BR102012015702A2 - sistema de direÇço em paralelogramo para transferir torque para uma haste de acoplamento em resposta a comandos de direÇço - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE DIREÇçO EM PARALELOGRAMOS PARA TRANSFERIR TORQUE PARA UMA HASTE DE ACOPLAMENTO EM RESPOSTA A COMANDOS DE DIREÇçO Um sistema de direção em paralelogramo transfere torque para uma haste de acoplamento em resposta a comandos de direção. O sistema de direção inclui um elemento de entrada configurado para receber os comandos de direção. Um braço Pitman e um braço louco são ambos conectados de maneira móvel à haste de acoplamento. Uma árvore louca é conectada operativamente ao braço louco para rotação comum com o mesmo. O sistema de direção também inclui pelo menos um motor elétrico o qual é configurado para alimentar seletivamente torque à árvore louca em resposta aos comandos de direção.
Description
itSISTEMA DE DIREÇÃO EM PARALELOGRAMO PARA TRANSFERIR TORQUE PARA UMA HASTE DE ACOPLAMENTO EM RESPOSTA A COMANDOS DE DIREÇÃO”
CAMPO TÉCNICO
Esta descrição se refere a sistemas de direção mecânicos em paralelogramo ou de esfera recirculante para veículos.
ANTECEDENTES
Os veículos usam sistemas de direção para comunicar mudanças comandadas, tal como através de um volante, no rumo ou curso do condutor para as rodas esterçáveis do veículo. Sistemas de direção mecânicos auxiliam o condutor do veículo na direção acrescentando potência àquela fornecida pelo condutor e deste modo reduzindo o esforço necessário para girar o volante manualmente*
SUMÁRIO
Um sistema de direção em paralelogramo é previsto. O sistema de direção transfere torque para uma haste de acoplamento em resposta a comandos de direção. O sistema de direção inclui um elemento de entrada que é configurado para receber os comandos de direção. Um braço Pitman e um braço louco são ambos conectados de maneira móvel à haste de acoplamento.
Uma árvore louca é conectada operativamente ou fixamente ao braço louco para rotação comum com o mesmo. O sistema de direção também inclui pelo menos um primeiro motor elétrico que é configurado para alimentar seletivamente torque de assistência à árvore louca em resposta aos comandos de direção. Portanto, o sistema de direção pode alimentar seletivamente torque de assistência à haste de acoplamento em resposta aos comandos de direção.
As características e vantagens acima e outras características e vantagens da presente invenção ficam prontamente evidentes a partir da seguinte descrição detalhada de alguns dos melhores modos de realização e outras modalidades para execução da invenção, conforme definida nas reivindicações anexas quando tomada em conjunto com os desenhos apensos. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é uma vista isométrica esquemática de um sistema de direção em paralelogramo tendo mecanismos louco e Pitman eletricamente assistidos.
A figura 2 é uma vista em corte transversal parcial, mais detalhada, do mecanismo Pitman eletricamente assistido mostrado na figura 1, revelando porções de um mecanismo de transmissão entre um motor elétrico e um braço Pitman.
A figura 3A é uma vista mais detalhada do mecanismo louco eletricamente assistido mostrado na figura 1, tendo um outro motor elétrico e um braço louco.
A figura 3B é uma vista isométrica em corte transversal parcial esquemática do mecanismo louco eletricamente assistido mostrado na figura 3A, revelando porções de um mecanismo de transmissão entre um motor elétrico e o braço louco.
A figura 4 é uma vista isométrica em corte transversal parcial esquemática de um outro mecanismo Pitman eletricamente assistido utilizável com sistemas de direção mecânicos, tais como aquele mostrado na figura 1.
A figura 5 é uma vista isométrica esquemática de um outro mecanismo louco eletricamente assistido utilizável com sistemas de direção mecânicos, tais como aquele mostrado na figura 1, mostrando uma esfera recirculante entre um mecanismo de transmissão e um braço louco. DESCRIÇÃO DETALHADA
Com relação aos desenhos, em que números de referência idênticos correspondem a componentes idênticos ou similares sempre que possível através de todas as várias figuras, é mostrado na figura 1 um diagrama esquemático de um sistema de direção em paralelogramo 10 para um veículo (do qual o resto não está representado). A figura 1 mostra alguns dos componentes principais do sistema de direção 10, que pode estar localizado voltado para a frente do veículo. Elementos e componentes mostrados nas outras figuras podem ser incorporados e usados com os 5 mostrados na figura 1, e componentes podem ser mesclados e conjugados entre as diferentes configurações mostradas.
