BR102012006480A2 - Sistema de direção assistida para transferir torque entre um membro de entrada e uma alavanca de direção - Google Patents

Abstract

Sistema de direção assistida para transferir torque entre um membro de entrada e uma alavanca de direção um sistema de direção assistida inclui um eixo de entrada operacionalmente conectado a um membro de entrada, e uma engrenagem de setor operacionalmente conectada a uma alavanca de direção. Um primeiro parafuso de esferas é formado sobre o eixo de entrada. Uma primeira porca de esferas circunscreve o primeiro parafuso de esferas e fica em comunicação de transferência de torque com a mesma através de uma pluralidade de mancais de esferas. Uma primeira cremalheira é rigidamente acoplada à primeira porca de esferas, e é engrenada com a engrenagem de setor para transferência de torque com a mesma. Um primeiro parafuso de esferas não é substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas. Uma segunda porca de esferas circunscreve a segunda porca de esferas e fica em comunicação de transferência de torque com o segunda porca de esferas através dos mancais de esferas. Uma segunda cremalheira é engrenada com a engrenagem de setor para transferência de torque com a mesma. Um motor elétrico é configurado para seletivamente suprir torque à engrenagem de setor através do segundo parafuso de esferas.

Description

“SISTEMA DE DIREÇÃO ASSISTIDA PARA TRANSFERIR TORQUE ENTRE UM MEMBRO DE ENTRADA E UMA ALAVANCA DE DIREÇÃO” Campo técnico Esta invenção se refere a sistemas de direção assistida com esferas recirculantes para veículos.

Fundamentos Os veículos utilizam um sistema de direção para comunicar as modificações comandadas, por exemplo, por meio de um volante, na direção ou curso a partir do motorista para as rodas direcionáveis do veículo, frequentemente as rodas frontais. Os sistemas de direção assistida ajudam o condutor do veículo na direção, acrescentando potência àquela provida pelo condutor e reduzindo o esforço necessário para girar o volante manualmente.

Sumário Um sistema de direção assistida para transferir torque entre um membro de entrada e uma alavanca de direção é provida. O sistema de direção assistida inclui um eixo de entrada operacionalmente conectado ao membro de entrada, e também inclui uma engrenagem de setor operacionalmente conectada a alavanca de direção. Um primeiro parafuso de esferas é formado sobre o eixo de entrada. Uma primeira porca de esferas circunscreve o primeiro parafuso de esferas e fica em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas através de uma pluralidade de mancais de esferas. Uma primeira cremalheira é rigidamente acoplada à primeira porca de esferas, e é engrenada com a engrenagem de setor para transferência de torque com a mesma. O sistema de direção assistida inclui adicionalmente um segundo parafuso de esferas, que não é substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas. Uma segunda porca de esferas circunscreve o segundo parafuso de esferas e fica em comunicação de transferência de torque com o segundo parafuso de esferas através da pluralidade de mancais de esferas. Uma segunda cremalheira é engrenada com a engrenagem de setor para transferência de torque com a mesma. Um motor elétrico é configurado para seletivamente suprir torque à engrenagem de setor através do segundo parafuso de esferas.

As características e vantagens acima e outras características e vantagens da presente invenção firam prontamente aparentes a partir da descrição detalhada que se segue de alguns dos melhores modos de realização e de outros modos de realização para levar a efeito a invenção, conforme definidos nas reivindicações anexas, quando tomados em conexão como os desenhos que as acompanham.

Breve descrição dos desenhos Figura 1 é uma vista esquemática isométrica de um sistema elétrico de direção assistida com esferas recirculantes para um veículo. A figura 2 é uma vista de topo, esquemática, em seção transversal parcial de um mecanismo de esferas recirculantes utilizável em sistemas de direção assistida, como no sistema na figura 1, mostrando um motor elétrico montado no lado da frente das esferas recirculantes. A figura 3 é uma vista parcial em seção transversal, isométrica, esquemática de um mecanismo de esferas recirculantes elétrico utilizável em sistemas de direção assistida, comoo sistema da figura 1, mostrando um motor elétrico montado sobre o lado da parte traseira, ou do eixo de entrada do mecanismo de esferas recirculantes. A figura 4 é uma vista parcial em seção transversal, isométrica, esquemática de um mecanismo de esferas recirculantes elétrico utilizável em sistemas de direção assistida, comoo sistema da figura 1, mostrando transferência de potência para o mecanismo de esferas recirculantes através de um segundo parafuso de esferas. A figura 5 é uma vista parcial em seção transversal, isométrica, esquemática de um mecanismo de esferas recirculantes elétrico utilizável em sistemas de direção assistida, comoo sistema da figura 1, mostrando transferência de potência para o mecanismo de esferas recirculantes através de uma segunda porca de esferas. A figura 6 é uma vista de topo, parcialmente em seção transversal, isométrica, esquemática de um mecanismo de esferas recirculantes elétrico utilizável em sistemas de direção assistida, como o sistema da figura 1, mostrando um mecanismo de esferas recirculantes de furo duplo. A figura 7 é uma vista de topo, parcialmente em seção transversal, isométrica, esquemática de um mecanismo de esferas recirculantes elétrico utilizável em sistemas de direção assistida, como o sistema da figura 1, mostrando outro mecanismo de esferas recirculantes de furo duplo. A figura 8A é uma vista isométrica esquemática de um mecanismo de esferas recirculantes utilizável em sistemas de direção assistida, como o sistema da figura 1, mostrando um mecanismo de esferas recirculantes de furo duplo tendo dois motores elétricos. A figura 8B é uma vista de topo esquemática, em seção transversal do mecanismo de esferas recirculantes mostrado na figura 8A, tomada ao longo da linha de seção 8-8.

Descrição detalhada Tendo por referência os desenhos, nos quais os números de referência iguais correspondem a componentes iguais ou similares, sempre que possível, ao longo das várias figuras é mostrado na Figura 1 um diagrama esquemático de um sistema de direção assistida com esfera recirculante 10 para um veículo (cujas partes remanescentes não estão mostradas). A Figura 1 mostra alguns dos componentes primários do sistema de direção 10, que pode ficar localizado na direção da frente do veículo. Características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura L

Embora a presente invenção seja descrita em detalhe no que diz respeito às aplicações automotivas, os especialistas na técnica vão reconhecer a aplicabilidade mais ampla da invenção. Os que são especialistas comuns na técnica vão reconhecer que termos como “acima”, “abaixo”, “para cima”, “para baixo”, etc. são utilizados descritivamente para as figuras, e, não representam limitações ao escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas. O sistema de direção 10 transfere rotação e torque de um membro de entrada, como o volante 12, para um membro de transmissão, como uma alavanca de direção 14 (parcialmente bloqueado na vista) o qual move uma haste retransmissora 16. Uma ou mais rodas 17 do veículo são giradas por meio da movimentação da haste retransmissora 16 e componentes acoplados (em número não separado, mas incluindo hastes de ligação, mangas de eixo etc.) Uma coluna de direção 18 é acoplada ao volante 12, e inclui várias ligações, sensores, interruptores e acessórios. O volante 12 mostrado é apenas ilustrativo e outros tipos de dispositivos de direção podem ser utilizados com o sistema de direção 10. Um mecanismo de esferas recirculantes 20, cujos exemplos serão aqui descritos em maiores detalhes, transfere o torque do volante 12 para a alavanca de direção 14.

