BR112021000073A2 - Conjunto de engrenagens de direção com eixos de entrada múlitplos, kit de refabricação, e métodos de refabricação - Google Patents

Abstract

conjunto de engrenagens de direção com eixos de entrada múlitplos, kit de refabricação, e métodos de refabricação. um conjunto de engrenagens de direção, que usa um primeiro eixo de entrada rotativo acionado manualmente acoplado a um membro de válvula rotativo para controlar fluxo de fluido hidráulico para diferentes passagens a jusante, inclui um tubo de torsão e um eixo de transferência estendendo no interior do tubo de torsão, com o eixo de transferência sendo configurado para receber força rotacional de um segundo eixo de entrada rotativo acoplado a um motor ou outro elemento de fornecimento de torque mecânico. o tubo de torsão aplica uma força de restabelecimento rotacional para o membro de válvula rotativo. uma cobertura de extremidade removível para um alojamento de conjunto de engrenagens de direção inclui uma vedação rotativa permitindo rotação do eixo de transferência e/ou segundo eixo de entrada rotativo, com os primeiro e segundo eixos de entrada rotacionáveis se opondo um ao outro. um kit de refabricação para um conjunto de engrenagens de direção inclui um tubo de torsão, um eixo de transferência, e uma cobertura de extremidade como mencionado. um método para refabricação de um conjunto de engrenagens de direção é adicionalmente fornecido.

Description

“CONJUNTO DE ENGRENAGENS DE DIREÇÃO COM EIXOS DE ENTRADA MÚLITPLOS, KIT DE REFABRICAÇÃO, E MÉTODOS DE REFABRICAÇÃO” Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um conjunto de engrenagens de direção hidráulica (especialmente para um veículo comercial ou industrial tal como um caminhão, ônibus, ou equipamento de construção) que permite operação manual e operação acionada por motor (por exemplo, autônoma) ou assistida por motor. A descrição refere-se ainda a um kit de refabricação e método de refabricação para adaptar um conjunto de engrenagens de direção hidráulica existente para incluir um motor (ou outro elemento de fornecimento de torque mecânico), para permitir a operação manual bem como permitir a operação acionada por motor ou assistida por motor, sem requerer a relocação do conjunto de engrenagens de direção ou componentes de saída associados. Fundamentos

[002] Os operadores de frotas de veículos comerciais e industriais (tais como caminhões pesados, ônibus, equipamento de construção e semelhantes) procuram cada vez mais a tecnologia de veículos autônomos (por exemplo, auto-acionados) para reduzir os custos de mão-de- obra, reduzir a tensão do operador, aumentar a utilização veicular, aumentar a eficiência e promover segurança melhorada. Por exemplo, as leis em vários países limitam o número de horas que os motoristas de caminhões e os operadores de equipamento pesado podem operar por dia por razões de segurança, e as capacidades de acionamento autônomo podem permitir que tais leis sejam relaxadas para veículos acionados por motorista, ou sejam renderizadas para veículos sem motorista.

[003] A despeito de avanços em tecnologias de veículos autônomos, permanece a necessidade de veículos comerciais e industriais capazes de operação autônoma e manual. Por exemplo, a operação de acionamento autônomo é relativamente simples para programar e implementar em rodovias longas com acesso de estrada controlado (através de rampas de liga e desliga previsíveis) e pouco ou nenhum trânsito cruzado, enquanto o acionamento em ambientes urbanos pode ser dramaticamente menos previsível devido a estradas congestionadas, presença de pedestres e/ou ciclistas, e padrões de trânsito altamente variáveis. Pode ser desejável ter um motorista de caminhão para controlar manualmente um caminhão a partir de um ponto de captação urbano para uma rodovia, então ajustar o caminhão para operação autônoma nas rodovias e, então, o motorista do caminhão retomar o controle manual do caminhão depois de sair da rodovia até chegar a um ponto de queda urbana.

[004] Novos veículos capazes de operação autônoma podem incluir sistemas de direção acionados eletricamente (bem como sistemas de aceleração e desaceleração eletricamente operados); entretanto, numerosos veículos mais velhos não são assim equipados.

[005] Antecedentes da invenção sistemas de direção auxiliados por energia têm sido características padrão em veículos operados por motorista convencionais por muitos anos, particularmente em veículos comerciais e industriais. O sistema de direção de eixo dianteiro mais comum para veículos comerciais e industriais operados por motorista inclui um sistema de engrenagem de direção hidráulica do tipo de esferas de recirculação, no qual fluido hidráulico de alta pressão é usado para amplificar a força mecanicamente transmitida pela roda de direção para as rodas direcionadas do veículo. Um sistema de direção assistido por potência permite que um motorista exerça menos esforço ao girar a roda de direção, tornando assim um veículo mais fácil de manobrar. Um grande número de veículos comerciais e industriais incluindo sistemas hidráulicos de engrenagens de direção estão atualmente em funcionamento em todo o mundo.

[006] Sabe-se posicionar um motor elétrico entre uma roda de direção e uma engrenagem de direção hidráulica para permitir que um sistema de controle e o motor elétrico auxiliem uma engrenagem de direção hidráulica. Tal sistema é incorporado no sistema de Direção Dinâmico Volvo (VDS) utilizado em novos veículos comerciais e industriais produzidos pela Volvo Bus Corporation (Gotemburgo, Suécia) e Volvo Caminhões (Gotemburgo, Suécia). O sistema VDS lê vários sinais (por exemplo, velocidade de veículo, ângulo de direção, torque fornecido pelo motorista, etc.) e calcula todas as variáveis para obtenção de uma ótima entrada de direção. Em velocidades baixas, força adicional pode ser fornecida a um mecanismo de direcionamento de potência para adaptar a assistência à necessidade real em cada situação. Quando dirigindo em linha reta à frente, as irregularidades da estrada, assim como os desvios direcionais, podem ser detectadas milhares de vezes por segundo, e o desvio direcional pode ser corrigido com a mesma frequência, fazendo com que o motorista venha a corrigir constantemente a direção de viagem. O motor elétrico também pode retornar automaticamente a roda de direção ao centro em operação selecionada pelo motorista, desse modo evitando a tensão do motorista ao sofrer manobras apertadas. A operação assistida por motor provida pelo sistema VDS pode aumentar beneficamente a estabilidade do veículo e reduzir a fadiga do motorista.

[007] Um obstáculo para refabricar veículos operados por motorista convencionais para operação autônoma e/ou para incluir controle de direção dinâmico (por exemplo, incluindo funcionalidade fornecida por Sistema de VDS de Volvo) é O custo e complexidade de substituição ou aumento de sistemas hidráulicos assistidos por energia. Conjuntos de engrenagens de direção hidráulica convencionais possuem um único eixo de entrada. Embora seja conhecido (por exemplo, como incorporado no sistema de VDS) para posicionar um motor elétrico entre uma roda de direção e um conjunto de engrenagens de direção hidráulica, não é trivial para refabricar um conjunto de engrenagens de direção hidráulica de um caminhão existente para receber um motor elétrico. Isto é porque a modificação de um sistema de direção para permitir que um motor elétrico de direção seja instalado entre a roda de direção e o conjunto de engrenagens de direção exigiria que o conjunto de engrenagens de direção seja reposicionado, criando assim a necessidade de um novo suporte de engrenagem de direção, bem como novos componentes de saída, tais como um novo braço de Pitman, um novo elo de arrasto, e semelhantes. Tais modificações exigem novas ferramentas, bem como validação de quaisquer novas partes do sistema de direção para cada veículo sobre o qual um motor elétrico de direção é refabricado.

[008] Para prover contexto para a matéria objeto da presente invenção, um conjunto de engrenagens de direção hidráulica convencional 10 de um tipo de esfera de recirculação, e vários componentes do mesmo, são ilustrados nas Figuras 1-9 B com referência à Figura 1, o conjunto de engrenagens de direção hidráulica 10 inclui um alojamento 12 tendo uma primeira extremidade 14 e uma segunda extremidade 16. Um eixo de entrada 18 se estende através da primeira extremidade do alojamento 12 e é disposto para receber força rotativa fornecida por uma roda de direção do veículo (não mostrada). Uma entrada de fluido hidráulico 20 é disposta próxima à primeira extremidade 14 do alojamento 12, e uma saída de recirculação de fluido hidráulico 21 é disposta próxima à segunda extremidade 16 do alojamento 12. O eixo de entrada 18 é acoplado com um membro de válvula rotativo 22 que admite seletivamente fluido em uma primeira passagem a jusante 23 e uma segunda passagem a jusante 24. A primeira passagem a jusante 23 permite comunicação fluida com uma primeira câmara 26 delimitada em parte por uma primeira extremidade 28 de um pistão de porca esférica 30, e a segunda passagem a jusante 24 permite comunicação fluida com uma segunda câmara 32 delimitada em parte por uma segunda extremidade 34 do pistão de porca esférica 30. O pistão de porca esférica 30 inclui um furo de pistão 36 que define ranhuras em espiral internas 38, com o furo de pistão 36 recebendo um eixo sem-fim 40 que define ranhuras helicoidais externas 42, em que as ranhuras helicoidais interna e externa 38, 42 são configuradas para guiar o movimento das bolas de recirculação 44 entre o pistão de porca esférica 30 e o eixo sem-fim 40.O pistão de porca esférica 30 inclui ainda dentes externos 46 que são configurados para engatar os dentes 48 de um eixo de setor 50 que é rotativo em torno de um centro rotacional 52 e é acoplado a um braço de Pitman 54 (com uma porção da mesma ilustrada em linhas escondidas). O pistão de porca esférica 30 é configurado para transladar em relação ao eixo sem-fim