Embora a presente invenção seja descrita em detalhe com respeito a aplicações automotivas, os especialistas na área vão reconhecer a aplicabilidade mais ampla da invenção. Aqueles que têm uma especialização 10 normal na técnica vão reconhecer que termos tais como “acima”, “abaixo”, “para cima”, “para baixo” et cetera são usados descritivamente das figuras e não representam limitações sobre o escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.
O sistema de direção 10 transfere rotação e torque desde um 15 elemento de entrada, tal como uma unidade de volante 12, para um elemento de saída, tal como uma ou mais rodas 14.Uma coluna de direção (não numerada separadamente) é fixada á unidade de volante 12 e inclui várias articulações, sensores, comutadores e acessórios. As rodas 14 do veículo são viradas através do movimento de uma haste de acoplamento 16 e 20 componentes afixados (não numerados separadamente, mas incluído tirantes, fusos de direção, et cetera). A unidade de volante 12 mostrada é ilustrativa apenas e outros tipos de dispositivos de direção podem ser usados com o sistema de direção 10.
O sistema de direção 10 pivota a haste de acoplamento 16 com 25 um mecanismo Pitman 18 e um mecanismo louco 20. O mecanismo Pitman controla um braço Pitman 22 e o mecanismo louco 20 controla um braço louco 24. Juntos, a haste de acoplamento 16, o braço Pitman 22 e o braço louco 24 formam geralmente os vértices (ou pontos pivôs) de um paralelogramo e a haste de acoplamento 16 move-se geralmente paralela ao eixo de rotação das rodas 14. O mecanismo Pitman 18 e o mecanismo louco 20 são rigidamente fixados a membros de chassi ou estrutura (não mostrados).
O mecanismo Pitman 18 , do qual exemplos serão descritos em mais detalhe aqui, transfere torque a partir da unidade de volante 12 para o braço Pitman 22 e pode conferir torque ao braço Pitman 11. Como aqui descrito, o mecanismo louco 20 pode agir como uma articulação neutra ou pode conferir torque ao braço louco 24 e à haste de acoplamento 16.
No sistema de direção 10 mostrado na figura 1, a unidade de volante 12 age como o elemento de entrada. Sinais de entrada - na forma de torque e movimento de rotação - são lançados para a unidade de volante 12 pelo operador ou condutor do veículo. As rodas dianteiras 14 do veículo são os elementos de saída no sistema de direção 10 mostrado na figura 1.
Portanto, o mecanismo Pitman 18 e o mecanismo louco 20 são intermediários entre a entrada proveniente da unidade de volante 12 e a saída para a haste de acoplamento 14. Outros elementos de entrada e saída podem ser usados com o sistema de direção 10 e o mecanismo Pitman 18. Por exemplo, e sem limitação, o mecanismo Pitman 18 e o mecanismo louco 20 podem receber sinais de entrada a partir de um sistema condução por cabo ou direção por fio que não liga mecanicamente a unidade de volante 12 ao mecanismo Pitman 18. Em sistemas de condução por cabo, o elemento de entrada pode ser um solenóide ou uma pequena máquina elétrica e a coluna de direção pode ser removida ou encurtada. Alternativamente, a haste de acoplamento 16 pode ser ligadas às rodas traseiras (não mostradas) do veículo,
A fim de aumentar seletivamente o torque transferido a partir da unidade de volante 12 para a haste de acoplamento 16, o sistema de direção 10 pode incluir uma ou mais máquinas elétricas. Na configuração ou instalação mostrada na figura 1, o mecanismo Pitman 18 inclui um primeiro motor elétrico ou motor Pitman 26 e o mecanismo louco 20 inclui um segundo motor elétrico ou motor louco 28. Como aqui usada, a designação de qualquer componente como “primeiro” ou “segundo” é arbitrária e não limitativa. Qualquer componente pode ser rotulado como primeiro, segundo, terceiro, et cetera. O mecanismo Pitman 18 combina torque proveniente da 5 unidade de volante 12 e do motor Pitman 26 para mover o braço Pitman 22 e a haste de acoplamento 16.