No sistema de direção 10 mostrado na Figura 1, o volante 12 opera como um membro de entrada. Sinais de entrada, sob a forma de torque e movimento rotativo, são imputados ao volante 12 pelo operador ou condutor do veículo. As rodas dianteiras do veículo são membros de saída no sistema de direção 10 mostrado na Figura 1. Por conseguinte, o mecanismo de esferas recirculantes 20 é um intermediário entre a entrada a partir do volante 12 e da saída para a alavanca de direção 14 e as rodas 17. Outros membros de entrada e de saída podem ser utilizados com o sistema de direção 10 e o mecanismo de esferas recirculantes 20. Por exemplo, e sem limitações, o mecanismo de esferas recirculantes 20 pode receber sinais de entrada a partir de um sistema acionado por cabo que não está diretamente conectado ao volante 12, em cujo caso, o membro de entrada pode ser um solenoide, um pequeno mecanismo elétrico, e a coluna de direção pode ser removida ou encurtada. Além do mais, a alavanca de direção 14 e as hastes retransmissoras 16 podem ser ligados às rodas traseiras (não mostradas) do veículo.

Para aumentar seletivamente o torque transferido a partir do volante 12 pelo operador do veículo, o sistema de direção 10 também inclui um ou mais mecanismos elétricos, como o primeiro motor elétrico 22 e um segundo motor elétrico 23. O mecanismo de esferas recirculantes 20 também transfere torque e potência do primeiro motor elétrico 22 e do segundo motor elétrico 23 para a alavanca de direção 14 e combina o torque do volante 12, do primeiro motor elétrico 22 e do segundo motor elétrico 23 para movimentar a alavanca de direção 14 e a haste retransmissora 16. O torque e a rotação do volante 12 são transferidos para um eixo de entrada 24 (parcialmente bloqueado de visão) do mecanismo de esferas recirculantes 20. O sistema de direção 10 é caracterizado pela falta de um mecanismo de reforço sobre a coluna de direção 18 disposta entre o volante 12 e o eixo de entrada 24 (com vista parcialmente bloqueada), de modo que o sistema de direção 10 não inclui auxílio à coluna. Além do mais o mecanismo de esferas recirculantes 20 não inclui um reforço hidráulico ou um auxílio hidráulico. A quantidade de torque e potência suprida pelo primeiro motor elétrico 22 e segundo motor elétrico 23 pode ser variada com base nas condições de direção do veículo. O sistema de direção 10 pode incluir um controlador ou um sistema de controle (não mostrado). O sistema de controle pode incluir um ou mais componentes com um meio de armazenamento e uma quantidade adequada de memória programável, capazes de armazenar e executar um ou mais algoritmos ou métodos para realizar o controle do sistema de direção 10, e, possivelmente, outros componentes do veículo. O sistema de controle está em comunicação com, pelo menos, o primeiro motor elétrico 22, o segundo motor elétrico 23 e com o eixo de entrada 24 ou sensores associados ao mesmo. O sistema de controle pode estar em comunicação com vários sensores e sistemas de comunicação do veículo. Cada componente do sistema de controle pode incluir uma arquitetura de controle distribuída, por exemplo, uma unidade de controle eletrônico com base em microprocessador (ECU). Módulos ou processadores adicionais podem estar presentes no sistema de controle.

Tendo por referência, agora, a Figura 2, e com referência continuada à Figura 1, é mostrado um mecanismo de esferas recirculantes 220 que pode ser utilizado com sistemas de direção assistida, como o sistema de direção 10 mostrado na |Figura 1. A Figura 2 mostra, de modo geral, uma vista de topo do mecanismo de esferas recirculantes 220. As características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 2. O mecanismo de esferas recirculantes 220 combina o torque do volante (não mostrado), ou outro membro de entrada, e um motor elétrico 222, e transfere o torque para/de uma alavanca de direção 214. Um eixo de entrada 224 é operacionalmente conectado ao volante, por exemplo, por meio de uma coluna de direção e ligação (não mostrada) e é portado dentro do alojamento 225. O eixo de entrada 224 pode estar conectado com outros membros de entrada. Porções do alojamento 225 foram removidas ou seccionadas para ilustrar melhor os trabalhos do mecanismo de esferas recirculantes 220. O alojamento 225 (e outras configurações de alojamento mostradas) é apenas ilustrativo e pode assumir formas diferentes daquelas mostradas nas figuras. O eixo de entrada 224 possui um primeiro parafuso de esferas 226 formado em uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 226 mostrado é formado como um membro integral de peça única com o eixo de entrada 224. O alojamento 225 pode ser formado em mais do que uma peça e inclui várias vedações e mancais para facilitar o movimento dos componentes do mecanismo de esferas recirculantes 220.

Uma primeira porca de esferas 228 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 226 e fica em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 226 e com a primeira porca de esferas 228. O alojamento 225 circunda a primeira porca de esferas 228 e direciona o movimento da mesma de forma que a primeira porca de esferas 228 deslize, mas não gire, dentro do alojamento 225. A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 224 e o primeiro parafuso de esferas 228 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas 226 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 228 e provoca um movimento linear (para a esquerda e para a direita, conforme visualizado na Figura 2) da primeira porca de esferas 228. A primeira porca de esferas 228 está engrenada com uma engrenagem de setor 232 para a transferência do torque com isto. A engrenagem de setor 232 é rigidamente afixada, por exemplo, por meio de uma conexão chavetada a alavanca de direção 214 e pode ser carregada ou sustentada pelo alojamento 225 ou por outra estrutura. Desta forma, o movimento linear da primeira porca de esferas 232 provoca a rotação da engrenagem de setor 232, de forma que o movimento do volante resulta no movimento da engrenagem de setor 232 e da alavanca de direção 214. O mecanismo de esferas recirculantes 220 inclui um ou mais sensores 234 configurados para determinar o torque no eixo de entrada 224. Os sensores 234 monitoram o torque e o deslocamento do eixo de entrada 224, a partir das entradas do operador para o volante ou outro dispositivo de controle. Os sensores 234 também monitoram o torque reativo transferido para o eixo de entrada 224 pelas rodas do veículo. Os sensores 224 são mostrados apenas esquematicamente e podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos. Além do mais, os sensores 234 podem estar em comunicação com um ou mais sistemas de controle (não mostrados) para processar os sinais ou comandos a partir dos sensores 234. O motor elétrico 222 é configurado para fornecer seletivamente o torque para a engrenagem de setor 232 por meio do mecanismo de esferas recirculantes 220. A quantidade de torque enviada pelo motor elétrico 222 pode ser enviado de forma variável com base, em parte, nos sinais a partir dos sensores 234, o sistema de controle, ou outros componentes e sensores. Além do mais, o motor elétrico 222 pode ser controlado para utilização com outros sistemas do veículo, inclusive, mas não limitados ao controle de estabilidade eletrônico, assistência no estacionamento e na pista de partida. Na direção da roda traseira ou nas configurações de direção por fio, os sensores 234 podem monitorar diretamente o volante, o qual não pode ser mecanicamente ligado ao eixo de entrada 224.

Uma unidade de acionamento 236 é disposta entre o motor elétrico 222 e a primeira porca de esferas 228 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 222 e a engrenagem de setor 232. Porções da unidade de acionamento 236 foram removidas ou colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 236. Na configuração mostrada na Figura 2, a unidade de acionamento 236 é acionada por uma engrenagem helicoidal 238. A unidade de acionamento 236 é diretamente conectada com e atua sobre o primeiro parafuso de esferas 226 na extremidade do alojamento 225 oposta a do eixo de entrada 224 — o lado à frente, em relação à direção avante do deslocamento do veículo. O primeiro parafuso de esferas 226, então, transfere o torque para a primeira porca de esferas 228. Desta forma, o motor elétrico 222 impulsiona o torque e a potência entregues para a engrenagem de setor 232 e para as rodas do veículo.