40. O eixo sem-fim 40 define um furo interno 56 que contém uma barra de torção 58 tendo uma primeira extremidade 60 acoplada ao membro de válvula rotativo 22, e tendo uma segunda extremidade 62 acoplada ao eixo sem-fim 40, com a barra de torção 58 servindo para prover uma força restauradora ao membro de válvula rotativo 22 e ao eixo de entrada 18. A barra de torção 58 é acoplável ao membro de válvula rotativo 22 com um primeiro pino de conexão 64 (opcionalmente estendendo-se através de um primeiro elemento de união intermediário, não mostrado na Figura 1), e é acoplável ao eixo sem-fim com um segundo pino de conexão estendendo-se através de um segundo membro de união intermediário 68. Uma tampa de extremidade removível 70 e parafusos 72 são posicionados na segunda extremidade 16 do alojamento 12, com a saída de recirculação de fluido hidráulico 21 estendendo-se através de uma conexão 74 disposta em ou sobre a cobertura de extremidade removível

70. O conjunto de engrenagens de direção hidráulica 10 inclui ainda uma válvula de desvio 76 disposta entre a entrada de fluido hidráulico 20 e uma linha de desvio de fluido hidráulico 78, que se estende para a saída de recirculação de fluido hidráulico 21. A figura 1 mostra o conjunto de engrenagens de direção hidráulica 10 em uma posição neutra ou reta, com o conjunto de válvula rotativa 22 posicionado para despermitir a passagem de fluido hidráulico para dentro das primeira e segunda câmaras 26, 32, de modo que o fluido hidráulico fornecido à entrada de fluido hidráulico 20 passará através da válvula de desvio 76 e da linha de by-pass de fluido hidráulico 78 para sair do conjunto de engrenagens de direção hidráulica 10 através da saída de recirculação de fluido hidráulico 21, para ser retornado a uma bomba de fluido hidráulico (não mostrada).

[009] As Figuras 2 a 8 ilustram vários componentes do conjunto de engrenagens de direção hidráulica 10. A Figura 2 ilustra o membro de válvula rotativo 22 e o eixo de entrada 18, mostrando o membro de válvula rotativo 22 como incluindo primeiro e segundo orifícios de fluido 23A, 24A permitindo a passagem de fluido hidráulico, e ainda incluindo um recesso 80 definindo furos de recebimento de pino transversais 82. Fig. 3 ilustra a barra de torção 58, que inclui um primeiro orifício de recebimento de pino transversal 84 próximo a uma primeira extremidade 60, e inclui um segundo furo de recebimento de pino transversal 86 próximo a uma segunda extremidade 62. A figura 4 ilustra uma porção do pistão de porca esférica 30, mostrando dentes externos 46 ao longo de um lado do mesmo, e mostrando o furo de pistão 36 definindo ranhuras em espiral internas 38. A figura 5 ilustra o eixo de setor 50 tendo dentes múltiplos 48 e um centro rotacional 52. Figura 6. A é uma vista em seção transversal explodida que ilustra porções distais da barra de torção 58 e do eixo sem-fim 40, bem como o segundo membro de união intermediário 68 e um (segundo) pino de conexão 66. O eixo sem-fim 40 inclui ranhuras em espiral externas 42 e um furo interno 56 que recebe a barra de torção 58, e inclui uma porção de furo alargada 56A configurada para receber o segundo elemento de união intermediário 68 e posicionada ao longo de uma porção de extremidade 40A do eixo sem-fim 40. O segundo elemento de união intermediário 68 define furos receptores de pino transversais 90 configurados para receber o (segundo) pino de conexão 66, e um furo longitudinal 88 configurado para receber a segunda extremidade 62 da barra de torção 58. Figura 6B ilustra os mesmos itens mostrados na Figura 6. Um conjunto A seguir, com o pino de conexão 66 se estendendo através de furos de recebimento de pino transversais 86, 90 definidos na barra de torção 58 e no segundo elemento de união intermediário 68, respectivamente, e com o segundo elemento de união intermediário 68 recebido dentro da parte de furo alargada 56A do eixo sem-fim 402. Figura 7. A figura 1 é uma vista em seção transversal explodida mostrando uma porção proximal da barra de torção 58 (incluindo um orifício de recebimento de pino transversal 84 próximo à primeira extremidade 60), além do membro de válvula rotativo 22 e de um (primeiro) pino de conexão 64. O membro de válvula rotativo 22 inclui primeiro e segundo orifícios de fluido 23A, 24A bem como um recesso 80 definindo furos De recebimento de pino transversais 82. A figura 7B ilustra os mesmos itens mostrados Na figura 7. Um conjunto a seguir, com o pino de conexão 64 estendendo-se através dos furos receptores de pino transversais 84, 82 definidos na barra de torção 58 e no elemento de válvula rotativo 22. A Figura 8 ilustra o eixo sem-fim 40, mostrando ranhuras em espiral 42 definidas em uma superfície externa do mesmo, e incluindo um furo interno 56 dotado de uma porção de furo alargada 56A próxima a uma porção de extremidade 40A.

[0010] As Figuras 9A e 9B ilustram o conjunto de engrenagens de direção hidráulica da Figura 1 em dois estados diferentes de operação, fazendo com que o eixo do setor 50 gire em duas direções diferentes (isto é, no sentido anti-horário e no sentido horário, respectivamente). A maioria dos elementos representados nas Figuras 9A e 9B é a mesma descrita na Figura 1, e não será descrita novamente por questão de brevidade.

[0011] A Figura 9A mostra um estado de operação no qual torque aplicado ao eixo de entrada 18 (por exemplo, fornecido pela manipulação de uma roda de direção de veículo (não mostrada)) faz com que o elemento de válvula rotativo 22 gire em uma primeira direção, permitindo que fluido hidráulico pressurizado fornecido através da entrada de fluido hidráulico 20 passe o membro de válvula rotativo 22 para a primeira passagem a jusante 23 e para dentro da primeira câmara 26 para contatar a primeira extremidade 28 do pistão de porca esférica 30. A presença de fluido hidráulico neste local exerce uma força F1 (indicada por pequenas setas apontando para baixo) na primeira extremidade 28 do pistão de porca esférica 30, fazendo com que o pistão de porca esférica 30 se mova em uma primeira direção D1 (indicada por uma única seta indicadora descendente grande). Este movimento do pistão de porca esférica 30 faz com que os dentes externos 46 do pistão de porca esférica 30 engatem os dentes correspondentes 48 do eixo do setor 50, fazendo com que o eixo do setor 50 sofra uma rotação no sentido anti-horário RI (indicada por uma seta curva) dentro de uma cavidade lateral 92 do alojamento 12. Com o eixo de setor 50 sendo acoplado ao braço de Pitman 54, a rotação no sentido anti- horário do eixo de setor 50 faz com Que o Braço de Pitman 54 sofra movimento pivotante P1 (indicado por uma seta apontando para a direita) e efetuar o giro das rodas de um veículo motorizado através de um ou mais elos (não mostrados) acopláveis ao braço de Pitman 54. Enquanto Que torque é aplicado ao eixo de entrada 18 para permitir a rotação do veículo, o torque aplicado também serve para deformar angular (isto é, torção) da barra de torção 58 que é acoplada ao elemento de válvula rotativo 22, fazendo com que a barra de torção 58 exerça uma força de restauração rotacional que tende a retornar o elemento de válvula rotativo 22 para uma posição neutra como descrito acima em conexão com a Figura 1.