O sistema de direção 10 pode ser caracterizado pela falta de um mecanismo auxiliar ou de assistência sobre a coluna de direção entre o volante e a entrada para o mecanismo Pitman 18, de tal modo que o sistema 10 de direção 10 não inclui assistência para a coluna. Além disso, o mecanismo Pitman 18 não inclui um auxílio hidráulico ou uma assistência hidráulica. A quantidade de torque e potência alimentados pelo motor Pitman 26 e pelo motor louco 28 pode ser variada com base em condições de condução do veículo e nos comandos de direção provenientes do condutor.
Um primeiro mecanismo de transmissão ou unidade de
acionamento Pitman 30 é disposto(a) entre o motor Pitman 26 e uma árvore Pitman 32 (bloqueada de visão na figura 1) que é fixamente conectada ao braço Pitman 22 para rotação comum com o mesmo.Um segundo mecanismo de transmissão ou unidade de acionamento louca 34 é disposto entre o motor 20 louco 28 e uma árvore louca 36 (bloqueada de visão na figura 1) que é fixamente conectada ao braço louco 24 para rotação comum com o mesmo.
Um ou mais sensores 38, tais como um sensor de torque, um sensor de posição ou um sensor de força, são dispostos sobre o sistema de direção 10. O sensor 38 mostrado na figura 1 é esquemático e ilustrativo 25 apenas e quaisquer localizações de sensores 38 dentro do sistema de direção 10 são mostradas somente para ilustrar localizações possíveis. Os sensores 38 podem ser configurados para medir um torque de reação, que é o torque reagindo ou puxando para trás contra comandos de direção provenientes do condutor. O torque de reação pode ser visto como um diferencial de torque entre a entrada dos comandos de direção provenientes da unidade de volante 12 e o torque real transferido para as rodas 14. Para torque de reação mais alto, um torque de assistência mais alto é necessário a partir do motor Pitman 26, do motor louco 28, ou de ambos, a fim de virar o veículo.
O sistema de direção 10 pode incluir um controlador ou sistema de controle (não mostrado). O sistema de controle pode incluir um ou mais componentes com um meio de armazenamento e uma quantidade apropriada de memória programável, que são capazes de armazenar e executar um ou mais algoritmos ou métodos para controle eficiente do sistema de direção 10 e, possivelmente, de outros componentes do veículo. O sistema de controle está em comunicação com pelo menos o motor Pitman 26, o motor louco e um ou mais dos sensores 38.0 sistema de controle pode estar em comunicação com numerosos outros sensores e sistemas de comunicação do veículo. Cada componente do sistema de controle pode incluir arquitetura de controlador distribuída, tal como uma unidade de controle eletrônica (ECU) à base de microprocessador. Módulos ou processadores adicionais podem estar presentes dentro do sistema de controle.
Com referência agora à figura 2, e com referência continuada à figura 1, é mostrada uma vista mais detalhada do mecanismo Pitman 18 mostrado na figura I. A figura 2 mostra uma vista de cima do mecanismo Pitman 18, que está parcialmente em corte transversal, para ilustrar elementos da unidade de acionamento Pitman 30. Elementos e componentes mostrados , e componentes podem ser mesclados e conjugados entre as diferentes configurações mostradas.
O mecanismo Pitman 18 combina torque proveniente da unidade de volante 12 - ou outro elemento der entrada - torque proveniente e do motor Pitman 26 e transfere torque para e a partir de um braço Pitman 22. Uma árvore de entrada 40 é operativamente conectada à unidade de volante
12, tal como através da articulação e coluna de direção é c suportada dentro de um alojamento 42. A árvore de entrada 40 pode ser conectada a outros elementos de entrada alternativos ou pode não ser mecanicamente conectada à unidade de volante 12.
Porções do alojamento 42 foram ou removidas ou 5 representadas em corte transversal para melhor ilustrar as operações do mecanismo Pitman 18. O alojamento 41 (e as outras configurações de alojamento mostradas nas outras figuras) é ilustrativo apenas e pode tomar formas diferentes daquela mostrada nas figuras. O alojamento 42 pode ser formado em mais de uma peça e incluir várias vedações e mancais para 10 facilitar movimento dos componentes do mecanismo Pitman 18. A árvore de entrada 40 tem um parafuso esférico formado em uma extremidade. O parafuso esférico 44 mostrado é formado como um elemento solidário em uma peça com a árvore de entrada 40*
Uma porca esférica 46 circunscreve o parafuso esférico 44 e 15 está em comunicação com o parafuso esférico 44 através de uma pluralidade de mancais de esfera (mostrados esquematicamente, não numerados separadamente) que circulam entre o parafuso esférico 44 e a porca esférica 46. O alojamento 42 circunda a porca esférica 46 e guia o seu movimento, de tal modo que a porca esférica 46 desliza mas não gira dentro do alojamento 20 42. A rotação da unidade de volante 12 faz a árvore de entrada 40 e o parafuso esférico 44 girarem. À medida que o parafuso esférico 44 gira, a rotação é transferida para a porca esférica 46 e provoca movimento linear (para a esquerda e para a direita, conforme visto na figura 2) da porca esférica 46.
