BRPI1006226B1

BRPI1006226B1 - Método para conectar um mancal de suporte a uma carcaça de cremalheira de direção para um sistema de direção hidráulica

Info

Publication number: BRPI1006226B1
Application number: BRPI1006226-2A
Authority: BR
Inventors: Paul Hein; Alexander Kogan; Jens Keller
Original assignee: Ford Global Tecnologies Llc
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2020-08-11
Also published as: RU2494906C2; EP2411257A1; WO2010108891A1; CN102369131A; CN102369131B; RU2011142792A; EP2411257B1; DE102009001805A1; US20120007326A1

Abstract

carcaça de cremalheira de direção para um sistema de direção hidráulica e método para conectar um anel de suporte a uma carcaça de cremalheira de direção para um sistema de direção hidráulica. a invenção relata uma carcaça de cremalheira de direção (20, 100, 100', 100") para um sistema de direção hidráulica, que cerca a cremalheira de direção de forma tubular e compreende no mínimo a região hidráulica (32) e a região mecânica (34) além de um mancal de suporte interno (38). o mancal de suporte esteja preso na carcaça por no mínimo duas contrações transversais (46) da carcaça. de cremalheira de direção (20, 100, 100', 100").

Description

[001] Esse pedido não provisório é uma continuação em parte do número de série US 13/242.119, apresentado em 23 de setembro de 2011, agora abandonado no Departamento de Marcas e Patentes dos EUA e representa o beneficio do pedido internacional comumente designado PCT/EP2010/053711, que foi arquivado em 22 de março de 2010, pendente, que designou os EUA, e reivindica um direito ao pedido de patente alemã N° DE 10 2009 001 805.0, que foi arquivado na Alemanha em 24 de março de 2009 e que são todos aqui incorporados por referência.

[002] A invenção se refere a uma carcaça de cremalheira de direção para um sistema de direção hidráulica que cerca uma cremalheira de direção de forma tubular e compreenda no minimo uma região hidráulica e uma região mecânica, além de um mancai de suporte interno.

[003] Sistemas de direção de pinhão e cremalheira são usados em veiculos automotores para converter o movimento giratório de direção aplicado ao volante em um movimento retilíneo para fazer as rodas do veiculo girarem. Nesse caso, um servoconversor, que pode ser disposto em locais adequados no trem de potência de direção, é usado para assistência à direção hidráulica.

[004] No caso de um sistema de direção de pinhão e cremalheira, a ponta da coluna de direção é conectada a um pinhão que se junta a uma cremalheira de direção e se desloca lateralmente quando o sistema de direção gira. A barra de direção é respectivamente conectada nas duas pontas da cremalheira de direção por meio de uma articulação esférica. 0 desgaste extremamente baixo garantiu o amplo uso do sistema de direção de pinhão e cremalheira. Os sistemas de direção de pinhão e cremalheira têm uma boa resposta e uma resiliência muito boa.

[005] Geralmente, as carcaças de cremalheira de direção são feitas de aluminio e fabricadas por fundição sob pressão. É necessária usinagem após a fundição, por exemplo, para poder colocar a unidade de pinhão sobre a carcaça de cremalheira de direção; as superficies de contato também são fresadas nas partes a serem encaixadas. Também são produzidos furos cegos e furos diretos para anexação.

[006] No entanto, as carcaças de cremalheira de direção feitas de aço também são bem conhecidas. Em comparação com as carcaças de caixa de direção comuns, de aluminio, carcaças totalmente de aço têm um número de vantagens, incluindo maior rigidez e dureza do material. A precisão de direção observada é notavelmente aprimorada pela carcaça de aço mais rigida. Outra vantagem é a rota compacta e com eficiência de custo de linhas hidráulicas da carcaça de aço, na qual as interfaces de parafuso possam ser omitidas. A carcaça, que pode ser flexivelmente adaptada a tipos diferentes de veiculo, é produzida como uma estrutura soldada a partir de tubos de aço de precisão pré-configuradas formadas com forças, dependendo do grau de formação, de 450 a 650 N/mm2. Um revestimento galvânico especial garante a proteção contra corrosão. As linhas de suprimento hidráulico soldadas possibilitam uma adaptação ideal ao espaço de construção no veiculo.