[0012] A Figura 9B mostra um estado de operação no qual torque aplicado ao eixo de entrada faz com que o elemento de válvula rotativo 22 gire em uma segunda direção, permitindo que fluido hidráulico pressurizado fornecido através da entrada de fluido hidráulico 20 passe o membro de válvula rotativo 22 para a segunda passagem a jusante 24, através do furo de pistão 36 do pistão de porca esférica 30 (ao longo de uma superfície externa do eixo sem-fim 40), e para dentro da segunda câmara 32 para contatar a segunda extremidade 34 do pistão de porca esférica 30. A Presença de fluido hidráulico neste local exerce uma força F2 (indicada por pequenas setas apontando para cima) na segunda extremidade 34 do pistão de porca esférica 30, fazendo com que o pistão de porca esférica 30 se mova em uma segunda direção D2 (indicada por uma única seta de apontamento ascendente grande). Este movimento do pistão de porca esférica 30 faz com que os dentes externos 46 do pistão de porca esférica 30 engatem os dentes correspondentes 48 do eixo do setor 50, fazendo assim com que o eixo do setor 50 sofra rotação no sentido horário R2 (indicado por uma seta curva) dentro da cavidade lateral 92 do alojamento 12. Com o eixo de setor 50 sendo acoplado ao braço de Pitman 54, a rotação no sentido horário do eixo de setor 50 faz com Que o Braço de Pitman 54 sofra movimento pivotante P2 (indicado por uma seta apontando para a esquerda) e efetuar o giro das rodas de um veículo motorizado através de um ou mais elos (não mostrados) acopláveis ao braço de Pitman 54. Como antes, o torque aplicado ao eixo de entrada serve para deformar ou torcer angularmente a barra de torção que é acoplada ao membro de válvula rotativo, fazendo com que a barra de torção exerça uma força de restauração rotacional que tende a retornar o elemento de válvula rotativo para uma posição neutra como descrito acima em conexão com a FIG.

[0013] Pode ser visto a partir das Figuras 1- 9B que um conjunto de engrenagens de direção hidráulica convencional 10 é bem adequado para amplificar força mecanicamente transmitida por uma roda de direção de veículo para as rodas direcionadas do veículo, enquanto fornece uma força de restauração rotacional para auxiliar no retorno das rodas direcionadas do veículo para posição reta ou neutra após uma operação de giro estar completa. Entretanto, não é uma operação trivial para retroajustar um motor elétrico a um conjunto de engrenagens de direção hidráulica sem relocação da montagem e relocação de componentes de saída associados, com os custos inerentes de reabilitação de um sistema de direção modificado.

[0014] Em vista do precedente, existe a necessidade na técnica da capacidade de refabricar economicamente conjuntos de engrenagens de direção hidráulica de veículos operados por motorista convencionais para receber motores (ou outros elementos mecânicos de fornecimento de torque) para permitir operação autônoma e/ou assistida por motorista. Sumário

[0015] Um conjunto de engrenagens de direção, que emprega um elemento de válvula rotativo acoplado com um primeiro eixo de entrada rotativo acionado manualmente, para controlar o fluxo de fluido hidráulico para diferentes passagens a jusante, inclui um tubo de torção configurado para aplicar uma força de restauração rotacional ao elemento de válvula rotativo e ao primeiro eixo de entrada rotativo, e inclui um eixo de transferência que se estende dentro do interior do tubo de torção e configurado para receber força rotacional de um segundo eixo de entrada rotativo acoplado a um motor (por exemplo, um motor elétrico ou motor hidráulico) ou outro elemento mecânico de fornecimento de torque. O elemento de válvula rotativo é configurado para girar mediante a recepção de torque a partir do primeiro eixo de entrada rotativo ou do segundo eixo de entrada rotativo. O conjunto de engrenagens de direção pode incluir um alojamento com uma tampa de extremidade removível que inclui uma vedação rotativa que permite a rotação do eixo de transferência e/ou do segundo eixo de entrada rotativo em relação à tampa de extremidade, com o segundo eixo de entrada rotativo geralmente oposto ao primeiro eixo de entrada rotativo. Um conjunto de refabricação para um conjunto de engrenagens de direção inclui um tubo de torção, um eixo de transferência e uma tampa de extremidade, conforme mencionado. Um método para refabricar um conjunto de engrenagens de direção inclui substituir uma barra de torção configurada para aplicar uma força de restauração rotativa a um primeiro eixo de entrada rotativo com um tubo de torção configurado para aplicar tal força de restauração rotacional, e prover um eixo de transferência que se estende dentro de um interior do tubo de torção e acoplado a um elemento de válvula rotativo, com o eixo de transferência estendendo-se entre um segundo eixo de entrada rotativo e o elemento de válvula rotativo, e o elemento de válvula rotativo configurado para girar com o primeiro e segundo eixos de entrada rotativos.

[0016] A substituição de uma barra de torção com um tubo de torção e um eixo de transferência contido no mesmo permite que um segundo eixo de entrada rotativo (com motor elétrico ou hidráulico associado) seja adicionado a um conjunto de engrenagens de direção e posicionado geralmente oposto ao primeiro eixo de entrada rotativo, sem exigir que o conjunto de engrenagens de direção seja realocado, o que poderia também acarretar a modificação dos componentes de saída (por exemplo, braço de Pitman, elos de arrasto, etc.) associados com o conjunto de engrenagens de direção. Desta maneira, conjuntos de engrenagens de direção de veículos operados por motorista convencionais podem ser fabricados economicamente com motores elétricos ou hidráulicos para permitir operação autônoma e/ou assistida por motorista.

[0017] Em um aspecto, a presente invenção refere-se a um conjunto de engrenagens de direção para um veículo que inclui um primeiro eixo de entrada rotativo, um elemento de válvula rotativo, um tubo de torção, um segundo eixo de entrada rotativo, e um eixo de transferência. O elemento de válvula rotativo é acoplado com o primeiro eixo de entrada rotativo, e é configurado para controlar o fluxo de fluido hidráulico a partir de uma entrada de fluido hidráulico para uma primeira passagem a jusante e uma segunda passagem a jusante. O tubo de torção é configurado para aplicar uma força de restauração rotacional ao elemento de válvula rotativo e ao primeiro eixo de entrada rotativo. O eixo de transferência se estende dentro do interior do tubo de torção e é acoplado ao elemento de válvula rotativo e ao segundo eixo de entrada rotativo. O elemento de válvula rotativo é configurado para girar mediante a recepção de torque a partir do primeiro eixo de entrada rotativo ou do segundo eixo de entrada rotativo.

[0018] Em certas modalidades, o primeiro eixo rotativo é configurado para receber uma primeira força rotacional fornecida pela rotação manual de uma roda de direção, e o segundo eixo rotativo é configurado para receber uma segunda força rotacional fornecida por um motor (por exemplo, um motor elétrico ou motor hidráulico) ou outro elemento mecânico de fornecimento de torque.

[0019] Em certas modalidades, o eixo de transferência é integralmente formado com o segundo eixo de entrada rotativo. Em certas modalidades, a válvula rotativa do elemento de válvula é integralmente formada com o primeiro eixo de entrada rotativo.

[0020] Em certas modalidades, o eixo de transferência é acoplado diretamente a um ou ambos o elemento de válvula rotativo e o segundo eixo de entrada rotativo. Em certas modalidades, o eixo de transferência é acoplado indiretamente a um ou ambos o membro de válvula rotativo e o segundo eixo de entrada rotativo.

[0021] Em certas modalidades, o conjunto de engrenagens de direção inclui ainda um pistão de porca esférica acoplado operacionalmente com um eixo de setor para fazer com que o eixo do setor gire em uma primeira direção rotacional quando o pistão da porca esférica é deslocado em uma primeira direção linear, e fazer com que o eixo do setor gire em uma segunda direção rotativa quando o pistão da porca esférica é deslocado em uma segunda direção linear. A segunda direção rotacional é oposta à primeira direção rotacional, e a segunda direção linear é oposta à primeira direção linear. A rotação do primeiro eixo de entrada e do segundo eixo de entrada faz com que o elemento de válvula rotativo admita seletivamente o fluido na primeira passagem a jusante ou na segunda passagem a jusante para deslocar o pistão de porca esférica na primeira direção linear ou na segunda direção linear, respectivamente.

[0022] Em certas modalidades, o pistão de porca esférica define um furo de pistão tendo uma superfície interna e definindo uma primeira ranhura espiral, e o conjunto de engrenagens de direção ainda inclui um eixo sem-fim e uma pluralidade de bolas de recirculação. O eixo sem-fim se estende através do furo de pistão, inclui uma superfície externa definindo uma segunda ranhura em espiral, e define um furo de eixo sem-fim contendo o tubo de torção e pelo menos uma porção do eixo de transferência. As bolas de recirculação são posicionadas entre a primeira ranhura espiral e a segunda ranhura helicoidal.

[0023] Em certas modalidades, o conjunto de engrenagens de direção inclui um alojamento definindo pelo menos uma cavidade contendo o pistão de porca esférica, o eixo sem-fim, o eixo do setor, o tubo de torção, o elemento de válvula rotativo e o eixo de transferência. Uma tampa de extremidade é acoplada de forma removível ao alojamento e delimitando pelo menos uma porção da cavidade, com a tampa de extremidade incluindo uma vedação rotativa que permite a rotação do eixo de transferência e/ou do segundo eixo de entrada rotativo em relação à tampa de extremidade.

[0024] Em certas modalidades, a tampa de extremidade inclui uma saída de fluido hidráulico que é deslocada em relação à vedação rotativa. Em certas modalidades, a tampa de extremidade inclui uma face de extremidade e pelo menos uma face lateral, a vedação rotativa é posicionada em ou sobre a face de extremidade, e a saída de fluido hidráulico é posicionada em ou sobre a pelo menos uma face lateral. Em certas modalidades, a tampa de extremidade inclui um recesso configurado para receber uma porção de extremidade do eixo sem-fim.