A porca esférica 46 é engrenada com a árvore Pitman 32 (que
pode ser também referida como uma engrenagem de setor ou árvore de setor) para transferência de torque. A árvore Pitman 32 é rigidamente fixada, tal como através de uma conexão chavetada, ao braço Pitman 22. A árvore Pitman 32 e o braço Pitman 22 giram em comum. Portanto, o movimento linear da porca esférica 46 causa rotação da árvore Pitman 32, de tal modo que o movimento da unidade de volante 12 resulta em movimento da árvore Pitman 32 e do braço Pitman 22. A árvore Pitman 32, o parafuso esférico 44 e a porca esférica 46 podem ser coletivamente referidos como um mecanismo de esfera recirculante.
Os sensores 38 monitoram o torque e o deslocamento da árvore de entrada 40 a partir de entradas do operador para a unidade de volante 12 e também monitoram o torque reativo transferido para a árvore de entrada 40 pelas rodas do veículo. Os sensores 38 são mostrados apenas esquematicamente e podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos. Além disso, os sensores 38 podem estar em comunicação com um ou mais sistemas de controle (não mostrados) para processar sinais ou comandos provenientes dos sensores 38.
O motor Pitman 26 é configurado para alimentar seletivamente torque à árvore Pitman 32 através do mecanismo Pitman 18. Esse pode ser referido como torque de assistência ou torque auxiliar. A quantidade de torque alimentado pelo motor Pitman 26 pode ser variavelmente alimentada com base, em parte, nos sinais provenientes dos sensores 38, do sistema de controle ou de outros componentes ou sensores. Além disso, o motor Pitman
26 pode ser controlado para uso com outros sistemas do veículo, incluído, mas não limitados a, controle eletrônico de estabilidade, assistência de estacionamento e mudança de pista. Em configurações de tração pela roda traseira ou condução por cabo, os sensores 38 podem monitorar diretamente a unidade de volante 12, que pode não estar mecanicamente ligada à árvore de entrada.
A unidade de acionamento Pitman 30 é disposta entre o motor Pitman 26 e a porca esférica 46 e possibilita transferência entre o motor Pitman 26 e a árvore Pitman 32. A unidade de acionamento Pitman 30 também proporciona vantagem mecânica entre o motor Pitman 26 e a árvore Pitman 32. Além do mecanismo de esfera recirculante, a unidade de acionamento Pitman 30 inclui uma engrenagem sem fim 48. A unidade de acionamento Pitman 30 é diretamente conectada ao, e age sobre o, parafuso esférico 44 sobre a extremidade do alojamento 42 oposta à árvore de entrada 40 - o lado dianteiro, em relação à direção para frente do deslocamento do veículo. O parafuso esférico 44 então transfere torque para a porca esférica 46. Portanto, o motor Pitman 26 transfere torque de assistência através da engrenagem sem fim 20 para a porca esférica 46 e daí para a árvore Pitman 32 e o braço Pitman 22, que move a haste de acoplamento 16.
Outras configurações da unidade de acionamento Pitman 30, algumas das quais são discutidas aqui, podem ser usadas com o mecanismo Pitman 18. Por exemplo, e sem limitação, a unidade de acionamento Pitman pode ser acionada por uma corrente ou correia ao invés da engrenagem sem fim 48 ou a unidade de acionamento Pitman 30 pode incluir outras engrenagens, rodas dentadas, et cetera. Além disso, a localização da conexão em relação à unidade de acionamento Pitman 30 pode variar, desde que a articulação entre o motor Pitman 26 e a árvore Pitman 32 seja mantida para suficiente transferência de torque e assistência de direção.