[007] As carcaças de cremalheira de direção compreendem uma região mecânica e uma região hidráulica. A região mecânica é a região na qual a região da cremalheira de direção se move, que é provida de dentes e que se encaixa no pinhão. A região do encaixe do pinhão se localiza, portanto, na região mecânica da carcaça de cremalheira de direção. Em contrapartida, a região hidráulica está na região à qual a cremalheira de direção também se estende, mas geralmente não é dentada. Dentro da região hidráulica, a cremalheira de direção é conectada a um membro de pistão colocado de forma desmontável em cada um cuja ponta está virada para uma câmara de cilindro, respectivamente, está formada. Quando o volante do veiculo é girado, uma válvula de controle é acionada para que o óleo hidráulico flua para uma das câmaras de cilindro, respectivamente, onde o pistão e a cremalheira de direção são deslocados no cilindro. 0 deslocamento do pistão causado pelo óleo hidráulico serve para aumentar a força do movimento da cremalheira de direção. Para esse fim, a válvula de controle e a carcaça de cremalheira de direção são interconectadas por meio de linhas hidráulicas, portanto, dependendo da direção de rotação do volante, uma ou a outra câmara de cilindro pode ser preenchida com óleo hidráulico ou esvaziada.

[008] Um anel de suporte ou mancai de suporte, que transmite as forças internas hidráulicas para a carcaça de cremalheira de direção e que também geralmente segura um membro de vedação, por exemplo, um anel "O-ring", é normalmente disposto entre a região mecânica e a região hidráulica. Para oferecer um ponto de aplicação de força ao mancai de suporte, a carcaça de cremalheira de direção tem nessa área uma parte constrita periférica que possibilita um encaixe positivo com o anel de suporte. A fabricação da parte constrita exige um esforço relativamente grande, além de ter um custo correspondentemente alto.

[009] 0 objetivo da invenção é reduzir o esforço e custos de produção de uma carcaça de cremalheira de direção, ainda assim atendendo às demandas em relação à qualidade e grades.

[010] De acordo com a invenção, o objetivo é alcançado por meio de uma carcaça de cremalheira de direção para um sistema de direção hidráulica que cerca uma cremalheira de direção de forma tubular e compreende no minimo uma região hidráulica e uma região mecânica, assim como um mancai de suporte interno, que seja caracterizado em que o mancai de suporte esteja preso na carcaça de cremalheira de direção por no minimo duas contrações transversais da carcaça.

[011] A produção dessa carcaça de cremalheira de direção e o fechamento do mancai de suporte dentro da carcaça de cremalheira de direção são procedimentos rápidos e simples de serem conduzidos. Não é necessário, de acordo com a invenção, reduzir perifericamente o diâmetro de toda a carcaça de cremalheira de direção; duas contrações transversais diametricamente opostas, se possível, são suficientes. Para esses fins, o mancai de suporte, durante a conexão na carcaça de cremalheira de direção, é colocado primeiramente em sua posição funcional, em seguida um corte transversal da carcaça de cremalheira de direção é alterado do lado externo com uma ferramenta correspondente. Em um processo especificamente vantajoso, por exemplo, é suficiente produzir duas partes perfuradas do lado externo. No entanto, para aprimorar ainda a conexão, três ou mais contrações transversais distribuídas uniformemente pela circunferência externa da carcaça de cremalheira de direção também podem ser incorporadas.

