ES2643788T3 - Biela oscilante excéntrica de resorte en aplicación CEPS - Google Patents

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ES2643788T3
ES2643788T3 ES14724350.5T ES14724350T ES2643788T3 ES 2643788 T3 ES2643788 T3 ES 2643788T3 ES 14724350 T ES14724350 T ES 14724350T ES 2643788 T3 ES2643788 T3 ES 2643788T3
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Johannes SCHÖNLECHNER
Christian Kohler
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ThyssenKrupp Presta AG
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Description

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DESCRIPCION
Biela oscilante excentrica de resorte en aplicacion CEPS
La presente invencion se refiere a una servodireccion electromecanica con las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1.
Una servodireccion electromecanica generica presenta un servomotor electrico que acciona un arbol de tornillo sinfm engranado con una rueda de tornillo sinfm dispuesta sobre un arbol de direccion, estando la rueda de tornillo sinfm en union activa con un arbol de entrada de un engranaje de direccion y estando soportados el arbol de tornillo sinfm y el arbol de direccion de forma giratoria en una carcasa de engranaje comun.
Por la publicacion para informacion de solicitud de patente WO2012/136315 se dio a conocer una disposicion en la que puede ajustarse la posicion del arbol de tornillo sinfm con respecto a la rueda de tornillo sinfm. El ajuste se realiza mediante un actuador o un pretensado elastico por medio de una biela oscilante en el lado “alejado del motor” del arbol de tornillo sinfm, mientras que el soporte del tornillo sinfm se realiza en el lado del motor. El ajuste de la posicion del arbol de tornillo sinfm con respecto a la rueda de tornillo sinfm permite corregir el juego que resulta durante el funcionamiento por ejemplo por desgaste.
Es deseable que el rodaje de la rueda de tornillo sinfm se realice en el estado montado. Para ello, el tornillo sinfm debe pretensarse con mucha mas fuerza, lo que sin embargo es posible solo si la biela oscilante se monta en el lado del motor.
Por el documento EP2497975 se dio a conocer un dispositivo de presion montado en el lado del motor, en el que un resorte de torsion esta situado de forma concentrica respecto al eje de tornillo sinfm y que acciona un dispositivo excentrico.
El documento DE102007019324A1 da a conocer una servodireccion electromecanica con las caractensticas genericas. El juego radial puede ajustarse en el extremo cercano al motor del arbol de tornillo sinfm durante el montaje, mediante el giro de la palanca excentrica con respecto a la carcasa de engranaje y se mantiene fijado durante el funcionamiento. No se compensan los cambios del juego que se produzcan durante el funcionamiento.
Por lo tanto, la presente invencion tiene el objetivo de proporcionar una biela oscilante situada en el lado del motor para un soporte del arbol de tornillo sinfm en el engranaje de una servodireccion electromecanica, en la que tanto el juego axial como el juego radial puedan ajustarse automaticamente.
Este objetivo se consigue mediante un dispositivo con las caractensticas de la reivindicacion 1.
Dado que en una servodireccion electromecanica con un servomotor electrico que acciona un arbol de tornillo sinfm engranado con una rueda de tornillo sinfm dispuesta sobre un arbol de direccion, estando la rueda de tornillo sinfm en union activa con un arbol de entrada de un engranaje de direccion y estando soportados el arbol de tornillo sinfm y el arbol de direccion de forma giratoria en una carcasa de engranaje comun, el arbol de tornillo sinfm presenta un extremo libre alejado del motor, soportado en un primer rodamiento, y el arbol de tornillo sinfm presenta ademas un extremo proximo al motor, estando soportado el extremo proximo al motor del arbol de tornillo sinfm en un segundo rodamiento alojado en una palanca excentrica que por medio de un cojinete esta fijada de forma pivotante a la carcasa de engranaje, presentando el cojinete un pivote circundado por un resorte helicoidal, soportando el pivote la palanca excentrica de forma pivotante en la carcasa, atacando un gancho del resorte helicoidal en una entalladura de la palanca excentrica pretensando el movimiento pivotante de la palanca excentrica, se consigue minimizar de manera aun mas efectiva un eventual juego radial del arbol de tornillo sinfm con respecto a la rueda de tornillo sinfm. Preferentemente, la palanca excentrica esta fijada de forma pivotante a la carcasa por medio de un cojinete.