Alternativamente, o mecanismo Pitman 18 pode ser utilizado com sistemas de direção pela roda traseira o sistemas de condução por cabo. Em tais configurações, o mecanismo Pitman 18 pode não incluir a árvore de entrada 40 e os sinais de entrada vão provir do sistema de controle, que pode estar monitorando a unidade de volante 12 e convertendo comandos do condutor em torque necessário para virar as rodas 14,
Com referência agora à figura 3A e à figura 3B, e com referência continuada às figuras 1 e 2, são mostradas vistas mais detalhadas do mecanismo louco eletricamente assistido 20 mostrado na figura 1. A figura 3B inclui uma vista em corte transversal parcial da unidade de acionamento louca 34 mostrada na figura 3 A, revelando porções do sistema de engrenagens transmitindo torque de assistência entre o motor louco 28 e o braço louco 24 e também mostra a árvore louca 36. Elementos e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e usados com aqueles mostrados na 5 figura 3, e componentes podem ser mesclados e conjugados entre as diferentes configurações mostradas.
A árvore louca 36 é operativamente conectada com o braço louco 24 para rotação com ele, tal como através de uma conexão chavetada e uma outra conexão fixa. O motor louco 28 é configurado para alimentar 10 seletivamente torque de assistência à árvore louca 36 através da unidade de acionamento louca 34 em resposta aos comandos de direção. A unidade de acionamento louca 34 proporciona vantagem mecânica entre o motor louco 28 e a árvore louca 36, o que pode permitir que o tamanho do motor louco 28 seja reduzido. O braço louco 24 é conectado de maneira móvel à haste de 15 acoplamento 16.
Na configuração mostrada, a unidade de acionamento louca 34 inclui uma engrenagem sem fim 50 e uma disposição de engrenagem planetária 52. A engrenagem sem fim 50 é conectada ao motor louco 28 que alimenta uma quantidade variável de torque de assistência através da 20 disposição de engrenagem planetária 52 à árvore louca 36 com base no torque de reação medido pelos sensores 38.
Dependendo da quantidade de torque de reação, o sistema de direção 10 pode usar o motor Pitman 26, o motor louco 28 ou ambos para proporcionar torque de assistência. Por exemplo, e sem limitação, o sistema 25 de controle pode ser configurado para comparar o torque de reação a um valor de transição calibrado. Quando o torque de reação estiver abaixo do valor de transição calibrado, o sistema de direção 10 pode usar apenas um dentre o motor Pitman 26 e o motor louco 28 para alimentar torque de assistência. Porém, quando o torque de reação está acima do valor de transição calibrado, o sistema de direção 10 pode usar tanto o motor Pitman 26 quanto o motor louco 28 para alimentar torque de assistência.
Ou o motor Pitman 26 ou o motor louco 28 podem ser usados como o motor primário quando apenas um dentre o motor Pitman 26 e o motor louco 28 está alimentando torque de assistência ao sistema de direção
10. Por exemplo, e sem limitação, o motor Pitman 28 pode alimentar torque de assistência quando o torque de reação está abaixo do valor de transição calibrado (ou seja, cargas relativamente baixas) e tanto o motor Pitman quanto o motor louco 28 podem alimentar torque de assistência quando o torque de reação está acima do valor de transição calibrado (ou seja, cargas relativamente altas).
Além disso, o sistema de controle pode comparar o torque de reação com um valor de auxílio mínimo. Quando o torque de reação estiver abaixo do valor de auxílio mínimo, o sistema de direção 10 pode não usar ou o motor Pitman 26 ou o motor louco 28 para alimentar torque de assistência, de modo que a haste de acoplamento 16 é movida apenas por torque proveniente da unidade de volante 12 (direção não auxiliada ou não assistida).
O tipo de mecanismo de transmissão, e também a vantagem mecânica pela transmissão, podem ser alterados dependendo da configuração do sistema de direção 10, do mecanismo Pitman 18 e do mecanismo louco 20. Motores elétricos maiores, mais potentes, usados para o motor Pitman 26 e o motor louco 28 reduzem a vantagem mecânica necessária a partir da unidade de acionamento Pitman 30 e da unidade de acionamento louca 34, respectivamente.
Com referência agora à figura 4, e com referência continuada às figuras 1-3B, é mostrado um outro mecanismo Pitman 418 utilizável com sistema de direção mecânicos, tais como o sistema de direção 10 mostrado na figura I. A figura 4 mostra geralmente uma vista lateral do mecanismo Pitman 418, com alguns dos componentes removidos ou representados em corte transversal para fins ilustrativos. Elementos e componentes mostrados em outras figuras podem ser incorporados e usados com aqueles mostrados na figura 4, e componentes podem ser mesclados e conjugados entre as diferentes configurações mostradas.