[0025] Certas modalidades são dirigidas a um veículo terrestre (por exemplo, um veículo rodoviário ou veículo fora de estrada incluindo rodas dirigíveis) compreendendo um conjunto de engrenagens de direção conforme descrito aqui.

[0026] Em outro aspecto, a descrição refere-se a um kit de refabricação para um conjunto de engrenagens de direção controlável por um primeiro eixo de entrada rotativo para permitir que o conjunto de direção seja controlável pelo primeiro eixo de entrada rotativo e por um segundo eixo de entrada rotativo que se opõe geralmente ao primeiro eixo de entrada rotativo, o kit de refabricação incluindo um tubo de torção, um eixo de transferência e uma tampa de extremidade. O tubo de torção é configurado para ser recebido dentro de um furo interno de um eixo sem-fim do conjunto de engrenagens de direção, configurado para ser acoplado próximo a uma primeira extremidade do mesmo a um membro de válvula rotativo do conjunto de engrenagens de direção, e configurado para ser acoplado em uma segunda extremidade do mesmo ao longo de um furo interno de um eixo sem-fim.O eixo de transferência é configurado para ser recebido dentro de um furo interno do tubo de torção, e configurado para ser acoplado em uma primeira extremidade do mesmo tanto no elemento de válvula rotativo como na primeira extremidade do tubo de torção. A tampa de extremidade é configurada para ser acoplada de forma removível a um alojamento do conjunto de engrenagens de direção, em que a tampa de extremidade compreende uma vedação rotativa configurada para permitir a rotação do eixo de transferência em relação à tampa de extremidade.

[0027] Em certas modalidades, a tampa de extremidade inclui uma saída de fluido hidráulico que é deslocada em relação à vedação rotativa.

[0028] Em certas modalidades, o eixo de transferência inclui ou é acoplado com um segundo eixo de entrada rotativo, e o segundo eixo de entrada rotativo é configurado para acoplar a um motor (por exemplo, um motor elétrico ou motor hidráulico) ou outro elemento mecânico de fornecimento de torque. Em certas modalidades, o eixo de transferência inclui ou é acoplado com um segundo eixo de entrada rotativo, e o kit de refabricação compreende ainda um motor, ou outro elemento mecânico de fornecimento de torque, acoplável ao segundo eixo de entrada rotativo.

[0029] Em certas modalidades, um elemento de união intermediário é configurado para ser disposto entre a segunda extremidade do tubo de torção e uma superfície interna do eixo sem-fim. O elemento de união intermediário inclui um furo longitudinal, um primeiro orifício de recebimento de pino transversal, e um segundo orifício de recebimento de pino transversal, sendo o furo longitudinal configurado para receber uma segunda porção de extremidade do tubo de torção. Um primeiro pino de retenção distal é configurado para se estender através de um primeiro orifício de recebimento de pino distal do tubo de torção e através do primeiro orifício de recebimento de pino transversal do elemento de união intermediário, e um segundo pino de retenção distal configurado para se estender através de um segundo orifício de recebimento de pino distal do tubo de torção e através do segundo furo de recebimento de pino transversal do elemento de união intermediário.

[0030] Em certas modalidades, o tubo de torção inclui um primeiro orifício de recepção de pino proximal e um segundo orifício de recepção de pino proximal, e o eixo de transferência inclui um orifício de recepção de pino de eixo de transferência. O tubo de torção e o eixo de transferência são configurados para serem acoplados ao elemento de válvula rotativo através de um pino de retenção proximal que se estende através do primeiro orifício de recebimento de pino proximal, do furo receptor de pino de eixo de transferência, do segundo orifício de recebimento de pino proximale orifícios receptores de pino definidos no elemento de válvula rotativo.

[0031] Em outro aspecto, a descrição refere-se a um método para refabricar um conjunto de engrenagens de direção controlável por um primeiro eixo de entrada rotativo para fazer com que o sistema de direção veicular seja controlável pelo primeiro eixo de entrada rotativo e por um segundo eixo de entrada rotativo que se opõe geralmente ao primeiro eixo de entrada rotativo. O método inclui substituir (i) uma barra de torção configurada para aplicar uma força de restauração rotacional ao primeiro eixo de entrada rotativo com (ii) um tubo de torção configurado para aplicar uma força de restauração rotacional ao primeiro eixo de entrada rotativo, em que o primeiro eixo de entrada rotativo é acoplado com um elemento de válvula rotativo disposto entre uma entrada de fluido hidráulico e primeira e segunda passagens a jusante. O elemento de válvula rotativo é configurado para dirigir seletivamente fluido hidráulico para a primeira passagem a jusante ou para a segunda passagem a jusante. O método inclui ainda prover um eixo de transferência que se estende dentro de um interior do tubo de torção e acoplado ao elemento de válvula rotativo. O eixo de transferência se estende entre o segundo eixo de entrada rotativo e o elemento de válvula rotativo, e o elemento de válvula rotativo é configurado para girar mediante a recepção de torque a partir do primeiro eixo de entrada rotativo ou do segundo eixo de entrada rotativo.

[0032] Em certas modalidades, o método inclui ainda a substituição de uma tampa de extremidade de um alojamento do conjunto de engrenagens de direção com uma tampa de extremidade de substituição, com a tampa de extremidade de substituição incluindo uma vedação rotativa que permite a rotação do eixo de transferência e/ou do segundo eixo de entrada rotativo em relação à tampa de extremidade de substituição.

[0033] Em certas modalidades, o método inclui ainda prover um elemento intermediário de união entre uma superfície interna do eixo sem-fim e uma porção de extremidade do tubo de torção próximo à tampa da extremidade de substituição, e utilizando múltiplos pinos de retenção com o elemento de união intermediário. Especificamente, o método inclui inserir um primeiro pino de retenção distal através de um primeiro pino distal recebendo furo do tubo de torção e através de um primeiro pino de recepção de pino transversal do elemento de união intermediário, bem como inserir um segundo pino de retenção distal através de um segundo orifício de recebimento de pino distal do tubo de torção e através de um segundo orifício de recepção de pino transversal do elemento de união intermediário.

[0034] Em certas modalidades, o tubo de torção inclui um primeiro orifício de recepção de pino proximal e um segundo orifício de recepção de pino proximal, e o eixo de transferência inclui um orifício de recepção de pino de eixo de transferência. De acordo com tal concretização, o método inclui ainda acoplar o eixo de transferência, o tubo de torção e o elemento de válvula rotativo inserindo um pino de retenção proximal através do primeiro orifício de recebimento de pino proximal, o orifício de recepção de pino de eixo de transferência, o segundo orifício de recebimento de pino proximal, e orifícios receptores de pino definidos no elemento de válvula rotativo.

[0035] Em outro aspecto, qualquer um dos aspectos precedentes, e/ou vários aspectos e características separados, conforme aqui descrito, pode ser combinado com vantagem adicional. Quaisquer das várias características e elementos descritos aqui podem ser combinados com uma ou mais outras características e elementos expostos, a menos que indicado ao contrário.

[0036] Aqueles versados na técnica irão apreciar o escopo da presente descrição e realizar seus aspectos adicionais após a leitura da seguinte descrição detalhada das modalidades preferidas em associação com os desenhos em anexo. Breve Descrição dos Desenhos

[0037] Os desenhos anexos, incorporados e que formam parte deste relatório descritivo, ilustram diversos aspectos da descrição e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da revelação.

[0038] A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um conjunto de engrenagens de direção hidráulica convencional tendo um único eixo de entrada acoplado com um membro de válvula rotativo para controlar o fluxo de fluido hidráulico, com uma barra de torção acoplada a um eixo de recirculação e sendo configurada para prover uma força restauradora para a válvula rotativa e eixo de entrada, e com o conjunto de engrenagens de direção em uma posição neutra ou retilínea.

[0039] A Figura 2 é uma vista em seção transversal parcial da válvula rotativa do conjunto de engrenagens de direção convencional da Figura 1.

[0040] A Figura 3 é uma vista em seção transversal parcial da barra de torção do conjunto de engrenagens de direção convencional da Figura 1.

[0041] A Figura 4 é uma vista em seção transversal de uma porção de um pistão de porca esférica do conjunto de engrenagens de direção convencional da Figura

1.

[0042] A Figura 5 é uma vista em seção transversal do eixo do setor do conjunto de engrenagens de direção convencional da Figura 1.

[0043] A Figura 6A é uma vista em seção transversal explodida que mostra porções distais (isto é, distais do eixo de entrada) da barra de torção e do eixo sem-fim, bem como um membro de união intermediário e um pino de conexão que permite que a barra de torção seja acoplada ao eixo sem-fim, com todos os itens acima sendo parte do conjunto de engrenagens de direção convencional da

Figura 1.

[0044] A Figura 6B é uma vista em seção transversal dos componentes da Figura 6A em um estado montado.

