan en los brazos oscilantes, con el fin de no reducir la eficacia elástica del eje.
Un eje tal tiene la ventaja de poder orientar las ruedas de vehículo con un actuador que puede colocarse fuera de fuentes de calor que se encuentran en el vehículo automóvil, como el tubo de escape de los gases de combustión del motor y de que no comprende más que una única salida en translación.
En un modo de realización, el eje es un eje flexible posterior y el actuador se fija en la carrocería de un vehículo automóvil.
En un modo de realización, el actuador se fija en un brazo oscilante. Esta localización permite suprimir algunos movimientos inducidos por el movimiento del eje con respecto a la carrocería del vehículo automóvil.
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Preferiblemente, el actuador está descentrado con relación a un área longitudinal del eje.
Se comprenderá mejor la invención con el estudio de la descripción detallada de un modo de realización en modo alguno limitativo e ilustrado por los dibujos anexos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un eje flexible posterior; y
- la figura 2 es un esquema de principio del actuador del eje flexible posterior.
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A título de ejemplo, se ha representado un eje flexible en la figura 1. Se comprenderá que todo tipo de eje puede permitir la puesta en lugar de un actuador de este tipo. En la descripción siguiente, se describirá más concretamente un eje flexible. Un eje flexible 1 comprende dos brazos oscilantes longitudinales 2. Cada brazo oscilante 2 se conectada por un extremo 3, dirigido hacia la parte posterior del vehículo a un soporte de ruedas 4. Las ruedas se han simbolizado por elipses 5. El otro extremo 6 de los brazos oscilantes 2, dirigido hacia la parte delantera del vehículo, se articula a la carrocería del vehículo (no representada) a nivel de un taladro 7. Los dos brazos oscilantes 2 se articulan en la carrocería alrededor de un mismo eje de rotación 8, transversal con respecto al eje longitudinal medio 9 del eje 1. Cada soporte de rueda 4 se conecta a los brazos oscilantes 2 por dos articulaciones 10 y 11, de manera conocida, por ejemplo con rótulas. Un travesaño 12, elásticamente deformable a torsión, se conecta rígidamente por sus extremos 13 y 14 a los dos brazos oscilantes 2, sensiblemente en paralelo y en proximidad del eje de rotación 8. El travesaño 12 puede presentar un perfil en forma de V horizontal, cuya abertura se dirige hacia la parte delantera del vehículo. Por supuesto, se pueden utilizar travesaños de forma diferente. Se conecta un balancín 15, sensiblemente en el centro del travesaño 12, por un eje de articulación 16 sensiblemente vertical. El balancín 15 que se extiende transversalmente al travesaño 12, incluye un extremo 17 dirigida hacia la parte delantera del vehículo, y dos extremos 18a y 18b dirigidos hacia la parte posterior del vehículo. Los extremos 18a y 18b del balancín se conectan a cada soporte de rueda 4 por dos bielas 19a y 19b sensiblemente paralelas al travesaño 12 por medio de dos brazos 20a y 20b que se extienden hacia la parte delantera del vehículo de manera sensiblemente horizontal. El extremo de la biela 19a, o respectivamente 19b, se articula entonces al extremo libre del brazo 20a, o respectivamente 20b, alrededor de un eje 21a, o respectivamente 21b, sensiblemente vertical, mientras que el otro extremo se articula al extremo 18a, o respectivamente 18b, del balancín alrededor de un eje 22a, o respectivamente 22b, sensiblemente vertical. El balancín 15 puede presentar, por ejemplo, una forma de garfio, cuyo extremo de mango forma el extremo delantero 17, y el extremo de los dientes forma los extremos posteriores 118a y 18b. El eje de rotación 16 del balancín 15 se fija en los dos dientes del garfio. Por supuesto se pueden contemplar otras formas. El extremo delantero 17 del balancín se conecta por medio de un árbol de salida 23 de un actuador lineal 24 al brazo oscilante izquierdo 2. Por supuesto, es posible conectar el extremo delantero del balancín al brazo oscilante derecho 2. El extremo del árbol de salida 23 se articula al extremo delantero 17 del balancín alrededor de un eje 25 sensiblemente vertical. EL eje 26 del árbol de salida 23 es sensiblemente paralelo al travesaño 12. El actuador 24 está descentrado con relación al eje longitudinal medio 9 del eje 1 y articulado al extremo delantero 6 del brazo oscilante izquierdo 2 alrededor de un eje sensiblemente vertical 27, que pasa por el eje 26 del árbol de salida 23. Por supuesto, se puede también fijar el actuador 24 en diferentes lugares de la carrocería del vehículo, se puede colocar ventajosamente de manera que el eje 26 del árbol de salida 23 se confunda con el eje de rotación 8 de los dos brazos oscilantes, no obstante el eje 26 del árbol de salida 23 debe seguir siendo sensiblemente paralelo al travesaño 12.