O mecanismo Pitman 418 inclui uma unidade de acionamento
Pitman 430, que combina torque proveniente de um volante (não mostrado) ou um outro tipo de elemento de entrada e um motor Pitman 426 e transfere torque para, e a partir de, um braço Pitman 422. Uma árvore de entrada 440 é conectada operativamente ao volante e é carregada dentro de um alojamento 10 442. Um plano de corte transversal foi tomado através do alojamento 442 para melhor ilustrar as operações da unidade de acionamento Pitman 430.
A árvore de entrada 440 tem um primeiro parafuso esférico
444 formado sobre uma extremidade. O primeiro parafuso esférico 444 mostrado é formado como um elemento solidário em uma peça com a árvore de entrada 440.
Uma primeira porca esférica 446 circunscreve o primeiro parafuso esférico 444 e está em comunicação de transferência de torque com o primeiro parafuso esférico 444 através de uma pluralidade de mancais de esfera (não mostrados) que circulam entre o primeiro parafuso esférico 444 e 20 a primeira porca esférica 446. O alojamento 442 circunda a primeira porca esférica 446 e guia o seu movimento. A rotação da unidade de volante faz a árvore de entrada 440 e o primeiro parafuso esférico 444 girarem. A medida que o primeiro parafuso esférico 444 gira, a rotação é transferida para a primeira porca esférica 446 e provoca movimento linear (geralmente para a 25 esquerda e para a direita, conforme visto na figura 4) da primeira porca esférica 446.
A primeira porca esférica 446 é engrenada com uma árvore Pitman 432 (escondida na maior parte da visão) para transferência de torque com ela. A árvore Pitman 432 pode ser referida como uma engrenagem de setor ou árvore de setor e é rigidamente fixada, tal como através de uma conexão chavetada, ao braço Pitman 422. Portanto, o movimento linear da primeira porca esférica 446 causa rotação da árvore Pitman 432, de tal modo que o movimento do volante resulta em movimento da árvore Pitman 432 e do braço Pitman 422.
O mecanismo Pitman 418 inclui, ou está em comunicação com, um ou mais sensores 438 configurados para determinar torque de reação e orientação angular na árvore de entrada 440 ou no primeiro parafuso esférico 444. Os sensores 438 monitoram o torque e o deslocamento da árvore de entrada 440 comunicados a partir das entradas do operador para o volante e também monitoram o torque reativo transferido de volta para a árvore de entrada 440 pelas rodas do veículo (tais como as rodas 14 mostradas na figura I). Os sensores 438 podem incluir múltiplos sensores de diferentes tipos e podem estar em comunicação com um sistema de controle (não mostrado) para processar sinais ou comandos provenientes dos sensores 438.
O motor Pitman 426 é configurado para alimentar seletivamente torque de assistência à árvore Pitman 432 através da unidade de acionamento Pitman 430. A quantidade de torque de assistência fornecida pelo motor Pitman 426 pode ser baseada, em parte, nos sinais provenientes dos sensores 438, do sistema de controle ou de outros componentes e sensores,
A unidade de acionamento Pitman 430 possibilita transferência de torque entre o motor Pitman e a árvore Pitman 432. Porções da unidade de acionamento Pitman 430 foram também representadas em corte transversal para melhor ilustrar as operações da unidade de acionamento Pitman 430.
A unidade de acionamento Pitman 430 inclui ainda um segundo parafuso esférico 445, que é substancialmente coaxial com o primeiro parafuso axial 444. O segundo parafuso esférico 445 está também em comunicação de transferência de torque com a primeira porca esférica 446 através da pluralidade de mancais de esfera. Portanto, torque pode ser transferido para a primeira porca esférica 446 a partir de um ou ambos do primeiro parafuso esférico 444 e do segundo parafuso esférico 445. Coletivamente, o primeiro parafuso esférico 444, o segundo parafuso esférico
445 e a primeira porca esférica 446 podem ser referidos como um mecanismo de esfera recirculante.