[0045] A Figura 7A é uma vista em seção transversal explodida que mostra uma porção proximal (isto é, proximal ao eixo de entrada) da barra de torção em adição ao membro de válvula rotativo e um pino de conexão, com os itens precedentes sendo parte do conjunto de engrenagens de direção convencional da Figura 1.

[0046] A Figura 7B é uma vista em seção transversal dos componentes da Figura 7A em um estado montado.

[0047] A Figura 8 é uma vista em seção transversal do eixo sem-fim do conjunto de engrenagens de direção convencional da Figura 1.

[0048] A Figura 9A é uma vista em seção transversal do conjunto de engrenagens de direção convencional da Figura 1 após a introdução de fluido hidráulico em uma primeira câmara (proximal) para exercer força sobre o pistão da porca esférica para iniciar a rotação no sentido anti-horário do setor denteado.

[0049] A Figura 9B é uma vista em seção transversal do conjunto de engrenagens de direção convencional da Figura 1 após a introdução de fluido hidráulico em uma segunda câmara (distal) para exercer força sobre o pistão da porca esférica para iniciar a rotação no sentido horário do setor denteado.

[0050] A Figura 10 é uma vista em corte transversal de um conjunto de engrenagens de direção hidráulica de acordo com uma modalidade da presente invenção, incluindo um primeiro eixo de entrada acoplado com um elemento de válvula rotativo para controlar o fluxo de fluido hidráulico, um tubo de torção acoplado a um eixo de recirculação e sendo configurado para fornecer uma força restauradora para a válvula rotativa e o eixo de entrada, um eixo de transferência que se estende através de um interior do tubo de torção e acoplado tanto com o elemento de válvula como ao tubo de torção, e um segundo eixo de entrada acoplado ao eixo de transferência.

[0051] A Figura 11 é uma vista em seção transversal do tubo de torção do conjunto de engrenagens de direção hidráulica da Figura 10.

[0052] A Figura 12 é uma vista em seção transversal parcial do eixo de transferência e do segundo eixo de entrada do conjunto de engrenagens de direção hidráulica da Figura 10.

[0053] A Figura 13A é uma vista em seção transversal explodida de uma extremidade distal (isto é, distal do primeiro eixo de entrada) do tubo de torção e do eixo sem-fim, bem como um elemento de união intermediário e bem como primeiro e segundo pinos de conexão que permitem que o tubo de torção seja acoplado ao eixo sem-fim, com todos os itens precedentes sendo parte do conjunto de engrenagens de direção da Figura 10.

[0054] A Figura 13B é uma vista em seção transversal dos componentes da Figura 13A em estado montado, com o eixo de transferência inserido no furo do tubo de torção.

[0055] A Figura 14A é uma vista em seção transversal explodida que mostra porções proximais (isto é, proximais ao primeiro eixo de entrada) do eixo de transferência e do tubo de torção, além do membro de válvula rotativo e um pino de conexão que permite a conexão entre o eixo de transferência, o tubo de torção e a válvula rotativa, com os itens precedentes sendo parte do conjunto de engrenagens de direção hidráulica da Figura 10.

[0056] A Figura 14B é uma vista em seção transversal dos componentes da Figura 14A em um estado montado.

[0057] A Figura 15 é uma ilustração esquemática em vista esquemática de componentes de um sistema de direção incluindo um conjunto de engrenagens de direção hidráulica de acordo com uma modalidade da presente invenção recebendo entradas de uma roda de direção e motor, e sendo acoplada com rodas direcionadas de um veículo. Descrição Detalhada

[0058] A presente invenção refere-se a um conjunto de engrenagens de direção, um kit de refabricação e um método de refabricação que aumenta um conjunto de engrenagens de direção hidráulica convencional, tendo um primeiro eixo de entrada rotativo acionado manualmente (único), para incluir um segundo eixo de entrada rotativo acoplável a um motor, permitindo assim a operação manual bem como a operação acionada por motor (por exemplo, autônoma) ou assistida por motor. Em vez de usar uma barra de torção convencional para fornecer uma força de restauração rotacional, um conjunto de engrenagens de direção de acordo com a presente invenção utiliza um tubo de torção e um eixo de transferência nele contido,

permitindo que o segundo eixo de entrada rotativo seja posicionado geralmente oposto ao primeiro eixo de entrada rotativo, sem exigir que a engrenagem de direção seja relocada ou requerendo componentes de saída associados com o conjunto de engrenagens de direção a ser modificado. Desta maneira, conjuntos de engrenagens de direção de veículos operados por motorista convencionais podem ser economicamente refabricados para permitir operação autônoma e/ou assistida por motorista.

[0059] As modalidades apresentadas abaixo representam a informação necessária para permitir que aqueles versados na técnica pratiquem as modalidades e ilustrem o melhor modo de praticar as modalidades. Ao ler a descrição seguinte à luz das figuras de desenho em anexo, aqueles versados na técnica irão entender os conceitos da descrição e reconhecerão as aplicações destes conceitos não especificamente abordadas aqui. Deve-se entender que estes conceitos e aplicações caem dentro do escopo da descrição e das reivindicações anexas.

[0060] Será entendido que, embora os termos primeiro, segundo, etc., possam ser usados aqui para descrever vários elementos, estes elementos não devem ser limitados por estes termos. Estes termos são usados apenas para distinguir um elemento de outro. Por exemplo, um primeiro elemento poderia ser chamado de segundo elemento, e, similarmente, um segundo elemento poderia ser chamado de primeiro elemento, sem se afastar do escopo da presente invenção. Como usado aqui, o termo "e/ou" inclui qualquer e todas As combinações de um ou mais dos itens listados associados.

[0061] Será entendido que quando um elemento é referido como sendo "conectado" ou "acoplado" a outro elemento, ele pode ser diretamente conectado ou acoplado ao outro elemento ou elementos intervenientes podem estar presentes. Em contraste, quando um elemento é referido como estando "diretamente conectado" ou "diretamente acoplado" a outro elemento, não existem elementos intervenientes presentes.

[0062] A terminologia usada aqui é para a finalidade de descrever modalidades particulares apenas e não se destina a ser limitativa da descrição. Como aqui usado, as formas singulares "um", "uma" e "o" são pretendidas incluírem as formas plurais também, a menos que o contexto indique claramente de outro modo. Será ainda entendido que os termos "compreende", "compreendendo", "inclui" e/ou "incluindo" quando usados aqui, especificam a presença de características, etapas, operações, elementos e/ou componentes estabelecidos, mas não excluem a presença ou adição de uma ou mais outras características, etapas, operações, elementos, componentes e/ou seus grupos.

[0063] A menos que de outro modo definido, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) usados aqui têm o mesmo significado como comumente entendido por alguém versado na técnica à qual esta descrição pertence. Será adicionalmente entendido que termos usados aqui devem ser interpretados como tendo um significado que é compatível com seu significado no contexto deste relatório descritivo e na técnica relevante e não será interpretado em um sentido idealizado ou excessivamente formal, a menos que expressamente definido aqui.

[0064] A Figura 10 é uma vista em seção transversal de um conjunto de engrenagens de direção hidráulica 100 de acordo com uma modalidade da presente descrição. A maioria dos elementos do conjunto de engrenagens de direção 100 são idênticas àquelas apresentadas na Figura 1, sendo que os elementos idênticos são numerados de forma correspondente na Figura 10 diferenças notáveis entre o conjunto de engrenagens de direção 100 da Figura 10 e o conjunto de engrenagens de direção 10 da Figura 1 inclui a presença de um tubo de torção 102 (tendo uma primeira extremidade 104, uma segunda extremidade 106, e um furo 107) e um eixo de transferência 108 (tendo uma primeira extremidade 110 e uma segunda porção de extremidade 112, e contido no interior do furo 107 do tubo de torção) ambos acoplados através de um pino de conexão 64 em primeiras extremidades 104, 110 do mesmo ao membro de válvula rotativo 22. Adicionalmente, o conjunto de engrenagens de direção 100 inclui uma cobertura de extremidade diferente 114 acoplada à segunda extremidade 106 do alojamento 12. A tampa de extremidade inclui uma vedação rotativa (opcionalmente incluindo um ou mais mancais) permitindo a rotação da segunda porção de extremidade do eixo de transferência, que se estende através da tampa de extremidade. A segunda porção de extremidade do eixo de transferência é também acoplada a, ou integralmente formada com um segundo eixo de entrada que é acoplável (ou acoplado) com um motor (por exemplo, um motor elétrico ou motor hidráulico). A tampa extrema 114 também inclui uma passagem de fluido hidráulico interna 122 disposta para receber fluido hidráulico da linha de derivação de fluido hidráulico 78, com a passagem de fluido hidráulico interna 122 sendo disposta a montante de um encaixe 124 e uma saída de fluido hidráulico 126. Como mostrado, a tampa de extremidade inclui uma face de extremidade e uma face lateral, com a saída de fluido hidráulico sendo posicionada sobre a face lateral e sendo deslocada (ou lateralmente deslocada) em relação à vedação rotativa e em relação à segunda porção de extremidade do eixo de transferência. Próximo à porção extrema 40A do eixo sem-fim 40, é provido um elemento de união intermediário 134 para reter a segunda extremidade 106 do tubo de torção 102 com primeiro e segundo pinos distais 136A, 136B.