Si el cojinete presenta ademas un pivote circundado por un resorte helicoidal, que soporta la palanca excentrica de forma pivotante en la carcasa, y un gancho del resorte helicoidal ataca en una entalladura de la palanca excentrica pretensando el movimiento pivotante de la palanca excentrica, se consigue una disposicion compacta. De manera ventajosa, la palanca excentrica esta pretensada por medio del resorte helicoidal de tal manera que el arbol de tornillo sinfm es forzado al engrane con la rueda de tornillo sinfm.
El arbol de tornillo sinfm puede pretensarse independientemente del electromotor, si en el lado proximo al motor de la palanca excentrica esta dispuesto un acoplamiento que compensa el desplazamiento axial. De manera ventajosa, el acoplamiento puede presentar dos piezas de acoplamiento que engranan entre sf y que estan unidas de forma no giratoria al arbol correspondiente respectivamente a traves de un casquillo de cojinete. Especialmente, las piezas de acoplamiento pueden engranar entre sf con un juego que compensa el desplazamiento axial.
Una marcha silenciosa y especialmente exenta de juego se consigue si el acoplamiento presenta una amortiguacion elastomerica que amortigua el juego de las piezas de acoplamiento.
Resulta ventajoso si los casquillos de cojinete presentan en el lado interior un resorte helicoidal que pretensa el arbol de tornillo sinfm axialmente con respecto a la rueda de tornillo sinfm.
La disposicion resulta especialmente compacta si el rodamiento sobre el extremo libre del arbol de tomillo sinfm es un rodamiento de agujas.
A continuacion, se describen ejemplos de realizacion de la presente invencion con la ayuda del dibujo. Los componentes identicos o componentes con funciones identicas llevan signos de referencia identicos. Muestran:
5 la figura 1:
la figura 2: la figura 3: la figura 4:
10
la figura 5: la figura 6:
la figura 7: 15
el engranaje de una servodireccion generica en seccion longitudinal a lo largo del arbol de tornillo sinfm;
el arbol de tornillo sinfm generico con su soporte en una representacion en perspectiva; el arbol de tornillo sinfm generico de la figura 2 pretensado por resorte,
una representacion generica segun la figura 3, estando situado el punto de giro de la excentrica fuera del cojinete del arbol de tornillo sinfm,
una representacion tridimensional de un soporte segun la invencion con un arbol de tornillo sinfm,
un dibujo de despiece ordenado del soporte segun la invencion de la figura 5 con el arbol de tornillo sinfm, la rueda de tornillo sinfm y el electromotor,
un dibujo de despiece ordenado del soporte segun la invencion de la figura 5 con el arbol de tornillo sinfm,
la figura 8:
un dibujo de despiece ordenado del soporte segun la invencion de la figura 5 con el arbol de tornillo sinfm, la rueda de tornillo sinfm, el electromotor y el acoplamiento ensamblado,
la figura 9:
20
un dibujo de despiece ordenado del soporte segun la invencion de la figura 5 con el arbol de tornillo sinfm, la rueda de tornillo sinfm, el electromotor y el acoplamiento ensamblado, en alzado lateral.
Las figuras 1 a 4 muestran el estado de la tecnica segun el documento WO2012/136315.
En la figura 1, en seccion longitudinal esta representado el engranaje de una servodireccion electromecanica. La seccion longitudinal discurre a lo largo de un eje de giro 1 de un arbol de tornillo sinfm 2 accionado por un electromotor 3. El electromotor 3 dispone de un arbol de motor 4 que a traves de un acoplamiento 5 flexible esta 25 acoplado de forma no giratoria al arbol de tornillo sinfm 2. El arbol de tornillo sinfm 2 engrana a traves de un dentado de tornillo sinfm 6 con una rueda de tornillo sinfm 7. La rueda de tornillo sinfm 7 a su vez esta unida de forma no giratoria a un arbol de direccion 8 que discurre entre un volante no representado y el engranaje de direccion en sf del automovil. Los elementos constructivos mencionados estan soportados en una carcasa de engranaje 9 comun.