Outras configurações da unidade de acionamento 236, algumas das quais são aqui discutidas, podem ser utilizadas com o mecanismo de esferas recirculantes 220. Por exemplo, e sem limitações, a unidade de acionamento 236 pode ser acionada por uma corrente ou correia ao invés de por uma engrenagem helicoidal 238, ou a unidade de acionamento 236 pode incluir outras engrenagens, dentes de engrenagem, etc. Além do mais, a localização da conexão a partir da unidade de acionamento 236 pode variar, contanto que a ligação entre o motor elétrico 222 e a engrenagem do setor 232 seja mantida para uma transferência suficiente de torque e para a assistência na direção.

Altemativamente, o mecanismo de esferas recirculantes 220 pode ser utilizado com os sistemas de direção da roda traseira. Neste tipo de configuração, o mecanismo de esferas recirculantes 220 pode não incluir o eixo de entrada 224 e os sinais de entrada viríam a partir do sistema de controla, o qual pode estar monitorando o volante e convertendo os comandos do condutor no torque necessário para girar as rodas traseiras (não mostradas). Em aplicações na roda traseira, o mecanismo de esferas recirculantes 220 pode utilizar o motor elétrico 222 como fonte única do torque para girar as rodas traseiras.

Com relação agora à Figura 3, e fazendo referência continuada às Figuras 1 e 2 é mostrado um mecanismo de esferas recirculantes 320 que pode ser utilizado com sistema de direção assistida, como o sistema de direção 10 mostrado na Figura 1. A Figura 3 mostra, de modo geral, uma vista lateral do mecanismo de esfera circulante 320 que é similar ao mecanismo de esfera circulante 220 mostrado na Figura 2. As características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 3. O mecanismo de esferas recirculantes 320 combina o torque a partir do volante (não mostrado) ou de outro membro de entrada e um motor elétrico 322 e transfere o torque para e da alavanca de direção 314. Um eixo de entrada 324 está operacionalmente conectado com o volante e é carregada dentro do alojamento 325. Porções do alojamento 325 foram removidas ou colocadas transversalmente para ilustrar melhora os trabalhos do mecanismo de esferas recirculantes 320. O eixo de entrada 324 possui um primeiro parafuso de esferas 326 formado em uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 326 mostrado é formado como um membro integral em peça única com o eixo de entrada 324.

Uma primeira porca de esferas 328 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 326 e está em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 326 por meio de uma pluralidade de mancais de esferas (não mostrados), que circula entre o primeiro parafuso de esferas 326 e a primeira porca de esferas 328. O alojamento 325 circunda a primeira porca de esferas 328 e guia a movimento da mesma. A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 324 e o primeiro parafuso de esferas 326 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas 326 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 328 e faz com que o movimento linear (geralmente, para a esquerda e para a direita, conforme visualizado na Figura 3) da primeira porca de esferas 328. A primeira porca de esferas 328 é engrenada com, e, engata a uma engrenagem de setor 332 (amplamente escondida da vista) para transferência de torque com a mesma. A engrenagem de setor 332 é rigidamente acoplada, por exemplo, por meio de uma conexão chavetada, a alavanca de direção 314. Desta forma, a movimentação linear da primeira porca de esferas 328 provoca a rotação da engrenagem de setor 332, de forma que o movimento do volante resulta no movimento da engrenagem de setor 332 e da alavanca de direção 314. O mecanismo de esfera recirculante 320 inclui um ou mais sensores 334 configurados para determinar o torque e orientação angular no eixo de entrada 324 ou o primeiro parafuso de esferas 326. Os sensores 334 monitoram o torque e o deslocamento do eixo de entrada 324 comunicados a partir das entradas pelo operador para o volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 324 pelas rodas do veículo. Os sensores 334 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem estar em comunicação com o sistema de controle (não mostrado) para processar sinais ou comandos a partir dos sensores 334. O motor elétrico 322 é configurado para fornecer seletivamente o torque para a engrenagem de setor 332 por meio do mecanismo de esfera recirculante 320. A quantidade de torque enviada pelo motor elétrico 322 pode ser baseada, em parte, nos sinais a partir dos sensores 334, o sistema de controle, ou outros componentes e sensores.

Uma unidade de acionamento 336 é disposta entre o motor elétrico 322 e a primeira porca de esferas 328 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 322 e a engrenagem de setor 332. Porções da unidade de acionamento 336 foram removidas ou colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 336. Na configuração mostrada na Figura 3, a unidade de acionamento 336 é acionada por uma engrenagem helicoidal 338 e é diretamente conectada com e atua sobre o primeiro parafuso de esferas 326. A unidade de acionamento 336 da Figura 3 atua sobre a extremidade do alojamento 325 adjacente ao eixo de entrada 324, permitindo que o motor elétrico 322 e a unidade de acionamento 336 sejam colocados no lado do volante do mecanismo de esfera recirculante 320. As conexões entre a unidade de acionamento 336 e o primeiro parafuso de esferas 326 são mostradas esquematicamente e os dentes individuais da engrenagem não estão ilustrados. O primeiro parafuso de esferas 326 transfere, então, torque para a primeira porca de esferas 328. Desta forma, o motor elétrico 322 impulsiona o torque e a potência despachados para a engrenagem de setor 322 e para as rodas do veículo.

Com relação, agora à Figura 4, e fazendo referência continuada às Figuras de 1 a 3, é mostrado um mecanismo de esfera recirculante 420 que pode ser utilizado com sistemas de direção assistida, como o sistema de direção 10 mostrado na Figura 1. A Figura 4 mostra, de modo geral, uma vista lateral do mecanismo de esfera recirculante 420. As características e os componentes mostrados nas outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 4. O mecanismo de esfera recirculante 420 combina o torque a partir do volante (não mostrado) ou de outro membro de entrada e um motor elétrico 422 e transfere o torque para e da alavanca de direção 414. Um eixo de entrada 424 está operacionalmente conectado com o volante e é carregado dentro do alojamento 425. Uma seção transversal plana foi tomada ao longo do alojamento 425 para ilustrar melhora os trabalhos do mecanismo de esfera recirculante 420. O eixo de entrada 424 possui um primeiro parafuso de esferas 426 formado em uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 426 mostrado é formado como um membro integral em peça única com o eixo de entrada 424.

Uma primeira porca de esferas 428 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 426 e está em comunicação para transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 426 por meio de uma pluralidade de mancais de esfera (não mostrados), que circula entre o primeiro parafuso de esferas 426 e a primeira porca de esferas 428. O alojamento 425 circunda a primeira porca de esferas 428 e guia o movimento do mesmo. A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 424 e o primeiro parafuso de esferas 426 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas 426 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 428 e faz com que o movimento linear (geralmente, para a esquerda e para a direita, conforme visto na Figura 4) da primeira porca de esferas 428. A primeira porca de esferas 428 é engrenada com e engata com uma engrenagem de setor 432 (amplamente escondida da vista) para com isto fazer a transferência de torque. A engrenagem de setor 432 é rigidamente afixada, por exemplo, por meio de uma conexão chavetada, a alavanca de direção 414. Desta forma, o movimento linear da primeira porca de esferas 428 provoca a rotação da engrenagem de setor 432, de forma que o movimento do volante resulta no movimento da engrenagem de setor 432 e da alavanca de direção 414. O mecanismo de esfera recirculante 420 inclui um ou mais sensores 434 configurados para determinar o torque no eixo de entrada 424 do primeiro parafuso de esferas 426. Os sensores 434 monitoram o torque e o deslocamento do eixo de entrada 424 comunicados a partir das entradas pelo operador para o volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 424 pelas rodas do veículo. Os sensores 434 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem estar em comunicação com um sistema de controle (não mostrado) para processar sinais ou comandos a partir dos sensores 434. O motor elétrico 422 é configurado para fornecer seletivamente o torque para a engrenagem de setor 432 por meio do mecanismo de esfera recirculante 420. A quantidade de torque enviada pelo motor elétrico 422 pode ser baseada, em parte, nos sinais a partir dos sensores 434, no sistema de controle, ou em outros componentes e sensores.