[0065] Conforme observado anteriormente, o conjunto de engrenagens de direção 100 da Figura 10 inclui numerosos aspectos idênticos ao conjunto de engrenagens de direção 10 da Figura 1 com referência à Figura 10, o conjunto de engrenagens de direção 100 inclui um alojamento 12 tendo uma primeira extremidade 14 e uma segunda extremidade 16. Um eixo de entrada 18 se estende através da primeira extremidade do alojamento 12 e é disposto para receber força rotativa fornecida por uma roda de direção do veículo (não mostrada). Uma entrada de fluido hidráulico 20 é disposta próxima à primeira extremidade 14 do alojamento

12. O eixo de entrada 18 é acoplado com um membro de válvula rotativo 22 que admite seletivamente fluido em uma primeira passagem a jusante 23 e uma segunda passagem a jusante 24. A primeira passagem a jusante 23 é acoplada com uma primeira câmara 26 delimitada em parte por uma primeira extremidade 28 de um pistão de porca esférica 30, e a segunda passagem a jusante 24 é acoplada com uma segunda câmara 32 delimitada em parte por uma segunda extremidade 34 do pistão de porca esférica 30. O pistão de porca esférica 30 inclui um furo de pistão 36 que define ranhuras em espiral internas 38, com o furo de pistão 36 recebendo um eixo sem-fim 40 que define ranhuras helicoidais externas 42, em que as ranhuras helicoidais interna e externa 38, 42 são configuradas para guiar o movimento das bolas de recirculação 44 entre o pistão de porca esférica 30 e o eixo sem-fim 40. O pistão de porca esférica 30 inclui adicionalmente dentes externos 46 que são configurados para engatar dentes 48 de um eixo de setor 50 que é rotativo em torno de um centro rotacional 52 e é acoplado a um braço de Pitman 54. O pistão de porca esférica 30 é configurado para transladar em relação ao eixo sem-fim 40. O eixo sem-fim 40 é imóvel em relação ao alojamento 12 e define um furo interno 56 que contém o tubo de torção 102, com o tubo de torção 102 incluindo um furo 107 que contém o eixo de transferência 108. O tubo de torção serve para fornecer uma força restauradora ao membro de válvula rotativo, o primeiro eixo de entrada, e o segundo eixo de entrada; A tampa de extremidade é fixada à segunda extremidade do alojamento utilizando parafusos 72. Uma válvula de desvio é disposta entre a entrada de fluido hidráulico e uma linha de desvio de fluido hidráulico, que se estende para a passagem de fluido hidráulico interna em comunicação fluida com a saída de recirculação de fluido hidráulico

[0066] A Figura 10 mostra o conjunto de engrenagens de direção 100 em uma posição neutra ou reta, com o conjunto de válvula rotativa 22 posicionado para permitir a passagem de fluido hidráulico para dentro das primeira e segunda câmaras 26, 32, de tal modo que o fluido hidráulico suprido à entrada de fluido hidráulico 20 passará através da válvula de desvio 76, da linha de by- pass de fluido hidráulico 78, e da passagem de fluido hidráulico interno 122 para sair do conjunto de engrenagens de direção hidráulica 10 através da saída de fluido hidráulico 126, para ser retornado a uma bomba de fluido hidráulico (não mostrada).

[0067] As Figuras 11-14B ilustram vários componentes do conjunto de engrenagens de direção hidráulica 100 mostrado na Figura 10; a Figura 11 ilustra o tubo de torção 102, que inclui um furo 107 (de largura ou diâmetro constante), primeiros furos receptores de pino transversal 140 próximos à primeira extremidade 104, e segundos furos receptores de pino transversais 142 próximos à segunda extremidade 106. O tubo de torção 102 pode ainda incluir uma porção de diâmetro externo aumentada 144 próxima à segunda extremidade 102. Figura 12 ilustra o eixo de transferência 108 e o segundo eixo de entrada 118. Conforme observado anteriormente, o eixo de transferência 108 e o segundo eixo de entrada 118 podem ser acoplados um ao outro, ou podem ser integralmente formados um com o outro. O eixo de transferência 108 inclui um orifício de recebimento de pino transversal 146 próximo à primeira extremidade 110, e é acoplado ou fixado ao segundo eixo de entrada 118 próximo à segunda porção de extremidade 112 do eixo de transferência 108.

[0068] A Figura 13A é uma vista em seção transversal explodida que ilustra porções distais do tubo de torção 102 e do eixo sem-fim 40, bem como um elemento de união intermediário 134 e pinos de conexão associados 136A, 136B. O eixo sem-fim 40 inclui ranhuras em espiral externas 42 e um furo interno 56 que recebe o tubo de torção 102, e inclui uma porção de furo alargada 56A configurada para receber o elemento de união intermediário 134 e posicionada ao longo de uma porção extrema 40A do eixo sem-fim 40. O membro de união intermediário 134 define furos receptores de pino transversais 148A, 148B configurados para receber pinos de conexão 136A, 136B, e inclui um furo longitudinal 150 configurado para receber a segunda extremidade 106 do tubo de torção 102. O uso de dois pinos de conexão curtos 136A, 136B contra um único pino de conexão mais longo (por exemplo, pino de conexão 66 Mostrado na figura) é necessário para impedir a obstrução do furo 107 do tubo de torção 102, para permitir o eixo de transferência 108 (mostrado na figura 13B) para girar dentro do furo 107. A figura 13B ilustra os mesmos itens mostrados na figura 13A após a montagem, com os pinos de conexão 136A, 136B que se estendem através de furos receptores de pino transversais 142, 148A, 148B definidos no tubo de torção 102 e no elemento de união intermediário 134, respectivamente, e com o elemento de união intermediário 134 recebido dentro da porção de furo alargada 56A do eixo sem-fim 402. Figura 13B também mostra o eixo de transferência 108 inserido no furo 107 do tubo de torção 102, com uma segunda porção de extremidade 112 do eixo de transferência 108 unida ou acoplada com o segundo eixo de entrada 118.

[0069] A Figura 14A é uma vista em seção transversal explodida que mostra porções proximais do eixo de transferência 108 e do tubo de torção 102, além do membro de válvula rotativo 22 e de um pino de conexão 64 possibilitando a conexão entre o eixo de transferência 108, o tubo de torção 102 e a válvula rotativa 22. O membro de válvula rotativo 22 inclui primeiro e segundo orifícios de fluido 23A, 24A bem como um recesso 80 definindo furos de recebimento de pino transversais 82. O tubo de torção 102 inclui um furo 107 bem como furos receptores de pino transversais 140 próximos à primeira extremidade 104 do mesmo.

O eixo de transferência 108 inclui um orifício de recebimento de pino transversal 146 próximo a uma primeira extremidade 104 do mesmo.

O recesso 80 do elemento de válvula rotativo 22 é dimensionado para receber a primeira extremidade 104 do tubo de torção 102. A figura 14B ilustra os mesmos itens mostrados na Figura 14 Um conjunto A seguir, com o pino de conexão 64 estendendo-se através dos furos receptores de pino transversais 140, 146, 82 definidos no tubo de torção 102, do eixo de transferência 108 e do elemento de válvula rotativo 22, respectivamente.

Desta maneira, o pino de conexão serve para acoplar as primeiras porções extremas do tubo de torção e do eixo de transferência ao elemento de válvula rotativo, conforme observado anteriormente, o elemento de válvula rotativo é acoplado ao primeiro eixo de entrada (mostrado na Figura 10, o eixo de transferência 108 é acoplado ao segundo eixo de entrada 108 (mostrado na Figura), e o tubo de torção 102 é acoplado ao eixo sem-fim 40. Em virtude do acoplamento mecânico do tubo de torção 102, do eixo de transferência 108 e do membro de válvula rotativo 22, o tubo de torção 102 pode exercer uma força de restauração rotacional ao membro de válvula rotativo 22 (e também o primeiro eixo de entrada), e também exercer uma força de restauração rotacional ao eixo de transferência 108 (e também o segundo eixo de entrada).