Na configuração mostrada na figura 4, a unidade de acionamento Pitman 430 é acionada pelo motor Pitman 426 através de uma engrenagem sem fim 448, que age diretamente sobre o segundo parafuso esférico 445. Na configuração mostrada na figura 4, o motor Pitman 426 age sobre a unidade de acionamento Pitman 430 sobre a extremidade do alojamento 442 oposta em relação à árvore de entrada 440. As conexões entre a unidade de acionamento Pitman 430 e o motor Pitman 426 são mostradas esquematicamente.
O segundo parafuso esférico 445 e o primeiro parafuso esférico 444 transferem entrada de torque a partir do condutor e torque de assistência a partir do motor Pitman 426 para a primeira porca esférica 446. Portanto, o motor Pitman 426 auxilia seletivamente o torque a potência fornecidos à árvore Pitman 432 e às rodas do veículo (tais como as rodas 14 mostradas na figura 1 ou outras rodas).
Com referência agora à figura 5, e com referência continuada às figuras 1-4, é mostrado um outro mecanismo louco 520 utilizável com sistemas de direção mecânicos, tais como o sistema de direção 10 mostrado na figura 1. A figura 5 mostra geralmente uma vista isométrica do mecanismo louco 520, com alguns de seus componentes removidos ou representados em corte transversal para fins ilustrativos. Elementos e componentes mostrados nas outras figuras podem ser incorporados e usados com os mostrados na figura 5, e componentes podem ser mesclados e conjugados entre as diferentes configurações mostradas. O mecanismo louco 520 inclui um braço louco 524 que recebe torque de assistência a partir de um motor louco 428 através de uma unidade de acionamento louca 534. O braço louco 524 é conectado fixamente a uma árvore louca, que não é mostrada mas está dentro de um alojamento louco 5 536, para rotação comum. Na configuração mostrada, a unidade de acionamento louca 534 inclui um mecanismo de esfera recirculante 540 que pode ser similar ao mecanismo de esfera recirculante mostrado nas figuras 2 e
4.
O motor louco 428 é configurado para alimentar seletivamente 10 torque de assistência à árvore louca através da unidade de acionamento louca 534 em resposta a comandos de direção, tais como provenientes da unidade de volante 12 mostrada na figura 1 ou um outro elemento de entrada. O braço louco 424 pode ser conectado de maneira móvel à haste de acoplamento 16 mostrada na figura 1.
Na configuração mostrada, a unidade de acionamento louca
534 inclui um acionador de correia 550 e uma disposição de engrenagem planetária 552. A disposição de engrenagem planetária 552 é conectada AP motor louco 528 que alimenta uma quantidade variável de torque de assistência. O acionador de correia 550 conecta a disposição de engrenagem 20 planetária 552 ao mecanismo de esfera recirculante 540 e à árvore louca. Portanto, a unidade de acionamento louca 534 pode proporcionar mais vantagem mecânica entre o motor louco 528 e a árvore louca do que a unidade de acionamento louca 34 mostrada nas figuras 3A e 3B. O tipo de mecanismo de transmissão usado e também a vantagem mecânica 25 proporcionada podem ser alterados dependendo da configuração do sistema de direção.
Dependendo da quantidade de torque de reação, o sistema de direção 10 pode usar o motor Pitman 26, o motor louco 28 ou ambos para proporcionar torque de assistência. Por exemplo, e sem limitação, o sistema de controle pode ser configurado para comparar o torque de reação a um valor de transição calibrado. Quando o torque de reação estiver abaixo do valor de transição calibrado, o sistema de direção 10 pode usar apenas um dentre o motor Pitman 26 e o motor louco 28 para alimentar torque de assistência. Porém, quando o torque de reação está acima do valor de transição calibrado, o sistema de direção 10 pode usar tanto o motor Pitman 26 quanto o motor louco 28 para alimentar torque de assistência.
Além disso, o sistema de controle pode comparar o torque de reação com um valor de auxílio mínimo. Quando o torque de reação estiver abaixo do valor de auxílio mínimo, o sistema de direção 10 pode não usar ou o motor Pitman 26 ou o motor louco 28 para alimentar torque de assistência, de modo que a haste de acoplamento 16 é movida apenas por torque proveniente da unidade de volante 12 (direção não auxiliada ou não assistida).
A descrição detalhada e os desenhos ou figuras são para suporte e descrição da invenção, mas o escopo desta invenção é definido somente pelas reivindicações. Embora alguns dos melhores modos e outras modalidades para realizar a invenção reivindicada tenham sido descritos em detalhe, várias concepções e modalidades alternativas existem para por em prática a invenção definida nas reivindicações anexas.