[012] As contrações transversais podem ser configuradas de modo que elas somente prendam o mancai de suporte dentro da carcaça de cremalheira de direção; no entanto, eles também podem fazer a conexão por meio em um encaixe positivo. Um encaixe positivo pode ser feito, por exemplo, quando as contrações transversais alcançam as depressões na parte externa do mancai de suporte, isto é, o lado que entra em contato com o lado interno da carcaça de cremalheira de direção. Para isso, o mancai de suporte pode ser já configurado com as depressões correspondentes nas quais as contrações transversais são pressionadas quando o corte transversal é alterado. De forma especificamente vantajosa, no entanto, a força para incorporar as contrações transversais é suficiente para modificar ou cortar tanto a carcaça de cremalheira de direção como a superfície externa do mancai de suporte. Por exemplo, dois ou mais mandris podem ser pressionados com alta pressão na superfície externa da carcaça de cremalheira de direção, para que não apenas a carcaça de cremalheira de direção em si, mas também o mancai de suporte seja entalhado. Este método tem vantagem de que o posicionamento exato do mancai de suporte ou das depressões dentro do mancai de suporte pode ser omitido. A carcaça de cremalheira de direção de acordo com a invenção para um sistema de direção geralmente compreende uma passagem retilínea, que define duas aberturas na carcaça de cremalheira de direção, para acomodar e colocar de forma desmontável a cremalheira de direção para alcançar a passagem. Na invenção, no mínimo um batente na lateral da carcaça é provido de acordo com outra realização para limitar o deslocamento da cremalheira de direção.

[013] Dentro do escopo da invenção "Batente" deve ser interpretado de forma ampla. Por exemplo, o batente pode cooperar diretamente com a cremalheira de direção, por exemplo, provido com uma parte mais grossa, e limitar seu deslocamento em uma direção. Preferivelmente, o batente é desenhado de modo que, durante o deslocamento da cremalheira de direção, uma peça de junta, por exemplo, uma articulação esférica, conectando a cremalheira de direção com a barra de direção entra em contato com o batente para com isso limitar o deslocamento da cremalheira de direção.

[014] Uma realização preferida da carcaça de cremalheira de direção de acordo com a invenção é caracterizada em que o batente seja provido por uma peça de parada inserida na passagem e produzida com folha de aço, ou que o batente seja formado na carcaça de cremalheira de direção. Vantajosamente, um anel de parada convencional pode então ser omitido. Isso diminui o peso e reduz não apenas os cursos de transporte do sistema de direção de pinhão e cremalheira, mas também reduz o peso do veículo em questão e com isso aprimora o equilíbrio de energia. Além disso, a produção da peça de parada com folha de aço ou a formação do batente na carcaça é simples em comparação e pode ser feita em algumas etapas de trabalho, o que reduz os custos de produção. Além disso, a peça de parada produzida com folha de aço pode ser, em comparação, facilmente conectada à carcaça por meio de soldagem de resistência, que reduz o estresse térmico e com isso o perigo de deformação. O batente ou peça de parada não se limita à função de parada e também pode servir para suportar e guiar a cremalheira de direção.

[015] Preferivelmente, o batente é definido por uma redução transversal da passagem da carcaça de cremalheira de direção, ou a peça de parada define uma redução transversal.

[016] Em uma variação especificamente simples do batente formado pela carcaça de cremalheira de direção, o batente é formado pela passagem, ou corte transversal, afinado por todo o comprimento da passagem que um batente da cremalheira de direção ou a junta entre a cremalheira de direção e a barra de direção ocorre na borda da passagem. Nessa realização, a carcaça de cremalheira de direção vantajosamente não requer maior processamento para produzir o batente.

[017] Em outra realização vantajosa, o batente ou peça de parada é definido pela redução transversal da passagem da carcaça de cremalheira de direção que seja simétrica ao eixo longitudinal da passagem. O batente pode então ser provido com segurança e, acima de tudo, sem a necessidade de ter de prestar atenção em uma direção de montagem durante a montagem.