Uma unidade de acionamento 436 é disposta entre o motor elétrico 422 e a primeira porca de esferas 428 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 422 e a engrenagem de setor 432. Porções da unidade de acionamento 436 foram também colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 436. O mecanismo de esfera recirculante 420 inclui ainda um segundo parafuso de esferas 440 que é substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas 426. O segundo parafuso de esferas 440 está também em comunicação para transferência de torque com a primeira porca de esferas 428 por meio de uma pluralidade de mancais de esfera. Desta forma, o torque pode ser transferido para a primeira porca de esferas 428, a partir de um ou de ambos o primeiro parafuso de esferas 426 e o segundo parafuso de esferas 440.

Na configuração mostrada na Figura 4, a unidade de acionamento 436 é acionada a partir de uma engrenagem helicoidal 438, e está diretamente conectada com e atua sobre o segundo parafuso de esferas 440 por meio da engrenagem afixada ao mesmo. Na configuração mostrada na Figura 4, a unidade de acionamento 436 atua sobre a extremidade do alojamento 425 oposta ao eixo de entrada 424. As conexões entre a unidade de acionamento 436 e o segundo parafuso de esferas 440 são mostradas esquematicamente e os dentes individuais da engrenagem não são ilustrados. O segundo parafuso de esferas 440 e o primeiro parafuso de esferas 426 transferem, então, o torque combinado para a primeira porca de esferas 428. Desta forma, o motor elétrico 422 impulsiona o torque e a potência entregues para a engrenagem de setor 432 e para as rodas do veículo.

Com referência agora à Figura 5, e fazendo referência continuada às Figuras de 1 a 4, é mostrado um mecanismo de esfera recirculante 520 que pode ser utilizado com sistemas de direção assistida, como o sistema de direção 10 mostrado na Figura 1. A Figura 5 mostra, de modo geral, uma vista lateral do mecanismo de esfera recirculante 520. As características e os componentes mostrados nas outras figuras podem ser incorporados e utilizados com aqueles mostrados na Figura 5. O mecanismo de esfera recirculante 520 combina o torque a partir do volante (não mostrado) ou de outro membro de entrada e um motor elétrico 522 e transfere o torque para e da alavanca de direção 514. Grande parte do motor elétrico 522 está fora de vista na Figura 5. Um eixo de entrada 524 é operacionalmente conectado ao volante e é portado dentro do alojamento 525. Uma seção transversal plana foi tomada ao longo do alojamento 525 para ilustrar melhor os trabalhos do mecanismo de esfera recirculante 520. O eixo de entrada 524 tem um primeiro parafuso de esferas 526 formado em uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 526 mostrado é formado como um membro integral em peça única com o eixo de entrada 524. O alojamento 525 pode ser formado em uma ou mais peças e pode incluir várias vedações e mancais para facilitar o movimento dos componentes do mecanismo de esfera circulante 520.

Uma primeira porca de esferas 528 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 526 e está em comunicação para transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 526 por meio de uma pluralidade de mancais de esfera (não mostrados), que circula entre o primeiro parafuso de esferas 526 e a primeira porca de esferas 528. O alojamento 525 circunda a primeira porca de esferas 528 e guia o movimento do mesmo. A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 524 e o primeiro parafuso de esferas 526 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas 526 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 528 e faz com que o movimento linear (geralmente, para a esquerda e para a direita, conforme visto na Figura 5) da primeira porca de esferas 528. A primeira porca de esferas 528 é engrenada com e engata com uma engrenagem de setor 532 (amplamente escondida da vista) para com isto fazer a transferência de torque. A engrenagem de setor 532 é rigidamente afixada, por exemplo, por meio de uma conexão chavetada, com a alavanca de direção 514. Desta forma, o movimento linear da primeira porca de esferas 528 provoca a rotação da engrenagem de setor 532, de forma que o movimento do volante resulta no movimento da engrenagem de setor 432 e da alavanca de direção 514. O alojamento 525 e a engrenagem do setor 532 impedem a rotação da primeira porca de esferas 526, de forma que ela pode fazer uma translação, mas não pode girar. O mecanismo de esfera recirculante 520 inclui um ou mais sensores 534 configurados para determinar o torque e orientação angular no eixo de entrada 524 do primeiro parafuso de esferas 526. Os sensores 534 monitoram o torque e o deslocamento do eixo de entrada 524 comunicados a partir das entradas pelo operador para o volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 524 pelas rodas do veículo. Os sensores 534 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem estar em comunicação com um sistema de controle (não mostrado) para processar sinais ou comandos a partir dos sensores 534. O motor elétrico 522 é configurado para fornecer seletivamente o torque para a engrenagem de setor 532 por meio do mecanismo de esfera recirculante 520. A quantidade de torque enviada pelo motor elétrico 522 pode ser baseada, em parte, nos sinais a partir dos sensores 534, no sistema de controle, ou em outros componentes e sensores.

Uma unidade de acionamento 536 é disposta entre o motor elétrico 522 e a primeira porca de esferas 528 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 522 e a engrenagem de setor 532. Porções da unidade de acionamento 536 foram também colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 536. A unidade de acionamento 536 é disposta entre o motor elétrico 522 e a primeira porca de esferas 58 e permite a transferência do torque entre o motor elétrico 522 e a engrenagem do setor 532. Porções da unidade de acionamento 536 foram também colocadas transversalmente para ilustrar melhor os trabalhos da unidade de acionamento 536. O mecanismo de esfera recirculante 520 inclui ainda um segundo parafuso de esferas 540 que é substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas 526. O segundo parafuso de esferas 540 é formado de modo integrado, como uma única peça, com a primeira porá esférica 528. Desta forma a primeira porca de esferas 528 e o segundo parafuso de esferas 540 se movem conjuntamente. Diferentemente do segundo parafuso de esferas 440 mostrado na Figura 4, o segundo parafuso de esferas 540 mostrado na Figura 5 somente desliza e não gira. O mecanismo de esfera recirculante 520 também inclui uma segunda porca de esferas 542 que circunscreve um segundo parafuso de esferas 540 e está em comunicação para transferência de torque com o segundo parafuso de esferas 540 por meio de uma pluralidade de mancais de esfera, que circula entre o segundo parafuso de esferas 540 e a segunda porca de esferas 542. O mecanismo de esfera recirculante 520 pode incluir dois conjuntos separados de mancais de esfera dentro da pluralidade de mancais de esfera. O alojamento 525 também circunda a segunda porca de esferas 540 e guia o movimento do mesmo. Diferentemente da primeira porca de esferas 526, a segunda porca de esferas 542 gira, mas, não faz uma translação dentro do alojamento 525.