El funcionamiento del eje 1 es el siguiente: el actuador 24 controla la translación del árbol de salida 23 que causa la rotación del balancín 15 en torno a su eje 16 en el sentido de las agujas del reloj. Esta rotación desplaza el extremo posterior 18 del balancín hacia la izquierda del vehículo, lo que origina la rotación de los soportes de ruedas 4, alrededor de un eje sensiblemente vertical, hacia la izquierda, representado en la figura 1 por las flechas 5a y 5b, por el medio de las bielas 19a y 19b. Una translación del árbol de salida 23 en el sentido opuesto hace girar al balancín 15 en el sentido trigonométrico que provoca la rotación de las ruedas hacia la derecha.
En la figura 2, un accionador 24 comprende un motor eléctrico 28, un conjunto de tornillo y tuerca 29 conectado al motor eléctrico 28 y a un árbol de salida 23.
El motor eléctrico 28, que puede ser, por ejemplo, de tipo sin escobillas, comprende un estator 28a constituido por un apilamiento de chapas en el interior del cual está dispuesto un bobinado 30, y un rotor 31 dispuesto 8 en el exterior del estator 28a, y constituido por un árbol hueco y que comprende los imanes 32 y 33 orientados hacia el estator 28a. Los imanes 32 y 33 pueden estar constituidos de manera conocida por ferrita o por neodimio-hierro-boro. El estator 28a del motor eléctrico 28 se monta al nivel de un árbol de soporte 34. Un eje 28b del motor eléctrico 28 se confunde con el eje 26 del árbol de salida 23.
El árbol de soporte 34 se prolonga en un extremo por una pieza de soporte 35, y está unido en el otro extremo por una pieza de tope 36, que puede ser, por ejemplo, de goma. En el árbol de soporte 34, dos rodamientos 37 y 38, por ejemplo de contacto oblicuo, están dispuestos a cada lado del estator 28a del motor eléctrico 28 entre el árbol de soporte 34 y el rotor 31 del motor eléctrico 28. Los rodamientos 37 y 38 son aptos para transmitir esfuerzos axiales de su anillo exterior hacia su anillo interior (no representados).
Un captador de posición 39, compuesto por tres sondas de efecto Hall (no representadas), se fija en el árbol de soporte 34 entre el estator 28a del motor eléctrico 28 y el rodamiento 37. Una corona 15 magnetizada 40 está dispuesta en el rotor 30 del motor eléctrico 28, frente al captador de posición 39. La corona magnetizada 40 es apta para servir de objetivo a las sondas de efecto Hall (no representadas) del captador de posición 39, estando vinculada su polarización a la posición de los imanes 32 y 33. Por supuesto, la localización del captador de posición 39 y de la corona de imán no son de ninguna manera limitativas, aunque la corona magnetizada 40 debe encontrarse en la proximidad de los imanes 32 y 33.
Se monta un captador de posición de precisión 41 en el árbol de soporte 34 entre el estator 28a del motor eléctrico 28 y la pieza de soporte 35 que permite determinar la posición del árbol de salida 23. En una variante de realización, se puede contemplar igualmente integrar al rodamiento 37 ó 38 el captador de posición de precisión 41.
El árbol de soporte 34 es hueco con el fin de poder permitir el paso de los cables de alimentación (no representados) del estator 28a del motor eléctrico 28 y de los captadores de posición 39 y 41 hasta la pieza de soporte 35 apta para garantizar el soporte del bobinado 30 del estator 28a. Como variante, se puede contemplar también prever en el árbol de soporte 34 unas conexiones moldeadas con el fin de sustituir los cables de alimentación.
La pieza de soporte 35 incluye en el lado opuesto al árbol de soporte 34 un vaciado (no representado) de forma correspondiente a la del extremo 2a sobresaliente del brazo oscilante izquierdo 2 del eje flexible 1 de tal modo que realice una conexión de espiga y caja. Un vaciado 2b del brazo oscilante izquierdo 2 (figura 1) está de frente a taladro pasante 35a de la pieza de soporte 35, perpendicular con respecto al vaciado del árbol de soporte 34. Un medio de fijación (no representado), por ejemplo de tipo pasador, permite entonces fijar el actuador 24 al extremo delantero 6 del brazo oscilante izquierdo 2 (figura 1). El medio de fijación del actuador 24 está alineado con el eje 26 del árbol de salida 23. Por supuesto, se puede contemplar otros medios de fijación para realizar al enganche del actuador
24.