[018] Em outra realização vantajosa, o batente ou peça de parada é disposto na região da abertura da passagem da carcaça de cremalheira de direção. Ou seja, o batente ou peça de parada é disposto em uma das duas ou nas duas regiões de abertura da carcaça de cremalheira de direção. De modo geral, a carcaça de cremalheira de direção tem uma região de abertura mais próxima à região hidráulica e uma região de abertura mais próxima à região mecânica. Preferivelmente, o batente ou peça de parada é disposto na região de abertura mais próxima à região mecânica, isto é, à carcaça de cremalheira de direção de grau menor.

[019] Em uma realização, a peça de parada de folha de aço é provida de forma comparativamente mais fácil por meio da formação de folha. Preferivelmente, a peça de parada é produzida por processo de estiramento profundo. Para evitar uma direção preferida, gue tem a desvantagem de tomar a atenção durante a montagem, a peça de parada é configurada para ser simétrica e redonda. Assim se evitam erros de montagem. Preferivelmente, a peça de parada é produzida a partir de folha de aço de grau mais baixo. Grau menor, dentro do escopo da invenção, por exemplo, denota um grau que seja mais baixo do que o grau do aço de no minimo um cano de aço definindo a passagem.

[020] Em uma realização, a peça de parada é coerentemente conectada à carcaça de cremalheira de direção, por exemplo, pressionando ou de encontro ao batente; nesse caso há um encaixe positivo.

[021] De acordo com outra realização vantajosa, a peça de parada é em forma de cuia e formada com uma passagem central para a cremalheira de direção.

[022] Em outra realização vantajosa, o batente formado pela carcaça é formado a frio, como por perfuração, da carcaça de cremalheira de direção.

[023] De acordo com outra realização vantajosa, a carcaça de cremalheira de direção, na região da abertura, tem um suplemento em forma de tulipa, ampliando para fora, para colocação de uma manga, por exemplo, uma manga de junta de borracha. Preferivelmente, o suplemento é uma peça com estiramento profundo que, por exemplo, é soldada ao cano de aço. Em uma realização, o batente é formado pelo suplemento em forma de tulipa.

[024] A invenção é explicada mais profundamente com referência às figuras a seguir. As Figuras deverão ser entendidas somente como exemplos e meramente representam as realizações preferidas. Nas figuras:

[025] Fig. 1 mostra uma carcaça de cremalheira de direção com componentes associados em uma vista em perspectiva do lado externo,

[026] Fig. 2 mostra a carcaça de cremalheira de direção em uma vista em corte,

[027] Fig. 3 mostra uma região transicional da carcaça de cremalheira de direção em duas peças,

[028] Fig. 4 mostra uma ponta adjacente à região mecânica de uma realização da carcaça de cremalheira de direção de acordo com a invenção em uma vista em corte,

[029] Fig. 5 mostra uma ponta adjacente à região mecânica de uma realização alternativa de uma carcaça de cremalheira de direção de acordo com a invenção em uma vista em corte,

[030] Fig. 6 mostra uma ponta adjacente à região mecânica de outra realização alternativa de uma carcaça de cremalheira de direção de acordo com a invenção em uma vista em corte.

[031] A carcaça de cremalheira de direção 20 de acordo com a invenção é configurada para ser substancialmente cilíndrica. Uma cremalheira de direção, que não é mostrada, se localiza dentro da carcaça de cremalheira de direção 20. A cremalheira de direção se move por meio de um pinhão conectado à coluna de direção. Esse pinhão, que também não é mostrado, é disposto em um cano de torre 22. Nessa ponta, tanto a carcaça de cremalheira de direção 20 como o cano de torre 22 compreende aberturas que, montadas, estão alinhadas e formam uma região de encaixe do pinhão.

[032] A Fig. 1 mostra ainda que a carcaça de cremalheira de direção 20 tem suportes 24 para conexão, que são dispostas respectiva e substancialmente na ponta e que compreendem aberturas de conexão 26.