Na configuração mostrada na Figura 5, a unidade de acionamento 536 é acionada por uma corrente ou correia 538 e está diretamente conectada com, e, atua sobre a segunda porca de esferas 542, por meio de uma engrenagem de redução ou flange afixado à mesma. Na configuração mostrada na Figura 5, a unidade de acionamento 536 atua sobre a extremidade do alojamento 525 oposta ao eixo de entrada 524. As conexões entre a unidade de acionamento 536 e a segunda porca de esferas 542 são mostradas esquematicamente. A segunda porca de esferas 542 transfere o torque do motor elétrico 522 para o segundo parafuso de esferas 540 que está afixado à primeira porca de esferas 528. O torque combinado do motor elétrico 522 ao longo da segunda porca de esferas 542 e do volante ao longo do primeiro parafuso de esferas 526 pé transferido para a primeira porca de esferas 528. Desta forma, o motor elétrico 522 impulsiona o torque e a potência entregues à engrenagem de setor 532 e para as rodas do veículo.

Os mecanismos de esferas recirculantes aqui descritos e mostrados nas figuras podem também ser utilizados com sistemas de direção de rodas traseiras em configurações de acionado por cabo. Neste tipo de configuração, os mecanismos de esferas recirculantes podem converter sinais imputados a partir do volante em comandos de torque para um ou mais motores elétricos que, então, controlarão a movimentação das rodas traseiras.

Com referência agora à figura 6, e com referência continuada às figuras 1-5, é mostrado um mecanismo de esferas recirculantes 620 utilizável em sistemas de direção assistida, incluindo o sistema de direção 10 mostrado na figura 1 e outros sistemas de direção. A figura 6 mostra, de modo geral, uma vista de topo do mecanismo de esferas recirculantes 620. Características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e usados com os mostrados na figura 6. O mecanismo de esferas recirculantes 620 combina torque de um volante (não mostrado) ou de outro membro de entrada e um motor elétrico 622, e transfere torque para/de uma alavanca de direção 614. Diferente da configuração mostrada nas figuras 1-5, nas quais a maior parte dos componentes é coaxial, o mecanismo de esferas recirculantes 620 tem uma configuração furo duplo.

Um eixo de entrada 624 é operacionalmente conectado ao volante ou outro membro de entrada e é portado em um alojamento 625, que pode ser formado de múltiplas peças e pode incluir compartimentos separados. Porções do alojamento 625 foram removidas ou seccionadas para melhor ilustrar a funcionalidade do mecanismo de esferas recirculantes 620. O eixo de entrada 624 tem um primeiro parafuso de esferas 626 formado sobre uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 626 mostrado é formado como um membro integral de peça única com o eixo de entrada 624, mas também pode ser formado separadamente e rigidamente acoplado. O alojamento 625 pode ser formado em mais de uma peça e pode incluir várias vedações e mancais para facilitar a movimentação dos componentes do mecanismo de esferas recirculantes 620.

Uma primeira porca de esferas 628 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 626 e fica em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso d esferas 626 através de uma primeira pluralidade de mancais de esferas 627, mostrados esquematicamente, que circulam entre o primeiro parafuso de esferas 626 e a primeira porca de esferas 628. O primeiro parafuso de esferas 626 pode ser referido como o parafuso de esferas primário ou o parafuso de esferas manual (quando o volante for o membro de entrada). A rotação do volante faz com que o eixo de entrada 624 e o primeiro parafuso de esferas 626 girem. Quando o primeiro parafuso de esferas gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 628 e origina movimentação linear (geralmente esquerda e direita, como visto na figura 6) da primeira porca de esferas 628. A primeira porca de esferas 628 tem uma primeira cremalheira 630 formada sobre um seu lado. A primeira cremalheira 630 encaixa com uma engrenagem de setor 632 para transferência de torque com a mesma. A primeira cremalheira 630 engrena com uma primeira pluralidade de dentes de setor 633 sobre a engrenagem de setor 632. A engrenagem de setor 632 é rigidamente acoplada, como através de uma conexão chavetada, ao braço de pinhão 614. Por conseguinte, movimentação linear da primeira porca de esferas 628 provoca rotação da engrenagem de setor 632, de modo que a movimentação do volante resulta na movimentação da engrenagem de setor 632 e da alavanca de direção 614. O alojamento 625 e a engrenagem de setor 632 impedem substancialmente a rotação da primeira porca de esferas 628, de modo que ela pode transladar, mas não girar. O mecanismo de esferas recirculantes 620 pode incluir um ou mais sensores 634 configurados para determinar torque e orientação angular no eixo de entrada 624 ou no primeiro parafuso de esferas 626. Os sensores 634 monitoram o torque e deslocamento do eixo de entrada 624 comunicados pelos comandos do operador no volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 624 pelas rodas do veículo. Os sensores 634 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem ficar em comunicação com um sistema de controle (não mostrado para processar sinais ou comandos dos sensores 634. Além disso, nas configurações de direção de rodas traseiras ou acionado por cabo , os sensores 634 podem monitorar diretamente o volante, que não pode ser ligado mecanicamente ao eixo de entrada 624. O motor elétrico 622 é configurado para seletivamente suprir torque à engrenagem de setor 632 através do mecanismo de esferas recirculantes 620. A quantidade de torque despachada pelo motor elétrico 622 pode ser baseada, parcialmente, nos sinais dos sensores 634, o sistema de controle, ou de outros componentes e sensores.

Uma unidade de acionamento 636 possibilita transferência de troque entre o motor elétrico 622 e a engrenagem de setor 632. Porções da unidade de acionamento 636 podem ter sido seccionadas ou removidas para melhor ilustrar as funcionalidades da unidade de acionamento 636. Na configuração mostrada na figura 6, a unidade de acionamento 636 inclui uma corrente ou uma correia 638. O mecanismo de esferas recirculantes 620 inclui adicionalmente um segundo parafuso de esferas 640 e uma segunda porca de esferas 642. A segunda porca de esferas 642 circunscreve o segundo parafuso de esferas 640 e fica em comunicação de transferência de torque com o segundo parafuso de esferas 640 através de uma segunda pluralidade de mancais de esferas (oculto da visão pela segunda porca de esferas 642) que circulam entre o segundo parafuso de esferas 640 e a segunda porca de esferas 642. O segundo parafuso de esferas 640 pode ser referido como parafuso de esferas secundário ou parafuso de esferas auxiliar. O segundo parafuso de esferas 640 e a segunda porca de esferas 642 não são coaxiais com o primeiro parafuso de esferas 626 e a primeira porca de esferas 628. Na configuração mostrada, o segundo parafuso de esferas 640 fica sobre o lado oposto da engrenagem de setor 632 em relação ao primeiro parafuso de esferas 626, mas é geralmente planar com o primeiro parafuso de esferas 626. Entretanto, dependendo da engrenagem de setor 632, o primeiro parafuso de esferas 626 e o segundo parafuso de esferas 640 podem não ser planares ou o segundo parafuso de esferas 640 pode ser localizado acima ou abaixo (dentro ou fora da vista da figura 6) do primeiro parafuso de esferas 626.

