BRPI1007591B1 - Conjunto de direção assistida para um sistema de direção hidráulica de veículos motorizados, conjunto de direcionamento energizado e método de suporte de direção de um sistema de direção hidráulica de veículos motorizados - Google Patents

Abstract

conjunto de direção assistida para um sistema de direção hidráulica de veículos motorizados, conjunto de direcionamento energizado e método de suporte de direção de um sistema de direção hidráulica de veículos motorizados a presente invenção refere-se a um conjunto de direção assistida (20) para um sistema de direção hidráulica de veículos motorizados. o conjunto de direção assistida (20) compreende pelo menos uma servoválvula hidráulica que possui um elemento de controle (26) para controlar o suporte de direção, dependendo da rotação de um eixo de entrada (22) com relação a um eixo de saída (28), pelo menos dois trens de engrenagens planetárias (30, 40), em que cada qual possui três elementos funcionais para transmitir o movimento de rotação do eixo de entrada (22) ou do eixo de saída (28) para o elemento de controle (26) e pelo menos um acionador (50) para girar o elemento de controle (26) com relação ao eixo de entrada (22) ou ao eixo de saída (28). o acionador (50) é disposto e projetado de tal forma que o acionador cause rotação na mesma direção com rotação relativa simultânea dos dois terceiros elementos funcionais correspondentes dos trens de engrenagens planetárias (30, 40) entre si. a presente invenção refere-se ainda a um método que compreende as etapas de controle do suporte de direção dependendo da rotação de um eixo de entrada (22) com relação a um eixo de saída (28) por meio de pelo menos uma servoválvula hidráulica, transmissão de movimento de rotação do eixo de entrada (22) ou do eixo de saída (28) para o elemento de controle (26) por meio de pelo menos dois trens de engrenagens planetárias (30, 40) e rotação do elemento de controle (26) com relação ao eixo de entrada (22) ou ao eixo de saída (28) por meio de pelo menos um acionador (50), em que, a fim de girar relativamente o elemento de controle, os dois terceiros elementos funcionais são girados pelo acionador (50) na mesma direção e ao mesmo tempo entre si.

Description

A presente invenção refere-se a um conjunto de direção assistida para um sistema de direção hidráulica de veículos motorizados de acordo com a parte genérica da reivindicação 1. Além disso, a presente invenção também se refere a um método de suporte de direção de um sistema de direção hidráulica de veículos motorizados de acordo com a parte genérica da reivindicação 10.

Dentre outras coisas, os conjuntos de direção assistida para sistemas de direção hidráulica de veículos compreendem servoválvulas também conhecidas como servoválvulas giratórias ou válvulas deslizantes giratórias. Eles controlam a pressão hidráulica e, portanto, o suporte de direção, dependendo da força de torção de direção aplicada pelo motorista. Mais frequentemente, são utilizadas válvulas deslizantes giratórias nas quais um eixo de entrada conectado por meio de uma coluna de direcionamento a um volante de direção gira com relação a uma parte de válvula (também denominada manga de controle ou manga), que é conectada ao eixo de saída e, em sistemas de direção de cremalheira e pinhão, a um pinhão de direcionamento (também denominado pinhão). Um ajuste dependente de força de torção do elemento de controle da servoválvula e, portanto, uma característica de válvula dependente de força de torção é realizado por meio de um sistema de torção entre o eixo de entrada e o elemento de controle.

A fim de realizar diversas funções adicionais de um dispositivo de ajuste de força de torção, tal como um assistente de saída de linha, assistente de direção excessiva ou limitada, feedback táctil, suporte de direção variável, tal como dependente da carga ou velocidade do veículo, modo de cidade, estacionamento automático e sobreposição de força de torção de direção, é desejável ajuste da posição do elemento de controle independente da força de torção aplicada para o propósito de influenciar a característica de suporte de direção da servoválvula.