El soporte del arbol de tornillo sinfm 2 dentro de la carcasa 9 se realiza en un extremo 10 situado en el lado del 30 motor del arbol de tornillo sinfm 2, en un rodamiento 11 convencional realizado como rodamiento de bolas. El rodamiento de bolas 11 esta realizado de tal forma que el arbol de tornillo sinfm 2 puede realizar ligeros movimientos axiales y ligeros cambios del eje de giro 1 con respecto a la carcasa 9. El arbol de tornillo sinfm 2 presenta ademas un extremo 12 alejado del motor, que igualmente esta soportado en un rodamiento 13. El rodamiento 13 presenta un anillo interior 14, un cuerpo rodante 15 y un anillo intermedio 16. El anillo intermedio 16 mismo a su vez esta provisto 35 en su lado exterior con una ranura de rodadura para bolas 17. Las bolas 17 ruedan en un anillo exterior 18 que finalmente esta fijado en un asiento de soporte 19 de la carcasa 9. El anillo intermedio 16 finalmente esta provisto de un pivote 20 fijado al lado del anillo intermedio 16 que esta opuesto a la carcasa 9. El anillo intermedio 16 esta realizado de tal forma que en su lado interior queda realizada una superficie de rodadura para los cuerpos rodantes 15 del cojinete 13 interior. Dicha superficie de rodadura esta realizada de forma sustancialmente cilmdrica, ya que en 40 este ejemplo de realizacion, los cuerpos rodantes 15 estan previstos como agujas. En su superficie circunferencial exterior, el anillo intermedio 16 esta provisto de una superficie de rodadura de bolas para las bolas 17 que ruedan en la parte exterior, estando dispuesta la superficie de rodadura exterior de forma no concentrica con la superficie de rodadura interior. Durante un giro del arbol de tornillo sinfm 2, esto significa que el anillo intermedio 16 define la posicion del eje de giro 1, mientras que el rodamiento 13 interior proporciona la posibilidad de giro facil y sin juego 45 del arbol de tornillo sinfm 2 con respecto al arbol de tornillo sinfm 16. Un giro del anillo intermedio 16, en cambio, produce un desplazamiento del eje de giro 1 del arbol de tornillo sinfm 2 y por tanto un cambio del engrane del tornillo sinfm 6 en la rueda de tornillo sinfm 7. De esta manera, se puede producir especialmente una aproximacion del arbol de tornillo sinfm 2 a la rueda de tornillo sinfm 7 para conseguir un engrane sin juego del dentado.
En esta disposicion, el anillo intermedio 16 igualmente esta soportado por rodamiento con respecto a la carcasa 9, a 50 traves de los cuerpos rodantes 17. Especialmente, el anillo intermedio 16 mismo forma una parte de este cojinete exterior formado a partir del anillo intermedio 16, los cuerpos rodantes 17 y el anillo exterior de rodamiento 18. Esta disposicion permite un ajuste muy suave del anillo intermedio 16, incluso cuando este esta bajo carga. De este modo, es posible de manera especialmente fina y con una reaccion rapida el ajuste de la posicion del arbol de tornillo sinfm 2, o mejor dicho, del eje de giro 1 del arbol de tornillo sinfm 2 en relacion con la rueda de tornillo sinfm
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La figura 2 muestra en una representacion en perspectiva el arbol de tornillo sinfm con los rodamientos asf como la rueda de tornillo sinfm 7 engranada con el arbol de tornillo sinfm, no estando representados los componentes de la carcasa y del electromotor. El anillo intermedio 16 esta provisto aqm de dos elementos de accionamiento 20. Estos elementos de accionamiento 20 pueden servir de puntos de ataque para resortes para el pretensado elastico, tal como se describe a continuacion con respecto a la figura 3. Tambien pueden servir de puntos de ataque para un actuador electrico que con dependencia de un control o una regulacion acciona el anillo intermedio 16.