Na configuração mostrada na figura 6, a unidade de acionamento 636 e a correia 638 são diretamente conectadas à, e, atuam sobre a segunda porca de esferas 642 através de uma engrenagem ou flange acoplado à mesma. As conexões entre a unidade de acionamento 636 e a segunda porca de esferas 642 estão mostradas esquematicamente. A segunda porca de esferas 642 transfere torque do motor elétrico 622 para o segundo parafuso de esferas 640, que é rigidamente acoplado a uma segunda cremalheira 644. Diferente da primeira cremalheira 630 e da primeira porca de esferas 628, a segunda cremalheira 644 é formada separadamente da segunda porca de esferas 642. Em vez da segunda cremalheira 644 se mover em conjunto com o segundo parafuso de esferas 640. A segunda cremalheira 644 é encaixada com uma segunda pluralidade de dentes de setor 645. A engrenagem de setor 632 é, por conseguinte configurada para receber torque de ambas a primeira cremalheira 630 e segunda cremalheira 644. As primeira e segunda pluralidades de dentes de setor 633 e 645 estão mostradas na figura 6 como grupos separados, mas podem, realmente, ser formadas substancialmente continuamente ao redor da engrenagem de setor 632. O segundo parafuso de esferas 640 mostrado na figura 6 desliza quando a segunda porca de esferas 642 gira sob a força do motor elétrico 622. A segunda porca de esferas 642 a gira, mas não translada. O mecanismo de esferas recirculantes 620 combina torque do motor elétrico 622, através da segunda porca de esferas 642 e do segundo parafuso de esferas 640 (o parafuso de esferas auxiliar) e do eixo de entrada 624 através do primeiro parafuso de esferas 626 (o parafuso de esferas primário). O torque combinado é transferido através da primeira cremalheira 630 e da segunda cremalheira 644 para ambos os lados da engrenagem de setor 632 e é despachado para a alavanca de direção 614. Por conseguinte, o motor elétrico 622 reforça o torque e a força despachados para a alavanca de direção 614 e rodas do veículo. O segundo parafuso de esferas 640 pode ter um ângulo de ataque diferente daquele do primeiro parafuso de esferas 626. Por conseguinte, pode haver níveis diferentes de multiplicação de torque entre a segunda porca de esferas 642 e o segundo parafuso de esferas 640 daqueles entre a primeira porca de esferas 628 e o primeiro parafuso de esferas 626.

Com referência agora à figura 7, e com referência continuada às figuras 1-6, é mostrado u m mecanismo de esferas recirculantes 720 utilizável em sistemas de direção assistida, incluindo o sistema de direção 10 mostrado na figura 1 e outros sistemas de direção. A figura 7 mostra, de modo geral, uma vista de topo do mecanismo de esferas recirculantes 720. Características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e usados com os mostrados na figura 7. O mecanismo de esferas recirculantes 720 combina torque de um volante (não mostrado) ou outro membro de entrada com torque proveniente do motor elétrico 722 e transfere o torque para/de uma alavanca de direção 714. O mecanismo de esferas recirculantes 720 tem uma configuração de furo duplo.

Um eixo de entrada 724 é operacionalmente conectado ao volante ou outro membro de entrada e é portado em um alojamento 725, que pode ser formado de múltiplas peças e pode incluir compartimentos separados. Porções do alojamento 725 foram removidas ou seccionadas para melhor ilustrar a funcionalidade do mecanismo de esferas recirculantes 720. O eixo de entrada 724 tem um primeiro parafuso de esferas 726 formado sobre uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 726 mostrado é formado como um membro integral de peça única com o eixo de entrada 724, mas também pode ser formado separadamente e rigidamente acoplado. O alojamento 725 pode ser formado em mais de uma peça e pode incluir várias vedações e mancais para facilitar a movimentação dos componentes do mecanismo de esferas recirculantes 720.

Uma primeira porca de esferas 728 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 626 e fica em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 726 através de uma primeira pluralidade de mancais de esferas 727, mostrados esquematicamente, que circulam entre o primeiro parafuso de esferas 726 e a primeira porca de esferas 728. O primeiro parafuso de esferas 726 pode ser referido como o parafuso de esferas primário ou o parafuso de esferas manual (quando o volante for o membro de entrada). A rotação do eixo de entrada 724 faz com que o primeiro parafuso de esferas 726 gire. Quando o primeiro parafuso de esferas 726 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 728 e origina movimentação linear (geralmente esquerda e direita, como visto na figura 7) da primeira porca de esferas 728. A primeira porca de esferas 728 tem uma primeira cremalheira 730 formada sobre um seu lado. A primeira cremalheira 730 encaixa com uma engrenagem de setor 732 para transferência de torque com a mesma. A primeira cremalheira 730 engrena com uma primeira pluralidade de dentes de setor 733 sobre a engrenagem de setor 732. A engrenagem de setor 732 é rigidamente acoplada, como através de uma conexão chavetada, ao braço de pinhão 714. Por conseguinte, movimentação linear da primeira porca de esferas 728 provoca rotação da engrenagem de setor 732, de modo que a movimentação do volante resulta na movimentação da engrenagem de setor 732 e da alavanca de direção 714. O alojamento 725 e a engrenagem de setor 732 impedem substancialmente a rotação da primeira porca de esferas 728, de modo que ela pode transladar, mas não girar. O mecanismo de esferas recirculantes 720 pode incluir um ou mais sensores 734 configurados para determinar torque e orientação angular no eixo de entrada 724 ou no primeiro parafuso de esferas 726. Os sensores 734 monitoram o torque e deslocamento do eixo de entrada 724 comunicados pelos comandos do operador no volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 724 pelas rodas do veículo. Os sensores 734 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem ficar em comunicação com um sistema de controle (não mostrado para processar sinais ou comandos dos sensores 734. Além disso, nas configurações de direção de rodas traseiras ou acionado por cabo , os sensores 734 podem monitorar diretamente o volante, que não pode ser ligado mecanicamente ao eixo de entrada 724. O motor elétrico 722 é configurado para seletivamente suprir torque à engrenagem de setor 732 através do mecanismo de esferas recirculantes 720. A quantidade de torque despachada pelo motor elétrico 722 pode ser baseada, parcialmente, nos sinais dos sensores 734, o sistema de controle, ou de outros componentes e sensores.

Uma unidade de acionamento 736 possibilita transferência de troque entre o motor elétrico 722 e a engrenagem de setor 732. Porções da unidade de acionamento 736 podem ter sido seccionadas ou removidas para melhor ilustrar as funcionalidades da unidade de acionamento 736. Na configuração mostrada na figura 6, a unidade de acionamento 736 inclui uma corrente ou uma correia 738. O mecanismo de esferas recirculantes 720 inclui adicionalmente um segundo parafuso de esferas 740 e uma segunda porca de esferas 742. A segunda porca de esferas 742 circunscreve o segundo parafuso de esferas 740 e fica em comunicação de transferência de torque com o segundo parafuso de esferas 740 através de uma segunda pluralidade de mancais de esferas (oculto da visão pela segunda porca de esferas 742) que circulam entre o segundo parafuso de esferas 740 e a segunda porca de esferas 742. O segundo parafuso de esferas 740 pode ser referido como parafuso de esferas secundário ou parafuso de esferas auxiliar. O segundo parafuso de esferas 740 e a segunda porca de esferas 742 não são coaxiais com o primeiro parafuso de esferas 726 e a primeira porca de esferas 728. Na configuração mostrada, o segundo parafuso de esferas 740 fica sobre o lado oposto da engrenagem de setor 732 em relação ao primeiro parafuso de esferas 726, mas é geralmente planar com o primeiro parafuso de esferas 726. Entretanto, dependendo da engrenagem de setor 732, o primeiro parafuso de esferas 726 e o segundo parafuso de esferas 740 podem não ser planares ou o segundo parafuso de esferas 740 pode ser localizado acima ou abaixo (dentro ou fora da vista da figura 7) do primeiro parafuso de esferas 726.