Essa servoválvula de direção é descrita no pedido de patente publicado DE 10 2004 049 686 Al. O documento descreve um mecanismo de ajuste para uma válvula de direção hidráulica na qual uma engrenagem de anel de um trem de engrenagens planetárias é montada de forma não giratória e uma segunda engrenagem de anel de um segundo trem de engrenagens planetárias é montada de forma giratória. A segunda engrenagem de anel pode girar até uma extensão limitada por meio de um acionador. O acionador é configurado como elemento de acionamento elétrico, tal como um motor elétrico cujo movimento giratório é convertido em um movimento de erguimento. O movimento de erguimento é transmitido para a engrenagem de anel giratório por meio de uma alavanca. A rotação da engrenagem de anel giratório causa rotação de um elemento de controle da servoválvula. Isso permite um ajuste do ângulo relativo entre o elemento de controle e um eixo de saída da servoválvula.

A fim de desempenhar as funções de um dispositivo de ajuste de força de torção mencionado acima, é necessário poder definir ajustes relativos muito pequenos, particularmente ângulos relativos de menos de 1/10 de grau. Segundo o estado da técnica, um ângulo de diferença entre as engrenagens de anel é transferido de forma levemente amplificada para um ângulo relativo entre o elemento de controle e o eixo de saída, devido à razão de transmissão do trem de engrenagens planetárias. Desta forma, o ângulo de diferença definido sobre a engrenagem de anel montada de forma giratória necessita ser consideravelmente menor que 1/10 de grau. Isso necessita de um acionador de alta precisão que é caro para essa aplicação. Uma articulação da engrenagem de anel montada de forma giratória que é quase livre de folga também é necessária para o ajuste preciso do ângulo de diferença, o que, além de ocasionar um mecanismo complicado, também possui efeitos adversos sobre os custos de produção. Além disso, vedação durável e de baixa manutenção entre o acionador e a alavanca para a conexão articulada da engrenagem de anel pode somente ser garantida com muito esforço, pois a alavanca não executa movimento linear durante o processo de ajuste, mas move-se ao longo de uma trajetória curva.

Com base no estado da técnica, a presente invenção é baseada no objeto de desenvolvimento adicional do conjunto de direção assistida do tipo mencionado inicialmente, de forma a permitir o uso sobre o sistema de acionamento de baixo custo e, além disso, o ajuste preciso do elemento de uma servoválvula hidráulica que, particularmente, possui pouca folga. Além disso, é objeto da presente invenção fornecer um conjunto de direção assistida compacto e com economia de espaço.

Além disso, é objeto da presente invenção fornecer um método de suporte de direção de um sistema de direção com potência hidráulica, que permita o uso de um sistema de acionamento com baixo custo e um ajuste do elemento de controle de uma servoválvula hidráulica que possua pouca folga.

Com relação ao conjunto de direção assistida, esses objetos são atingidos pelas características da reivindicação 1 e, com relação ao método, pelas características da reivindicação 9. Outras realizações particularmente vantajosas da presente invenção são descritas pelas reivindicações dependentes.

Deve-se observar que as características mencionadas individualmente nas reivindicações podem ser combinadas entre si de qualquer forma tecnologicamente significativa e ilustrar outras realizações da presente invenção. O relatório 5 descritivo, particularmente em conjunto com as figuras, caracteriza e especifica adicionalmente a presente invenção.

Segundo a presente invenção, o conjunto de direção hidráulica para um sistema de direção hidráulica conforme utilizado, particularmente, em veículos motorizados compreende 10 pelo menos uma servoválvula hidráulica, pelo menos dois trens de engrenagens planetárias e pelo menos um acionador.

A servoválvula hidráulica compreende substancialmente um eixo de entrada, um eixo de saída e um elemento de controle. 0 elemento de controle, também 15 denominado membro de controle, serve para controlar o suporte de direcionamento, dependendo da rotação relativa do eixo de entrada com relação ao eixo de saída. No presente relatório descritivo, também se supõe que a expressão "elemento de controle" indica a cooperação de substancialmente duas 20 unidades funcionais, ou seja, a manga de controle, por um lado, e as extremidades de controle do lado do eixo de entrada, de outro.