[033] No lado da carcaça de cremalheira de direção 20 oposta ao cano de torre 22, uma torre de membro deslizante 28 é disposta na qual um membro deslizante, que também não é visivel, é acomodado. No exemplo de realização mostrado, o cano de torre 22 compreende dois soquetes de suprimento 30.

[034] O cano de torre é adicionalmente conectado à carcaça de cremalheira de direção 20 por meio de oleodutos 36. A carcaça de cremalheira de direção 20 compreende duas regiões, a região hidráulica 32 e a região mecânica 34 (ver também Fig. 2) . Além disso, é mostrado um respiradouro 37 que conecta as duas regiões da carcaça de cremalheira de direção regiões 32, 34 uma à outra. A região de encaixe do pinhão se localiza na região mecânica 34 na qual a cremalheira de direção é dentada. Na região hidráulica 32, a cremalheira de direção não é dentada, mas está conectada a um membro de pistão colocado de forma desmontável. O pistão divide a região hidráulica 32 em duas câmeras cilíndricas às quais cada um dos oleodutos 36, respectivamente, é conectado. Por meio do cano de torre 22, os oleodutos 36 são conectados com uma válvula de controle, que não é mostrada, para que o pistão seja deslocado na direção desejada por meio da pressão de óleo correspondente nas câmaras de cilindro, para garantir a assistência elétrica do sistema de direção.

[035] A Fig. 2 mostra uma vista em corte da carcaça de cremalheira de direção 20, na qual os componentes internos também são visiveis. Em sua ponta, a região hidráulica 32 compreende um anel de parada 40 do pistão da cremalheira de direção, que não é mostrada, e a região mecânica 34 compreende em sua ponta um anel de mancai adicional 42 para a outra ponta da cremalheira de direção. No exemplo de realização mostrado, a carcaça de cremalheira de direção 20 é ampliada em sua ponta e o anel de mancai 42 é inserido em um encaixe positivo. Ele transmite a força de compressão introduzida pela cremalheira de direção na carcaça de cremalheira de direção 20.

[036] Um mancai de suporte 38 pelo qual a cremalheira de direção se estende pode ser visto no centro aproximado da carcaça de cremalheira de direção 20. O mancai de suporte 38 também serve como batente para o pistão da cremalheira de direção. Membros de vedação 44 são dispostos ambos no mancai de suporte 38, assim como no anel de parada 40 nos lados das câmaras de cilindro.

[037] Em uma ampliação em detalhe, a Fig. 3 ilustra a conexão do mancai de suporte 38 na carcaça de cremalheira de direção 20. Podem ser vistas contrações transversais 46, que são configuradas como projeções que se projetam no interior da carcaça de cremalheira de direção 20, em depressões 48 na superfície externa do mancai de suporte 38. As contrações transversais 46 podem ser produzidas, por exemplo, por um processo de perfuração no qual a superfície externa do mancai de suporte 38 também é perfurada; com isso, ambas as contrações transversais 46 ou projeções, assim como as depressões 48, são produzidas em uma única etapa de trabalho.

[038] A invenção torna possível economizar consideravelmente com a produção de carcaças de cremalheira de direção 20. Não é necessário prover toda a carcaça de cremalheira de direção 20 com uma constrição contínua; em vez disso, uma etapa de trabalho simples, que pode ser rapidamente conduzida, é suficiente durante a produção.

[039] As Figuras 4 a 6 servem para ilustrar a realização do batente de acordo com a invenção, em uma carcaça de cremalheira de direção 100, 100', 100", que pode também ser provida na carcaça de cremalheira de direção 20 mostrada nas Figuras 1 a 3. A carcaça de cremalheira de direção 100 de acordo com a invenção compreende uma passagem cilíndrica retilínea 102 simétrica ao eixo longitudinal 109. Ela define duas aberturas, das quais apenas a abertura 104 é mostrada nas Figuras 4 a 6. A cremalheira de direção, que não é mostrada, se localiza dentro da passagem 102 da carcaça de cremalheira de direção 100 no estado afixado do sistema de direção. Na região das duas aberturas, isto é, também na abertura 104 exibida, a carcaça compreende suplementos em forma de tulipa 105, 106 produzidos em um processo de estiramento profundo a partir de folha de aço, que foram soldadas ao cano de aço 110 em questão.