Na configuração mostrada na figura 7, a unidade de acionamento 736 e a correia 738 são diretamente conectadas à, e, atuam sobre o segundo parafuso de esferas 740 através de uma engrenagem ou flange acoplado ao mesmo. As conexões entre a unidade de acionamento 736 e o segundo parafuso de esferas estão mostradas esquematicamente. O segundo parafuso de esferas 740 transfere torque do motor elétrico 722 para a segunda porca de esferas 742, que é rigidamente acoplada a uma segunda cremalheira 744. Na configuração mostrada, a segunda cremalheira 744 é formada sobre o exterior da segunda porca de esferas 742, de modo que a segunda cremalheira 744 e a segunda porca de esferas 742 se movam conjuntamente. A segunda cremalheira 744 é encaixada com uma segunda pluralidade de dentes de setor 745. A engrenagem de setor 732 é, por conseguinte configurada para receber torque de ambas as primeira cremalheira 730 e segunda cremalheira 744. As primeira e segunda pluralidades de dentes de setor 733 e 745 estão mostradas na figura 6 como grupos separados, mas podem, realmente, ser formadas substancialmente continuamente ao redor da engrenagem de setor 732. O segundo parafuso de esferas 740 mostrado na figura 7 desliza quando a segunda porca de esferas 742 gira sob a força do motor elétrico 722. A segunda porca de esferas 742 a gira, mas não translada. O mecanismo de esferas recirculantes 720 combina torque do motor elétrico 722, através da segunda porca de esferas 742 e do segundo parafuso de esferas 740 (o parafuso de esferas auxiliar) e do eixo de entrada 724 através do primeiro parafuso de esferas 726 (o parafuso de esferas primário). O torque combinado é transferido através da primeira cremalheira 730 e da segunda cremalheira 744 para ambos os lados da engrenagem de setor 732 e é despachado para a alavanca de direção 714. Por conseguinte, o motor elétrico 722 reforça o torque e a força despachados para a alavanca de direção 714 e rodas do veículo. O segundo parafuso de esferas 740 pode ter um ângulo de ataque diferente daquele do primeiro parafuso de esferas 726. Por conseguinte, pode haver níveis diferentes de multiplicação de torque entre a segunda porca de esferas 742 e o segundo parafuso de esferas 740 daqueles entre a primeira porca de esferas 728 e o primeiro parafuso de esferas 726.

Com referência agora às figuras 8A e 8B, e com referência continuada às figuras 1-7, são mostradas duas vistas de um mecanismo de esferas recirculantes 820 utilizável com sistemas de direção assistida, incluindo o sistemas de direção 10 mostrado na figura 1 e outros sistemas de direção. A figura 8A mostra uma vista isométrica do mecanismo de esferas recirculantes 820 e a figura 8B mostra uma vista em seção transversal do mecanismo de esferas recirculantes 820 tomada ao longo da linha de seção 8-8 da figura 8A. Características e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e usados com os mostrados na figura 8. O mecanismo de esferas recirculantes 820 combina torque de um volante (não mostrado) ,ou de outro membro de entrada, com torque de um primeiro motor elétrico 822, e transfere torque para/de uma alavanca de direção 814. O mecanismo de esferas recirculantes 820 tem uma configuração de furo duplo e inclui ainda um segundo motor elétrico 823.

Um eixo de entrada 824 é operacionalmente conectado ao volante ou outro membro de entrada e é portado em um alojamento 825, que pode ser formado de múltiplas peças e pode incluir compartimentos separados. Porções do alojamento 825 foram removidas ou seccionadas para melhor ilustrar a funcionalidade do mecanismo de esferas recirculantes 820. O eixo de entrada 824 tem um primeiro parafuso de esferas 826 formado sobre uma extremidade. O primeiro parafuso de esferas 826 mostrado é formado como um membro integral de peça única com o eixo de entrada 824, mas também pode ser formado separadamente e rigidamente acoplado. O alojamento 825 pode ser formado em mais de uma peça e pode incluir várias vedações e mancais para facilitar a movimentação dos componentes do mecanismo de esferas recirculantes 820.

Uma primeira porca de esferas 828 circunscreve o primeiro parafuso de esferas 826 e fica em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas 826 através de uma primeira pluralidade de mancais de esferas 827, mostrados esquematicamente, que circulam entre o primeiro parafuso de esferas 826 e a primeira porca de esferas 828. O primeiro parafuso de esferas 826 pode ser referido como o parafuso de esferas primário ou o parafuso de esferas manual (quando o volante for o membro de entrada). A rotação do eixo de entrada 824 faz com que o primeiro parafuso de esferas 826 gire. Quando o primeiro parafuso de esferas 826 gira, a rotação é transferida para a primeira porca de esferas 828 e origina movimentação linear (geralmente esquerda e direita, como visto na figura 8B) da primeira porca de esferas 828. A primeira porca de esferas 828 tem uma primeira cremalheira 830 formada sobre um seu lado. A primeira cremalheira 830 encaixa com uma engrenagem de setor 832 para transferência de torque com a mesma. A primeira cremalheira 830 engrena com uma primeira pluralidade de dentes de setor 833 sobre a engrenagem de setor 832. A engrenagem de setor 832 é rigidamente acoplada, como através de uma conexão chavetada, ao braço de pinhão 814. Por conseguinte, movimentação linear da primeira porca de esferas 828 provoca rotação da engrenagem de setor 832, de modo que a movimentação do volante resulta na movimentação da engrenagem de setor 832 e da alavanca de direção 814. O alojamento 825 e a engrenagem de setor 832 impedem substancialmente a rotação da primeira porca de esferas 828, de modo que ela pode transladar, mas não girar. O mecanismo de esferas recirculantes 820 pode incluir um ou mais sensores 834 (não mostrados) configurados para determinar torque e orientação angular no eixo de entrada 824 ou no primeiro parafuso de esferas 826. Os sensores 834 monitoram o torque e deslocamento do eixo de entrada 824 comunicados pelos comandos do operador no volante, e também monitoram o torque reativo transferido de volta para o eixo de entrada 824 pelas rodas do veículo. Os sensores 834 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem ficar em comunicação com um sistema de controle (não mostrado para processar sinais ou comandos dos sensores 834. Além disso, nas configurações de direção de rodas traseiras ou acionado por cabo , os sensores 834 podem monitorar diretamente o volante, que não pode ser ligado mecanicamente ao eixo de entrada 824. O primeiro motor elétrico 822 é configurado para seletivamente suprir torque à engrenagem de setor 832 através do mecanismo de esferas recirculantes 820. A quantidade de torque despachada pelo primeiro motor elétrico 822 pode ser baseada, em parte, nos sinais dos sensores, o sistema de controle, ou outros componentes e sensores.

Uma primeira unidade de acionamento 836 possibilita transferência de troque entre o primeiro motor elétrico 822 e a engrenagem de setor 832. Porções da primeira unidade de acionamento 836 foram seccionadas ou removidas para melhor ilustrar as funcionalidades da primeira unidade de acionamento 836. Na configuração mostrada nas figuras 8A e 8B, a primeira unidade de acionamento 836 inclui uma primeira engrenagem sem fim 838 (bem escondida da vista).

Na configuração mostrada nas figuras 8A e 8B, a primeira unidade de acionamento 836 e a primeira engrenagem sem fim 838 são diretamente conectadas ao, e, atuam sobre o primeiro parafuso de esferas 826 através de uma engrenagem ou flange acoplado à mesma. A conexão entre a primeira unidade de acionamento 836 e o primeiro parafuso de esferas 826 estão mostradas esquematicamente. O primeiro parafuso de esferas 826 transfere torque do primeiro motor elétrico 822 para a primeira porca de esferas 828, que é acoplada à primeira cremalheira 830. O mecanismo de esferas recirculantes 820 inclui adicionalmente um segundo parafuso de esferas 840 e uma segunda porca de esferas 842. A segunda porca de esferas 842 circunscreve o segundo parafuso de esferas 840 e fica em comunicação de transferência de torque com o segundo parafuso de esferas 840 através de uma segunda pluralidade de mancais de esferas 843 que circulam entre o segundo parafuso de esferas 840 e a segunda porca de esferas 842. O segundo parafuso de esferas 840 pode ser referido como parafuso de esferas secundário ou parafuso de esferas auxiliar, porque não fica em comunicação direta com o membro de entrada (o volante) através do eixo de entrada 824. O segundo parafuso de esferas 840 e a segunda porca de esferas 842 não são coaxiais com o primeiro parafuso de esferas 826 e a primeira porca de esferas 828. Na configuração mostrada, o segundo parafuso de esferas 840 fica sobre o lado oposto da engrenagem de setor 832 em relação ao primeiro parafuso de esferas 826, mas é geralmente planar com o primeiro parafuso de esferas 826. Entretanto, dependendo da engrenagem de setor 832, o primeiro parafuso de esferas 826 e o segundo parafuso de esferas 840 podem não ser planares ou o segundo parafuso de esferas 840 pode ser localizado acima ou abaixo (dentro ou fora da vista da figura 8B) do primeiro parafuso de esferas 826.