Os pelo menos dois trens de engrenagens planetárias, cada um dos quais compreende três elementos funcionais, servem 25 para transmitir o movimento giratório de um eixo da servoválvula hidráulica, ou seja, o eixo de entrada ou o eixo de saída, sobre o elemento de controle. No presente relatório descritivo, a expressão "elemento funcional" indica uma engrenagem solar, uma ou mais engrenagens planetárias ou uma 3 0 engrenagem de anel de um trem de engrenagens planetárias. A realização particularmente preferida descrita no presente compreende, por exemplo, trens de engrenagens planetárias nos quais o primeiro elemento funcional é uma engrenagem solar, o

segundo elemento funcional é uma ou mais engrenagens planetárias e o terceiro elemento funcional é uma engrenagem de anel. Dever-se-á observar, entretanto, que os trens de engrenagens planetárias podem também ser utilizados para o 5 conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção e compreendem respectivamente como primeiro elemento funcional uma engrenagem de anel, como segundo elemento funcional uma ou mais engrenagens planetárias e, como terceiro elemento funcional, uma engrenagem solar. Consequentemente, a 10 fim de chegar ao objeeto da presente invenção, é irrelevante se uma força a ser transmitida é introduzida por meio de uma engrenagem de anel no trem de engrenagens planetárias e é descarregada sobre uma engrenagem solar após a transmissão ou se a força a ser transmitida é introduzida por meio de uma 15 engrenagem solar no trem de engrenagens planetárias e descarregada através de uma engrenagem de anel após a transmissão. Uma engrenagem de anel e uma engrenagem solar de um trem de engrenagens planetárias utilizado para o objeto de acordo com a presente invenção devem ser consideradas 20 equivalentes entre si com relação à sua função.

O primeiro trem de engrenagens planetárias é associado ao elemento de controle da servoválvula e o segundo trem de engrenagens planetárias é associado ao eixo de entrada ou ao eixo de saída da servoválvula, em que o primeiro 25 elemento funcional, respectivamente, tal como a engrenagem solar, é conectado ao elemento de controle, ao eixo de entrada ou ao eixo de saída. Os segundos elementos funcionais, tais com as engrenagens planetárias, são fornecidos, respectivamente, para acoplar os trens de engrenagens 30 planetárias. O acoplamento dos dois trens de engrenagens planetárias é realizado por meio de um condutor planetário comum que conduz as engrenagens planetárias dos dois trens de engrenagens, respectivamente, sobre eixos comuns. Os segundos elementos funcionais, tais como as engrenagens planetárias, podem neste caso girar sobre os eixos independentemente entre si. Os terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias, tais como as engrenagens de anéis, são montados 5 de forma a serem giratórios independentemente entre si.

O pelo menos um acionador do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção serve para o ajuste relativo do elemento de controle com relação ao eixo de entrada ou ao eixo de saída. Isso permite influenciar as 10 características de suporte de direção. Dever-se-á compreender que, neste caso, o movimento giratório causado por um motorista sobre o eixo de entrada é sempre transmitido para o eixo de saída independentemente da atividade do acionador. Mesmo caso, por exemplo, o acionador falhe, a função normal do 15 conjunto de direção assistida está garantida.