Claims (10)
1. Sistema de direção em paralelogramo para transferir torque para uma haste de acoplamento em resposta a comandos de direção, caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de entrada configurado para receber os comandos de direção; um braço Pitman conectado de maneira móvel à haste de acoplamento; um braço louco conectado de maneira móvel à haste de acoplamento; uma árvore louca conectada operativamente ao braço louco para rotação comum com o mesmo; e um primeiro motor elétrico configurado para alimentar seletivamente torque de assistência para a árvore louca em resposta aos comandos de direção.
2. Sistema de direção em paralelogramo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um sensor de torque configurado para medir um torque de reação opondo-se aos comandos de direção, em que a intensidade de torque de assistência fornecido à árvore louca pelo primeiro motor elétrico é baseada no torque de reação.
3. Sistema de direção em paralelogramo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um primeiro mecanismo de transmissão disposto entre o primeiro motor elétrico e a árvore louca, em que o primeiro mecanismo de transmissão proporciona vantagem mecânica entre o motor elétrico e a árvore louca.
4. Sistema de direção em paralelogramo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro mecanismo de transmissão inclui um primeiro mecanismo de esfera recirculante.
5. Sistema de direção em paralelogramo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma árvore Pitman operativamente conectada ao braço Pitman para rotação comum com o mesmo; um segundo motor elétrico configurado para alimentar seletivamente torque de assistência para a árvore Pitman em resposta aos comandos de direção; um segundo mecanismo de transmissão disposto entre o segundo motor elétrico e a árvore Pitman, em que o segundo mecanismo de transmissão proporciona vantagem mecânica entre o motor elétrico e a árvore Pitman, e a intensidade de torque de assistência fornecido à árvore Pitman pelo segundo motor elétrico é baseada no torque de reação.
6. Sistema de direção em paralelogramo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o segundo mecanismo de transmissão inclui um segundo mecanismo de esfera recirculante transferindo potência entre o segundo motor elétrico e a árvore Pitman.
7. Sistema de direção em paralelogramo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um controlador configurado para comparar o torque de reação com um valor de transição calibrado, em que um dentre o primeiro motor elétrico e o segundo motor elétrico alimenta torque de assistência quando o torque de reação fica abaixo do valor de transição calibrado e tanto o primeiro motor elétrico quanto o segundo motor elétrico alimentam torque de assistência quando o torque de reação fica acima do valor de transição calibrado.
8. Sistema de direção em paralelogramo para transferir torque para uma haste de acoplamento em resposta a comandos de direção, caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de entrada configurado para receber os comandos de direção; um braço Pitman conectado de maneira móvel à haste de acoplamento; uma árvore Pitman operativamente conectada ao braço Pitman para rotação comum com o mesmo; um braço louco conectado de maneira móvel à haste de acoplamento; uma árvore louca conectada operativamente ao braço louco para rotação comum com o mesmo; e um primeiro motor elétrico configurado para alimentar seletivamente torque de assistência para a árvore louca em resposta aos comandos de direção. um primeiro mecanismo de transmissão disposto entre o primeiro motor elétrico e a árvore louca, em que o primeiro mecanismo de transmissão proporciona vantagem mecânica entre o motor elétrico e a árvore louca. um segundo motor elétrico configurado para alimentar seletivamente torque de assistência para a árvore Pitman em resposta aos comandos de direção; e um segundo mecanismo de transmissão disposto entre o segundo motor elétrico e a árvore Pitman, em que o segundo mecanismo de transmissão proporciona vantagem mecânica entre o motor elétrico e a árvore Pitman, e a intensidade de torque de assistência fornecido à árvore Pitman pelo segundo motor elétrico é baseada no torque de reação.
9. Sistema de direção em paralelogramo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um sensor de torque configurado para medir um torque de reação opondo-se aos comandos de direção, em que a intensidade de torque de assistência fornecido à árvore louca pelo primeiro motor elétrico é baseada no torque de reação.
10. Sistema de direção em paralelogramo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o segundo mecanismo de transmissão inclui um mecanismo de esfera recirculante transferindo potência entre o segundo motor elétrico e a árvore Pitman; e em que o primeiro mecanismo de transmissão se distingue pela falta de um mecanismo de esfera recirculante transferindo potência entre o primeiro motor elétrico e a árvore louca.
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