[0070] Durante a operação do conjunto de engrenagens de direção 100 da Figura 10, torque pode ser aplicado ao primeiro eixo de entrada 18 pela manipulação de uma roda de direção do veículo (não mostrada) e/ou aplicada ao segundo eixo de entrada 118 pelo motor 120. Em certas configurações, o motor 120 compreende um motor elétrico. Em certas modalidades, o motor 120 pode ser acoplado com um sistema de controle e sensores (não mostrados) para permitir que um veículo seja direcionado de forma autônoma sem entrada de um motorista humano. Em outras modalidades, o motor 120 pode ser configurado para fornecer controle de direção dinâmico (por exemplo, incluindo funcionalidade fornecida pelo sistema VDS de Volvo Conforme descrito anteriormente aqui). A rotação dos primeiro e/ou segundo eixos de entrada 18, 118 e do elemento de válvula rotativo 22 acoplado ao mesmo faz com que o fluido hidráulico pressurizado passe através do elemento de válvula rotativo 22 para a primeira ou segunda passagens a jusante 23, 24 e correspondentes primeira ou segunda câmaras de jusante 26, 32, fazendo com que o pistão de porca esférica 30 translade, causando assim a rotação do eixo do setor 50 e do braço de Pitman 54 acoplado ao mesmo. Mediante a rotação dos primeiro e/ou segundo eixos de entrada 18, 118, uma força de restauração rotacional é provida pelo tubo de torção 102 para tender a fazer com que o elemento de válvula rotativo 22 (e todo o conjunto de engrenagens de direção 100 retornem para uma posição neutra. Além da adição do elétrico 120, do eixo de transferência 108, do tubo de torção 102 e da tampa de extremidade 114, a operação do conjunto de engrenagens de direção 100 da Figura 10 é substancialmente de acordo com a operação da engrenagem de direção 10, conforme descrito em conexão com As Figuras 1, 9A e 9B.

[0071] A Figura 15 é uma ilustração esquemática em vista esquemática de componentes de um sistema de direção exemplificativo 160, incluindo um conjunto de engrenagens de direção hidráulica 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção recebendo entradas de uma roda de direção 162 e um motor 120. O primeiro eixo de entrada 18 do conjunto de engrenagens de direção 100 se estende para dentro do alojamento 12 e é acoplado com um eixo de direção intermediário 164 que recebe torque de uma roda de direção 162. O segundo eixo de entrada 118 do conjunto de engrenagens de direção 100 é disposto oposto ao primeiro eixo de entrada 18 (com o conjunto de engrenagens de direção 100 disposto entre os mesmos), e é acoplado ao motor elétrico 120. O eixo de setor 50 do conjunto de engrenagens de direção 100 é acoplado com o Braço de Pitman 54, que é acoplado por uma ligação de arrasto 166 a uma haste de trilho 168, que se estende entre a primeira e a segunda hastes de ligação 172A, 172B. O primeiro e segundo tirantes de fixação 172A, 172B são acoplados com braços de direção 174A, 174B que são dispostos para ajustar o ângulo de giro das rodas direcionadas 176A, 176B, respectivamente, de um veículo. Deve ser apreciado que o sistema de direção 160 meramente representa um exemplo de um sistema que pode incorporar o conjunto de engrenagens de direção 100, e que os sistemas de direção de acordo com outras configurações podem utilizar o conjunto de engrenagens de direção 100 para permitir que conjuntos de engrenagens de direção hidráulica de veículos operados por motorista convencionais sejam refabricados e acoplados com motores (ou outros elementos mecânicos de fornecimento de torque) para permitir operação autônoma e/ou assistida por motorista.

[0072] Um aspecto da invenção refere-se a um conjunto de refabricação para um conjunto de engrenagens de direção controlável por um primeiro eixo de entrada rotativo para permitir que o conjunto de direção seja controlável pelo primeiro eixo de entrada rotativo e por um segundo eixo de entrada rotativo que se opõe geralmente ao primeiro eixo de entrada rotativo. Em certas modalidades, tal kit de refabricação inclui qualquer combinação de dois ou mais componentes que permitem o conjunto de engrenagens de direção 10 da Figura 1 para ser convertido no conjunto de engrenagens de direção 100 da FIG. em certas modalidades, um kit de refabricação inclui o tubo de torção 102, o eixo de transferência 108, e a tampa de extremidade 114 mostrada na Figura 10. Um kit de refabricação pode ainda incluir o membro de união intermediário 134 e primeiro e segundo pinos distais 136A, 136B mostrados na Figura 10 e/ou o motor 120 da Figura 10.

[0073] Um outro aspecto da invenção refere-se a um método para refabricar um conjunto de engrenagens de direção controlável por um primeiro eixo de entrada rotativo para fazer com que o sistema de direção veicular seja controlável pelo primeiro eixo de entrada rotativo e por um segundo eixo de entrada rotativo que se opõe geralmente ao primeiro eixo de entrada rotativo.

Geralmente, tal método pode incluir a substituição de (i) uma barra de torção configurada para aplicar uma força de restauração rotacional ao primeiro eixo de entrada rotativo com (ii) um tubo de torção configurado para aplicar uma força de restauração rotacional ao primeiro eixo de entrada rotativo, em que o primeiro eixo de entrada rotativo é acoplado com um elemento de válvula rotativo disposto entre uma entrada de fluido hidráulico e primeira e segunda passagens a jusante; e prover um eixo de transferência que se estende dentro de um interior do tubo de torção e acoplado ao elemento de válvula rotativo, com o eixo de transferência estendendo-se entre o segundo eixo de entrada rotativo e o elemento de válvula rotativo.

O elemento de válvula rotativo é configurado para direcionar seletivamente fluido hidráulico para a primeira passagem a jusante ou para a segunda passagem a jusante.

Mais especificamente, um método de refabricação pode incluir etapas de desmontagem, incluindo a remoção de uma tampa de extremidade existente de um conjunto de engrenagens de direção convencional, e o desacoplamento de uma barra de torção a partir de um elemento de válvula rotativo.

Um método de refabricação pode incluir etapas de remontagem incluindo acoplar um tubo de torção e um eixo de transferência (com pelo menos uma porção do eixo de transferência disposto dentro do tubo de torção) ao elemento de válvula rotativo, e com o tubo de torção e o eixo de transferência estendendo-se através de um furo de um eixo sem-fim.

As etapas de remontagem de tal método de refabricação podem ainda incluir a instalação de uma nova tampa de extremidade a um alojamento do conjunto de engrenagens de direção (por exemplo, utilizando parafusos), com uma porção do eixo de transferência e/ou um segundo eixo de entrada rotativo associado com o eixo de transferência que se estende através de uma vedação rotativa da nova tampa de extremidade. Tanto simultaneamente quanto em seguida, um motor elétrico pode ser acoplado ao segundo eixo de entrada rotativo (que pode ser integralmente formado com ou acoplado de outra forma ao eixo de transferência).

[0074] A utilização de um kit de refabricação e métodos de refabricação de acordo com várias modalidades aqui descritas pode proporcionar um ou mais dos seguintes benefícios técnicos: permitir que conjuntos de engrenagens de direção de veículos operados por motorista convencionais sejam aumentados com motores elétricos para permitir operação autônoma ou assistida por motorista com baixo custo, com tempo parado limitado e/ou sem requerer a relocação de um conjunto de engrenagens de direção ou componentes de saída e a subsequente recaptação de um sistema de direção inteiro.

[0075] Embora a invenção tenha sido descrita aqui com referência a aspectos específicos, características e modalidades ilustrativas, será apreciado que a utilidade da invenção não é assim limitada, mas, ao invés disso, se estende a, e abrange numerosas outras variações, modificações e modalidades alternativas, como será aparente aos versados no campo da presente invenção, com base na descrição aqui. Várias combinações e sub-combinações das estruturas descritas aqui são contempladas e serão evidentes para uma pessoa versada na técnica tendo conhecimento desta descrição.

Quaisquer das várias características e elementos descritos aqui podem ser combinados com uma ou mais outras características e elementos expostos, a menos que indicado ao contrário.

Correspondentemente, pretende-se que a invenção conforme reivindicada a seguir seja amplamente interpretada e interpretada, incluindo todas tais variações, modificações e modalidades alternativas, dentro de seu escopo e incluindo equivalentes das reivindicações.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de engrenagens de direção para um veículo, o conjunto de engrenagens de direção compreendendo: um primeiro eixo de entrada rotativo; um membro de válvula rotativo acoplado ao primeiro eixo de entrada rotativo, em que o membro de válvula rotativo é configurado para controlar fluxo de fluido hidráulico de uma entrada de fluido hidráulico para uma primeira passagem a jusante e uma segunda passagem a jusante; um tubo de torsão configurado para aplicar uma força de restabelecimento rotacional ao membro de válvula rotativo e ao primeiro eixo de entrada rotativo; um segundo eixo de entrada rotativo; e um eixo de transferência estendendo no interior do tubo de torsão, e acoplado ao membro de válvula rotativo e ao segundo eixo de entrada rotacioável, de modo que o membro de válvula rotativo é configurado para girar sob recebimento de torque de tanto do primeiro eixo de entrada rotativo ou do segundo eixo de entrada rotativo.

2. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro eixo de entrada rotativo é configurado para receber uma primeira força rotacional fornecida por rotação manual de uma roda de direção, e o segundo eixo de entrada rotativo é configurado para receber uma segunda força rotacional fornecida por um motor ou outro elemento de fornecimento de torque mecânico.

3. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 1, em que o eixo de transferência é integralmente formado com o segundo eixo de entrada rotativo.

4. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 1, em que a válvula de membro de válvula rotativo é integralmente formada com o primeiro eixo de entrada rotativo.

5. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente: um pistão de porca esférica operacionalmente acoplado com um eixo de setor para fazer o eixo de setor a girar em uma primeira direção rotacional quando o pistão de porca esférica é deslocado em uma primeira direção linear, e para fazer o eixo de setor girar em uma segunda direção rotacional quando o pistão de porca esférica é deslocado em uma segunda direção linear, em que a segunda direção rotacional é oposta à primeira direção rotacional, e a segunda direção linear é oposta à primeira direção linear; em que rotação do primeiro eixo de entrada rotativo e do segundo eixo de entrada rotativo faz o membro de válvula rotativo a seletivamente admitir fluido na primeira passagem a jusante ou na segunda passagem a jusante para deslocar o pistão de porca esférica na primeira direção linear ou na segunda direção linear, respectivamente.

6. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 5, em que: o pistão de porca esférica define um furo de pistão tendo uma superfície interna e definindo uma primeira ranhura espiral;

o conjunto de engrenagens de direção compreende adicionalmente um eixo sem-fim estendendo através do furo de pistão de porca esférica, incluindo uma superfície externa definido uma segunda ranhura espiral, e definindo um furo de eixo sem-fim contendo o tubo de torsão e pelo menos uma porção do eixo de transferência; e uma pluralidade de bolas de recirculação posicionadas entre a primeira ranhura espiral e a segunda ranhura espiral.

7. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 6, compreendendo adicionalmente: um alojamento definido pelo menos uma cavidade contendo o pistão de porca esférica, o eixo sem-fim, o eixo de setor, o tubo de torsão, o membro de válvula rotativo, e o eixo de transferência; e uma cobertura de extremidade acoplada de forma removível ao alojamento e ligando pelo menos uma porção da cavidade, em que a cobertura de extremidade compreende uma vedação rotativa permitindo rotação de pelo menos um dentre o eixo de transferência ou o segundo eixo de entrada rotativo em relação à cobertura de extremidade.

8. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 7, em que a cobertura de extremidade inclui uma saída de fluido hidráulico que é deslocada em relação à vedação rotativa.

9. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 7, em que a cobertura de extremidade inclui uma face de extremidade e pelo menos uma face lateral, a vedação rotativa é posicionada em ou na face de extremidade, e a saída de fluido hidráulico é posicionada em ou na pelo menos uma face lateral.

10. Conjunto de engrenagens de direção, de acordo com a reivindicação 7, em que a cobertura de extremidade compreende um recesso configurado para receber uma porção de extremidade do eixo sem-fim.

11. Kit de refabricação para um conjunto de engrenagens de direção sendo controlável por um primeiro eixo de entrada rotativo para permitir o conjunto de direção a ser controlável pelo primeiro eixo de entrada rotativo e por um segundo eixo de entrada rotativo que geralmente opostos ao primeiro eixo rotativo, o kit de refabricação compreendendo: um tubo de torsão configurado para ser recebido dentro de um furo interno de um eixo sem-fim do conjunto de engrenagens de direção, configurado para ser acoplado próximo a uma primeira extremidade do mesmo para um membro de válvula rotativo do conjunto de engrenagens de direção, e configurado para ser acoplado a uma segunda extremidade do mesmo ao longo do furo interno do eixo sem-fim; um eixo de transferência configurado para ser recebido dentro de um furo interno do tubo de torsão, e configurado para ser acoplado a uma primeira extremidade do mesmo para tanto o membro de válvula rotativo quanto a primeira extremidade do tubo de torsão; e uma cobertura de extremidade a ser acoplada de forma removível a um alojamento do conjunto de engrenagens de direção, em que a cobertura de extremidade compreende uma vedação rotativa configurada para permitir rotação do eixo de transferência com relação à cobertura de extremidade.

12. Kit de refabricação, de acordo com a reivindicação 11, em que a cobertura de extremidade inclui uma saída de fluido hidráulico que é deslocada em relação à vedação rotativa.

13. Kit de refabricação, de acordo com a reivindicação 11, em que o eixo de transferência ou inclui ou é acoplado a um segundo eixo de entrada rotativo, e o segundo eixo de entrada rotativo é configurado para acoplar a um motor ou outro elemento de fornecimento de torque mecânico.

14. Kit de refabricação, de acordo com a reivindicação 11, em que o eixo de transferência ou inclui ou é acoplado a um segundo eixo de entrada rotativo, e o kit de refabricação compreende adicionalmente um motor elétrico acoplável ao segundo eixo de entrada rotativo.

15. Kit de refabricação, de acordo com a reivindicação 11, compreendendo adicionalmente: um membro de junção intermediária configurado para ser arranjado entre a segunda extremidade do tubo de torsão e uma superfície interna do eixo sem-fim, em que o membro de junção intermediária compreende um furo longitudinal, um primeiro buraco de recebimento de pino transverso, e um segundo buraco de recebimento de pino transverso, em que o furo longitudinal é configurado para receber uma segunda porção de extremidade do tubo de torsão; um primeiro pino de retenção distal configurado para estender através de um primeiro buraco de recebimento de pino distal do tubo de torsão e através do primeiro buraco de recebimento de pino transverso do membro de junção intermediária; e um segundo pino de retenção distal configurado para estender através de um segundo buraco de recebimento de pino distal do tubo de torsão e através do segundo buraco de recebimento de pino transverso do membro de junção intermediária.

16. Kit de refabricação, de acordo com a reivindicação 11, em que: o tubo de torsão define um primeiro buraco de recebimento de pino proximal e um segundo buraco de recebimento de pino proximal; o eixo de transferência compreende um buraco de recebimento de pino de eixo de transferência; o tubo de torsão e o eixo de transferência são configurados para serem acoplados ao membro de válvula rotativo através de um pino de retenção proximal estendendo através do primeiro buraco de recebimento de pino proximal, o buraco de recebimento de pino de eixo de transferência, o segundo buraco de recebimento de pino proximal, e buracos de recebimento de pino definidos no membro de válvula rotativo.

17. Método para refabricar um conjunto de engrenagens de direção controlável por um primeiro eixo de entrada rotativo para causar um sistema de direção veicular a ser controlável pelo primeiro eixo de entrada rotativo e por um segundo eixo de entrada rotativo que geralmente opõe o primeiro eixo de entrada rotativo, o método compreendendo: substituir (i) uma barra de torsão configurada para aplicar uma força de restabelecimento rotacional para o primeiro eixo de entrada rotativo com (ii) um tubo de torsão configurado para aplicar uma força de restabelecimento rotacional para o primeiro eixo de entrada rotativo, em que o primeiro eixo de entrada rotativo é acoplado a um membro de válvula rotativo arranjado entre uma entrada de fluido hidráulico e segundas passagens a jusante, com o membro de válvula rotativo sendo configurado para seletivamente direcionar fluido hidráulico para a primeira passagem a jusante ou para a segunda passagem a jusante; e fornecer um eixo de transferência estendendo no interior do tubo de torsão e acoplado ao membro de válvula rotativo, em que o eixo de transferência estende entre o segundo eixo de entrada rotativo e o membro de válvula rotativo, e o membro de válvula rotativo é configurado para girar sob o recebimento de torque de ou o primeiro eixo de entrada rotativo ou o segundo eixo de entrada rotativo.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, compreendendo adicionalmente substituir uma cobertura de extremidade de um alojamento do conjunto de engrenagens de direção com uma cobertura de extremidade de substituição, em que a cobertura de extremidade de substituição compreende uma vedação rotativa permitindo rotação de pelo menos um dentre o eixo de transferência ou o segundo eixo de entrada rotativo em relação à cobertura de extremidade de substituição.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, compreendendo adicionalmente: fornecer um membro de junção intermediária entre uma superfície interna de um eixo sem-fim e uma porção de extremidade do tubo de torsão próxima à cobertura de extremidade de substituição; inserir um primeiro pino de retenção distal através de um primeiro buraco de recebimento de pino distal do tubo de torsão e através de um primeiro buraco de recebimento de pino transverso do membro de junção intermediária; e inserir um segundo pino de retenção distal através de um segundo buraco de recebimento de pino distal do tubo de torsão e através de um segundo buraco de recebimento de pino transverso do membro de junção intermediária.

20. Método, de acordo com a reivindicação 17, em que: o tubo de torsão compreende um primeiro buraco de recebimento de pino proximal e um segundo buraco de recebimento de pino proximal; o eixo de transferência compreende um buraco de recebimento de pino de eixo de transferência; e o método compreende adicionalmente acoplar o eixo de transferência, tubo de torsão, e membro de válvula rotativo inserindo um pino de retenção proximal através do primeiro buraco de recebimento de pino proximal, o buraco de recebimento de pino de eixo de transferência, o segundo buraco de recebimento de pino proximal, e buracos de recebimento de pino definidos no membro de válvula rotativa.

(Técnica Anterior)

(Técnica Anterior)

(Técnica Anterior)