Em comparação com o estado da técnica, o conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de que o pelo menos um acionador gira os terceiros elementos funcionais do trem de engrenagens 2 0 planetárias, tais como as engrenagens de anéis, na mesma direção e, ao mesmo tempo, gira os terceiros elementos funcionais entre si. Desta forma, o acionador define um ângulo de diferença entre os terceiros elementos funcionais do trem • ■ de engrenagens planetárias. Este ângulo de diferença é 25 transferido de forma levemente amplificada para um ajuste correspondente, particularmente para um ângulo relativo, entre o elemento de controle e o eixo de entrada ou o eixo de saída pela transmissão dos trens de engrenagens planetárias. Com relação ao estado da técnica, a rotação equidirecional com 30 rotação relativa simultânea dos dois terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias entre si com o propósito de definir um ajuste relativo comparativamente pequeno, particularmente um ângulo relativo, entre o elemento de controle e o eixo de entrada ou eixo de saída, gera pelo menos o mesmo ajuste relativo, particularmente o mesmo ângulo relativo, que é definido entre o elemento de controle e o eixo de entrada ou eixo de saída como no estado da técnica, com um ângulo de rotação absoluto grande (com relação à quantidade) através do qual cada terceiro elemento funcional trafega e que é ocasionado pelo acionador. Desta forma, o dispositivo de acordo com a presente invenção aumenta a precisão de ajuste do ajuste relativo entre o elemento de controle e o eixo de entrada ou o eixo de saída. Além disso, isso significa que, devido à precisão de ajuste mais alta, podem ser utilizados acionadores com custos mais baixos que já atendam a necessidades menores quanto à precisão do ajuste.

A fim de reverter o ajuste relative do elemento de controle com relação ao eixo de entrada ou ao eixo de saída, os terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias, tais como as engrenagens de anéis, são girados, em uma realização da presente invenção, de volta par a sua posição inicial/posição zero pelo acionador. Preferencialmente, o conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção compreende terceiros elementos funcionais que podem ser girados respectivamente, sem limitações. Nessa realização vantajosa, é possível um reinicio do ajuste relativo do elemento de controle com relação ao eixo de entrada ou ao eixo de saída, também sem girar de volta os terceiros elementos funcionais. Com este propósito, o acionador necessita apenas girar os terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias na mesma direção que define o ângulo de diferença, a fim de realizar novamente um ajuste relativo do elemento de controle com relação ao eixo de entrada ou ao eixo de saída necessário para ajuste na posição zero. Esta realização é particularmente apropriada para uso de acionadores com baixo custo. Além disso, a presente realização oferece a vantagem de um ajuste do elemento de controle que é quase livre de folga, pois o acionador e os trens de engrenagens planetárias giram apenas em uma direção. Alternativamente, um trem com engrenagens 5 planetárias que é livre de folga pode também ser elaborado por meio de orientação dos terceiros elementos funcionais, tais como as engrenagens de anéis.

Pode-se desejar, por razões de segurança, limitar o ângulo de rotação dos primeiro ou terceiro elementos 10 funcionais, tal como das engrenagens solares ou da engrenagem de anel. Com este propósito, pode ser fornecida pelo menos uma parada final, tal como na área desses elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias, que limita o ângulo de rotação desses elementos funcionais e, portanto, a capacidade 15 de rotação do trem de engrenagens planetárias.

Preferencialmente, o acionador encontra-se em encaixe giratório com os trens de engrenagens planetárias. Neste caso, considera-se que encaixe giratório indica um encaixe por fricção, bem como um tipo de transmissão por 20 encaixe positivo de um movimento giratório de um elemento giratório do acionador a um elemento giratório de um trem de engrenagens. Particularmente, esta realização oferece a vantagem de que o movimento giratório do acionador não necessita ser convertido em um movimento linear para que seja 25 transmitido para os trens de engrenagens, o que gera uma disposição particularmente compacta com economia de espaço do mecanismo de ajuste que inclui o mecanismo de acionamento. Além disso, o movimento giratório do acionador permite uma vedação simples e de fácil manutenção entre o acionador e o 3 0 trem de engrenagens.