Una tuerca 42 del conjunto tornillo tuerca 29, ensamblada rígidamente en el rotor 31 del motor eléctrico 28 y cuyo roscado es exterior, coopera con un tornillo 43 de dicho conjunto de tornillo tuerca 29 que comprende un roscado interior 43a y que tiene una longitud sensiblemente superior al volumen ocupado axial del motor eléctrico 28. El tornillo 43, por ejemplo del tipo tornillo de bola, se prolonga en un extremo del lado opuesto a la pieza de soporte 35 por una pieza intermedia 44 de forma cilíndrica a su vez prolongada rígidamente por el árbol de salida
23.
El tornillo 43 y el árbol de salida 23 están guiados en translación, según el eje 26 del brazo de desplazamiento 23 respectivamente por unos cojinetes deslizantes 46 y 47 acoplados de manera rígida a un cárter tubular 48. Los cojinetes deslizantes 46 y 47 están provistos de medios de retención (no representados) aptos para impedir la rotación del tornillo 43 y del árbol de salida 23, que pueden ser, por ejemplo, un ranurado a nivel de los cojinetes deslizantes 46 y 47 que cooperan con un saliente del tornillo 43. En una variante de realización, los cojinetes deslizantes 46 y 47 pueden incluir un sistema de surcos integrados.
El cárter tubular 48 comprende un taladro escalonado 49 que presenta un primer taladro 49a, conectado por un resalto 49b, a un segundo taladro 49c de mayor diámetro, siendo dicho diámetro sensiblemente superior al diámetro del tornillo 43. Un extremo del cárter tubular 48 se conecta rígidamente a la pieza de soporte 35, comprendiendo el otro extremo 15 una junta de estanqueidad 50 que permite guardar el actuador 24 aislado del medio circundante. El árbol de salida 23 es sobresaliente con respecto al cárter 48 de tal modo que se conecta al extremo delantero del balancín 17 (figura 1). El cárter tubular comprende, al nivel del resalto 49, unos elementos de tope 51 y 52, que pueden ser de caucho.
El funcionamiento del actuador 24 es el siguiente: el rotor 31 del motor eléctrico 28 acciona en rotación la tuerca 42. La rotación de la tuerca 42 causa la translación del tornillo 43 según su eje y del árbol de salida 23. El captador de posición 41 detecta la posición del rotor 31 del motor eléctrico 28 con el fin de determinar la localización del árbol de salida 23 que controla la rotación de las ruedas posteriores.
La presente invención permite así obtener un actuador para eje de vehículo automóvil simple y económico, y que presenta una ocupación de volumen especialmente reducida.

Claims (10)

1. Actuador para eje de vehículo automóvil equipado con un motor eléctrico (28) que comprende un rotor (31) y un estator (28a) dispuesto en el interior del rotor (31) del motor eléctrico (28), estando ensamblado el rotor (31) sobre una tuerca (42) de un tornillo (43), de modo que dicho tornillo acciona en translación un árbol de salida (23) cuando el rotor (31) está en rotación, caracterizado porque la tuerca (42) presenta un diam5tre interior superior al diámetro exterior de1 rotor (31) del motor eléctrico (28).
2. Actuador según la reivindicación 1, caracterizado porque un eje (28b) del motor eléctrico (28) está alineado con un eje (26) del árbol de salida (23).
3. Actuador según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque comprende un medio de fijación alineado con un eje (26) del árbol de salida (23).
4. Actuador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye unos medios de retención aptos para impedir la rotación del árbol de salida (23).
5. Actuador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor eléctrico (28) es un motor eléctrico de tipo sin escobillas.
6. Eje para vehículo automóvil con al menos cuatro ruedas directrices que comprende al menos dos brazos oscilantes (2) que portan unos soportes de rueda (4) aptos para pivotar según un eje sensiblemente vertical con respecto a dichos brazos oscilantes (2) para orientar las ruedas, y que comprende un actuador (24) equipado con un motor eléctrico (28) que comprende un rotor (31) y un estator (28a) dispuesto en el interior del rotor (31) del motor eléctrico (28), controlando dicho actuador (24) un balancín de una articulación común de orientación de las ruedas conectada a los soportes de rueda (4), caracterizado porque el rotor (31) está ensamblado sobre una tuerca (42) de un tornillo (43), de modo que dicho tornillo (43) acciona en translación un árbol de salida (26) cuando el rotor (31) está en rotación, y porque la tuerca (42) presenta un diámetro interior superior al diámetro exterior del rotor (31) del motor eléctrico (28).
7. Eje según la reivindicación 6, caracterizado porque un eje (26) del árbol de salida (23) del actuador (24) está alineado con un eje de rotación (8) de los brazos oscilantes (2).
8. Eje según las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque el eje es un eje flexible posterior y porque el actuador (24) se fija en la carrocería del vehículo.
9. Eje según la reivindicación 8, caracterizado porque el actuador (24) se fija en un brazo oscilante (2).
10. Eje según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque el actuador (24) está descentrado con respecto a un eje longitudinal (9) del eje.
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