[040] Conforme é claramente reconhecível na Fig. 4, que mostra uma vista detalhada da ponta da carcaça de cremalheira de direção 100 adjacente à região mecânica, o cano de aço 110 compreende uma redução transversal simétrica ao eixo longitudinal 109 da passagem 102, para que a borda force o batente 108 contra o qual uma junta de conexão entre a cremalheira de direção e a barra de direção que não é mostrada pode parar para limitar o deslocamento da cremalheira de direção. Com isso, o batente 108 é formado, de acordo com a invenção, pela carcaça de cremalheira de direção 100 .

[041] A Fig. 5 mostra uma realização alternativa da carcaça de cremalheira de direção 100' de acordo com a invenção. Nesse caso, o cano de aço 110' tem um corte transversal que a borda, que é resultado da redução transversal do suplemento em forma de tulipa 105 ao cano de aço 110', serves como um batente 108', que, de acordo com a invenção, é assim formado pela carcaça de cremalheira de direção 100'.

[042] A Fig. 6 mostra outra realização alternativa da carcaça de cremalheira de direção 100" de acordo com a invenção, qual o batente 108" é provido de uma peça de parada 111" inserida na passagem 102". A peça de parada 111", que circula simetricamente o eixo longitudinal 109, tem forma de cuia e é formada com uma passagem central para a cremalheira de direção, e é produzida em um processo de estiramento profundo a partir de folha de aço. Ela é pressionada ao cano de aço 110" e a borda ao redor da passagem central 102" forma uma redução transversal 108" que funciona como região de parada.

[043] A invenção não se limita aos exemplos de realizações, mas compreende, por exemplo, todas as possibilidades para conectar duas partes de carcaça de cremalheira de direção uma à outra.

Claims

1. MÉTODO PARA CONECTAR UM MANUAL DE SUPORTE (38) A UMA CARCAÇA DE CREMALHEIRA (20, 100, 100', 100'') DE DIREÇÃO PARA UM SISTEMA DE DIREÇÃO HIDRÁULICA, que cerca a cremalheira de direção (30) de forma tubular e compreende no minimo uma região hidráulica (32) e uma região mecânica (34), caracterizado por ter as seguintes etapas: posicionar o mancai de suporte (38) em sua posição funcional dentro da carcaça de cremalheira de direção (20, 100, 100', 100"), produzir contrações transversais (46) na carcaça de cremalheira de direção (20, 100, 100', 100") na região do mancai de suporte (38) a partir da parte externa de modo que o mancai de suporte (38) fique preso firmemente em sua posição funcional; em que a força para incorporar as contrações transversais (46) como aplicada a uma ou mais áreas da carcaça de cremalheira é suficiente para cortar tanto a carcaça de cremalheira (20) como as superficies externas do mancai de suporte (38), deformando a carcaça e suportando em uma única ação; em que as contrações transversais (46) na posição da carcaça, a carcaça e o mancai de suporte substancialmente adjacentes um ao outro para reduzir qualquer movimento do mancai de suporte para longe da carcaça.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas contrações transversais (46) serem dispostas diametralmente opostas uma à outra.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no minimo três contrações transversais (46) serem providas radialmente de maneira uniforme e distribuídas por uma circunferência da carcaça de cremalheira de direção (20, 100, 100', 100").

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas contrações transversais (46) serem formadas por partes perfuradas.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas contrações transversais (46) prenderem o mancai de suporte (38) somente de forma grampeada.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas contrações transversais (46) prenderem o mancai de suporte (38) por meio de encaixe positivo alcançando as depressões em uma superfície externa do mancai de suporte (38).