Uma segunda unidade de acionamento 837 possibilita transferência de torque entre o segundo motor elétrico 823 e a engrenagem de setor 832. Porções da segunda unidade de acionamento 837 foram seccionadas ou removidas para melhor ilustrar a funcionalidade da segunda unidade de acionamento 837. Na configuração mostrada nas figuras 8A e 8B, a segunda unidade de acionamento 837 inclui uma segunda engrenagem sem fim 839.

Na configuração mostrada nas figuras 8A e 8B , a segunda unidade de acionamento 837 e a segunda engrenagem sem fim 839 são diretamente conectadas ao,e, atuam sobre o segundo parafuso de esferas 840 através de uma engrenagem ou flange acoplado ao mesmo. As conexões entre a segunda unidade de acionamento 837 e o segundo parafuso de esferas 840 estão mostradas apenas esquematicamente. O segundo parafuso de esferas 840 transfere torque do segundo motor elétrico 823 para a segunda porca de esferas 842, que é acoplada a uma segunda cremalheira 844. Na configuração mostrada, a segunda cremalheira 844 é formada sobre o exterior da segunda porca de esferas 842, de modo que a segunda cremalheira 844 e a segunda porca de esferas 842 se movam conjuntamente. A segunda cremalheira 844 é encaixada com uma segunda pluralidade de segundos dentes de setor 845. A engrenagem de setor 832 é, por conseguinte, configurada para receber torque de ambas a primeira cremalheira 830 e segunda cremalheira 844. As primeira e segunda pluralidades de dentes de setor 833 e 845 estão mostradas na figura 8 como grupos separados, mas podem ser formadas substancialmente continuamente ao redor da engrenagem de setor 832. O segundo parafuso de esferas 840 mostrado na figura 8 gira sob a força do segundo motor elétrico 823 e faz com que a segunda porca de esferas 842 deslize linearmente. O segundo parafuso de esferas 840 gira, mas não translada dentro do alojamento 825. O mecanismo de esferas recirculantes 820 combina torque do segundo motor elétrico 823 através do segundo parafuso de esferas 840, do primeiro motor elétrico 822 através do primeiro parafuso de esferas 826, e do eixo de entrada 824 através do primeiro parafuso de esferas 826. O torque combinado de todas as três fontes é transferido através da primeira cremalheira 830 e segunda cremalheira 844 para ambos os lados da engrenagem de setor 832 e é despachado para a alavanca de direção 814. Por conseguinte, o primeiro motor elétrico 822 e o segundo motor elétrico 823, ambos, reforçam ou auxiliam o troque e força despachados para a alavanca de direção 814 e rodas do veículo. O segundo parafuso de esferas 840 pode ter um ângulo de ataque diferente daquele do primeiro parafuso de esferas 826. Por conseguinte, pode haver níveis diferentes de multiplicação de torque entre a segunda porca de esferas 842 e o segundo parafuso de esferas 840 do que entre a primeira porca de esferas 828 e o primeiro parafuso de esferas 826, e também níveis diferentes de reforço aplicado pelo segundo motor elétrico 823 e primeiro motor elétrico 822. A descrição detalhada e os desenhos ou figuras são de suporte e descritivos da invenção, mas o escopo da invenção é definido unicamente pelas reivindicações. Embora alguns dos melhores modos de realização e outros mais para executar a invenção reivindicada tenham sido descritos em detalhe, vários projetos e modos de realização alternativos existem para praticar a invenção definida nas reivindicações anexas.

Claims (10)

1. Sistema de direção assistida para transferir torque entre um membro de entrada e uma alavanca de direção, caracterizado pelo fato de compreender: um eixo de entrada operacionalmente conectado ao membro de entrada; uma engrenagem de setor operacionalmente conectada a alavanca de direção para transferir torque ao mesmo; um primeiro parafuso de esferas , onde o primeiro parafuso de esferas é formado sobre o eixo de entrada; uma primeira porca de esferas circunscrevendo o primeiro parafuso de esferas e em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas através de uma pluralidade de mancais de esferas; uma primeira cremalheira rigidamente acoplada à primeira porca de esferas, onde a primeira cremalheira é engrenada com a engrenagem de setor para transferência de torque com a mesma; uma segunda porca de esferas onde a segunda porca de esferas não é substancialmente coaxial ao primeiro parafuso de esferas; uma segunda porca de esferas circunscrevendo o segunda porca de esferas e em comunicação de transferência de torque com o segunda porca de esferas através da pluralidade de mancais de esferas; uma segunda cremalheira engrenada com a engrenagem de setor para transferência de troque com a mesma; e um motor elétrico configurado para seletivamente suprir torque à engrenagem de setor através do segunda porca de esferas.

2. Sistema de direção de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de compreender: uma unidade de acionamento disposta entre o motor elétrico e a primeira porca de esferas.

3. Sistema de direção de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da segunda cremalheira ser rigidamente acoplada ao segundo parafuso de esferas.

4. Sistema de direção de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato da unidade de acionamento ser diretamente conectada à, e, atuar sobre a segunda porca de esferas.

5. Sistema de direção de acordo com a reivindicação 4, caracterizado adicionalmente pelo fato de compreender: um sensor configurado para determinar torque no eixo de entrada.

6. Sistema de direção de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da segunda cremalheira ser rigidamente acoplada à segunda porca de esferas.

7. Sistema de direção de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da unidade de acionamento ser diretamente conectada ao, e, atuar sobre o segunda porca de esferas.

8. Sistema de direção de acordo com a reivindicação 7, caracterizado adicionalmente pelo fato de compreender: um sensor configurado para determinar torque no eixo de entrada.

9. Sistema de direção de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do membro de entrada ser um volante, de modo que o eixo de entrada fique em comunicação com o volante.

10. Sistema de direção assistida para transferir torque a uma alavanca de direção, caracterizado pelo fato de compreender: uma engrenagem de setor operacionalmente conectada a alavanca de direção para transferência de troque com o mesmo; um primeiro parafuso de esferas; uma primeira porca de esferas circunscrevendo o primeiro parafuso de esferas e em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso de esferas através de uma pluralidade de mancais de esferas; uma primeira cremalheira rigidamente acoplada à primeira porca de esferas, onde a primeira cremalheira é engrenada com uma engrenagem de setor para transferência de torque com a mesma; uma segunda porca de esferas, onde o segunda porca de esferas não é substancialmente coaxial com o primeiro parafuso de esferas; uma segunda porca de esferas circunscrevendo o segunda porca de esferas e em comunicação de transferência de torque com o segunda porca de esferas através da pluralidade de mancais de esferas; uma segunda cremalheira engrenada com a engrenagem de setor para transferência de torque com a mesma; eum motor elétrico configurado para seletivamente suprir torque à engrenagem de setor através do segunda porca de esferas.