En la figura 2 se puede ver que el eje de giro del arbol de tornillo sinfm 2 esta dispuesto de forma concentrica con respecto al anillo interior 14 y a la superficie de rodadura interior del anillo intermedio 16, pero que esta situado de forma excentrica con respecto a la superficie de rodadura exterior del anillo intermedio 16 y del anillo exterior 18. Por consiguiente, un giro del anillo intermedio 16 produce un desplazamiento del eje de giro 1 con respecto a la rueda de tornillo sinfm 7. El punto central de giro del anillo intermedio 16, es decir, el punto alrededor del que puede girar el anillo intermedio 16 con respecto a la carcasa 9 se encuentra centralmente en el anillo exterior 18. En la figura 2 se puede ver que este punto de giro esta situado dentro del rodamiento 13 interior formada por el anillo interior 14, los cuerpos rodantes 15 y la superficie de rodadura interior del anillo intermedio 16. La distancia espacial entre estos dos puntos centrales de giro puede denominarse como excentricidad del anillo intermedio 16 y esta excentricidad es en el presente caso menor que el radio de la superficie de rodadura interior del anillo intermedio 16. Una excentricidad tan baja resulta preferible en este ejemplo de realizacion, ya que permite un ajuste especialmente sensible de la posicion del arbol de tornillo sinfm 2.
La figura 3 muestra el ejemplo de realizacion de la figura 2 con dos resortes helicoidales 21 que atacan en los elementos de accionamiento 20. Los elementos de accionamiento 20 estan realizados aqm como pivotes dispuestos de forma axialmente paralela en el lado frontal del anillo intermedio 16. Los resortes helicoidales 21 actuan a traccion. En el ejemplo de realizacion segun la figura 3, fuerzan el anillo intermedio 16 a un giro contrario al sentido de las agujas del reloj. Dado que el punto de giro del arbol de tornillo sinfm 2 se encuentra a la izquierda al lado del punto de giro del anillo intermedio 16, el arbol de tornillo sinfm 2 es forzado por los resortes hacia la rueda de tornillo sinfm 7.
La figura 4 muestra una disposicion en la que el arbol de tornillo sinfm 2 esta soportado en su extremo 12 libre de forma giratoria en un rodamiento 22 convencional. El rodamiento 22 asienta con su anillo exterior en una palanca excentrica 23 que presenta un asiento de soporte correspondiente. La palanca excentrica 23 esta soportada en un eje de pivotamiento 24 dentro de la carcasa 9 (no representada aqm). Un resorte helicoidal 25 que a su vez actua a traccion, ataca en un extremo 26 en forma de gancho de la palanca excentrica 23 que esta opuesto al eje de pivotamiento 24. El rodamiento 22 esta dispuesto entre el eje de pivotamiento 24 y el gancho 26. El resorte de traccion 25 actua en la figura 4 hacia abajo, es decir que tira de la palanca excentrica 23 y por tanto del arbol de tornillo sinfm 2 hacia la rueda de tornillo sinfm 7. Tambien de esta manera se consigue un pretensado elastico del arbol de tornillo sinfm 2 hacia la rueda de tornillo sinfm 7. De esta manera, como en la figura 3, se consigue un engrane exento de juego del arbol de tornillo sinfm 2 en la rueda de tornillo sinfm 7.
A diferencia de las realizaciones segun la figura 2 y la figura 3, en la realizacion segun la figura 4, el rodamiento 22 y por tanto el eje de giro del arbol de tornillo sinfm 2 se mueve en un radio sensiblemente mayor, ya que el eje de pivotamiento 24 de la palanca excentrica 23 esta situado a una mayor distancia del eje de giro 1 del arbol de tornillo sinfm que en las figuras 2 y 3. En particular, aqm, la excentricidad, es decir, la distancia del eje de giro 1 con respecto al eje de pivotamiento 24 esta elegida entre el diametro simple y el diametro triple del rodamiento 22.
En el estado de la tecnica anterior, se puede ajustar la posicion del arbol de tornillo sinfm 2 con respecto a la rueda de tornillo sinfm 7. El ajuste se realiza en el lado del arbol de tornillo sinfm que esta alejado del motor.
Las siguientes figuras 5 a 9 muestran la disposicion segun la invencion del dispositivo de ajuste en el lado del motor.
La representacion tridimensional del soporte de la figura 5 muestra una disposicion de una palanca excentrica 27, pretensada por resorte, sobre el arbol de tornillo sinfm 2 en el lado del motor, y un acoplamiento 28 situado a continuacion en el sentido hacia el lado del motor, que compensa el desplazamiento axial, entre el arbol de tornillo sinfm 2 y el arbol de motor no representado aqm.
La figura 6 muestra detalles del soporte en un dibujo de despiece ordenado.
El electromotor 3 dispone del arbol de motor 4 que a traves de un acoplamiento 28 flexible esta acoplado de forma no giratoria al arbol de tornillo sinfm 2. El arbol de tornillo sinfm 2 engrana con la rueda de tornillo sinfm 7 a traves del dentado de tornillo sinfm 6. La rueda de tornillo sinfm 7 a su vez esta unida de forma no giratoria a un arbol de direccion no representado que discurre entre un volante y el engranaje de direccion en sf del automovil.
En el lado alejado del motor del arbol de tornillo sinfm 2 esta previsto un rodamiento 29 que esta realizado como rodamiento de bolas y permite ligeros movimientos axiales y ligeros cambios del eje de giro del arbol de tornillo sinfm 2 con respecto a la carcasa (no representada aqm). El pretensado entre el arbol de tornillo sinfm 2 y la rueda de tornillo sinfm 7 se produce por la palanca excentrica 27 en forma de gota que esta dispuesta perpendicularmente
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con respecto al arbol de tornillo sinfm 2 y que esta en union con la carcasa (no representada aqm) por medio de un cojinete 30. La palanca excentrica 27 presenta en una zona circular una primera abertura 31 que aloja un rodamiento 32 dispuesto en el extremo situado en el lado del motor del arbol de tornillo sinfm 2. El rodamiento 32 soporta el arbol de tornillo sinfm 2 de forma giratoria en forma de un rodamiento de bolas y asienta con su anillo exterior en un asiento de soporte correspondiente de la palanca excentrica 27. En una zona de la palanca excentrica
27 que se estrecha esta prevista una segunda abertura 33 claramente mas pequena para alojar un pivote 34 del soporte 30, dispuesto paralelamente con respecto al arbol de tornillo sinfm 2, por lo que la palanca excentrica 27 queda soportada en la carcasa de forma pivotante alrededor de un eje de pivotamiento. Un resorte helicoidal 35 que actua a traccion circunda el pivote 34 de forma concentrica y por medio de un gancho 36 ataca en una entalladura 37 de la palanca excentrica 27 que esta situado aproximadamente en el plano de la rueda de tornillo sinfm 7. Por la tension a traccion del resorte helicoidal 35 se limita la libertad de movimiento de la palanca excentrica 27 soportada de forma pivotante y se consigue un pretensado elastico del arbol de tornillo sinfm 2 hacia la rueda de tornillo sinfm
7. Hacia el lado del motor, a continuacion del arbol de tornillo sinfm 2 y de la palanca excentrica 27 esta situado el acoplamiento 2 que compensa un desplazamiento axial y que une el arbol de tornillo sinfm 2 de forma no giratoria al arbol de motor 4. Este tipo de acoplamientos se conocen como llamados “acoplamientos Oldham”. El acoplamiento
28 se compone de dos piezas de acoplamiento 38, 39 que engranan entre sf, con un asiento de soporte 40, 41 concentrico, presentando el engrane de las piezas de acoplamiento 38, 39 un juego. Las piezas de acoplamiento 38,39 estan unidos al arbol 4,2 correspondiente por union geometrica respectivamente mediante un casquillo de cojinete 42, 43 cilmdrico dispuesto en el asiento de soporte 40, 41. Las piezas de acoplamiento 38, 39 estan pretensadas axialmente por un resorte helicoidal 44 dispuesto de forma concentrica entre las piezas de acoplamiento 38, 39 en los casquillos de cojinete 42, 43. El acoplamiento 28 representado es resistente al giro y por el juego del engrane de las piezas de acoplamiento 38, 39 se puede compensar un desplazamiento axial entre el eje de giro del arbol de motor 4 y el eje de giro del arbol de tornillo sinfm 2.
Las figuras 7, 8 y 9 muestran la forma de realizacion de la figura 6 en diferentes vistas, estando representada adicionalmente una amortiguacion 45 elastomerica del acoplamiento 28, que amortigua el juego de las piezas de acoplamiento 38, 39 que engranan una en otra.
Por la palanca excentrica 27 situada en el lado del motor y el acoplamiento 28 queda creado un soporte de arbol de tornillo sinfm en el que pueden ajustarse automaticamente tanto el juego axial como el juego radial.
Cifras de referencia
1. Eje de giro
2. Arbol de tornillo sinfm
3. Electromotor
4. Arbol de motor
5. Acoplamiento
6. Dentado de tornillo sinfm
7. Rueda de tornillo sinfm
8. Arbol de direccion
9. Carcasa de engranaje
10. Extremo
11. Rodamiento
12. Extremo
13. Rodamiento
14. Anillo interior
15. Cuerpo rodante
16. Anillo intermedio
17. Bolas
18. Anillo exterior
19. Asiento de soporte
20. Pivote
21. Resortes helicoidales
22. Rodamientos
23. Palanca excentrica
24. Eje de pivotamiento
25. Resorte helicoidal
26. Gancho
27. Palanca excentrica
28. Acoplamiento
29. Rodamiento
30. Cojinete
31. Primera abertura
32. Rodamiento
33. Segunda abertura
33. Pivote
10
35. Resorte helicoidal
36. Gancho
37. Entalladura
38. Pieza de acoplamiento
39. Pieza de acoplamiento
40. Asiento de soporte
41. Asiento de soporte
42. Casquillo de cojinete
43. Casquillo de cojinete
44. Resorte helicoidal
45. Amortiguacion

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Servodireccion electromecanica con un servomotor electrico (1) que acciona un arbol de tomillo sinfm (2) engranado con una rueda de tornillo sinfm (7) dispuesta sobre un arbol de direccion (8), en donde la rueda de tornillo sinfm (7) esta en union activa con un arbol de entrada de un engranaje de direccion y en donde el arbol de tornillo sinfm (2) y el arbol de direccion (8) estan soportados de forma giratoria en una carcasa de engranaje (9) comun, en donde el arbol de tornillo sinfm (2) presenta un extremo libre alejado del motor, soportado en un primer rodamiento (29), y el arbol de tornillo sinfm (2) presenta un extremo proximo al motor, presentando el extremo proximo al motor un segundo rodamiento (32) alojado en una palanca excentrica (27) que por medio de un cojinete (30) esta fijada de forma pivotante a la carcasa de engranaje (9), caracterizada porque el cojinete (30) presenta un pivote (34) circundado por el resorte helicoidal (35), soportando el pivote la palanca excentrica (27) de forma pivotante en la carcasa, atacando un gancho (36) del resorte helicoidal (35) en una entalladura (37) de la palanca excentrica (27) pretensando el movimiento pivotante de la palanca excentrica (27).
  2. 2. Servodireccion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque la palanca excentrica (27) esta pretensada por medio del resorte helicoidal (35) de tal manera que el arbol de tornillo sinfm (2) es forzado al engrane con la rueda de tornillo sinfm (7).
  3. 3. Servodireccion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el lado proximo al motor de la palanca excentrica (27) esta dispuesto un acoplamiento (28) que compensa un desplazamiento axial.
  4. 4. Servodireccion segun la reivindicacion 3, caracterizada porque el acoplamiento (28) presenta dos piezas de acoplamiento (38, 39) que engranan entre sf y que estan unidas en cada caso de forma no giratoria al arbol correspondiente a traves de un casquillo de cojinete (42, 43).
  5. 5. Servodireccion segun la reivindicacion 4, caracterizada porque las piezas de acoplamiento (38, 39) engranan entre sf con un juego que compensa un desplazamiento axial.
  6. 6. Servodireccion segun la reivindicacion 5, caracterizada porque el acoplamiento presenta una amortiguacion elastomerica (45) que amortigua el juego de las piezas de acoplamiento (38, 39).
  7. 7. Servodireccion segun una de las reivindicaciones anteriores 4 a 6, caracterizada porque los casquillos de cojinete (42, 43) presentan en el lado interior un resorte helicoidal (44) que pretensa el arbol de tornillo sinfm (2) axialmente con respecto a la rueda de tornillo sinfm (7).
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