Em uma outra realização particularmente vantajosa, o acionador encontra-se em encaixe com os trens de engrenagens planetárias por meio de duas engrenagens de direcionamento ou uma engrenagem de direcionamento com múltiplas partes. De forma particularmente preferível, entretanto, o acionador encontra-se em encaixe com os trens de engrenagens planetárias por meio de uma única engrenagem de direcionamento. É possível, portanto, a rotação relativa equidirecional e simultânea dos terceiros elementos funcionais do trem de engrenagens planetárias, tal como das engrenagens de anéis, entre si por meio de um único acionador. Particularmente, isso oferece a vantagem de uma disposição simples com economia de espaço do acionador, bem como um ajuste relativo do elemento de controle que é quase livre de folga, pois os dois terceiros elementos funcionais são girados por apenas um acionador. Qualquer folga possivelmente existente é distribuída igualmente para os terceiros elementos funcionais pelo acionador, eliminada pela formação do ângulo de diferença e, portanto, não possui efeito sobre o ajuste relativo do elemento de controle.

Em ainda outra realização preferida, a engrenagem de direcionamento é um pinhão com dois estágios e os terceiros elementos funcionais, tais como as engrenagens de anéis, compreendem, respectivamente, denteamentos externos diferentes. Isso permite o projeto, especificamente, de um encaixe giratório positivo de fácil manutenção entre o acionador e os terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias. Duas razões de transmissão diferentes, que agem, respectivamente, a partir do acionador em um trem de engrenagens planetárias, podem ser definidas de forma simples por meio de seleção apropriada dos denteamentos externos dos terceiros elementos funcionas e dos denteamentos do pinhão com dois estágios. O ângulo de diferença pode ser reduzido ainda mais, portanto, no mesmo ângulo absoluto.

Preferencialmente, um anel de vedação de eixos, um anel circular ou similar é fornecido no conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção para vedação entre o acionador e o trem de engrenagens planetárias. Isso constitui uma medida particularmente simples, eficaz para o seu custo e de fácil manutenção para vedação.

Preferencialmente, o acionador do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção é um motor de passo. Isso permite a rotação dos trens de engrenagens planetárias em ângulos escalonados constantes previamente determinados, o que sempre gera um ângulo de rotação definido dos trens de engrenagens planetárias. Os motores de passo são disponíveis de forma particularmente barata, dependendo do seu menor tamanho de passo possível. O tamanho de passo mínimo necessário para o objeto de acordo com a presente invenção permite o uso de acionadores particularmente baratos. Além disso, o acionador pode também ser, por exemplo, um servomotor ou um motor hidráulico.

O método de acordo com a presente invenção para suporte de direção de um sistema de direcionamento hidráulco conforme utilizado, particularmente, em veículos motorizados, compreende as etapas a seguir: controle do suporte de direção dependendo da rotação relativa de um eixo de entrada com relação a um eixo de saída por meio de pelo menos uma servoválvula hidráulica que compreende um elemento de controle; transmissão do movimento giratório do eixo de entrada ou do eixo de saída para o elemento de controle por meio de pelo menos dois trens de engrenagens planetárias, dos quais, respectivamente, um primeiro elemento funcional do trem de engrenagens planetárias é conectado ao eixo de entrada ou ao eixo de saída e um primeiro elemento funcional do outro trem de engrenagens planetárias e conectado de forma não giratória ao elemento de controle e um segundo elemento funcional é fornecido, respectivamente, para acoplamento aos trens de engrenagens planetárias; e ajuste relativo do elemento de controle com relação ao eixo de entrada ou ao eixo de saída por meio de pelo menos um acionador, a fim de influenciar a característica de suporte de direção.

A ordem de etapas acima não deve ser compreendida como sequência de execução das etapas para chegar ao método de acordo com a presente invenção. Ao contrário, as etapas do método podem ser realizadas em qualquer ordem, particularmente também simultânea e intermitentemente.

Segundo a presente invenção, os dois terceiros elementos funcionais para ajuste relativo do elemento de controle são girados na mesma direção e simultaneamente entre si pelo acionador. Para a definição da expressão "elemento funcional", faz-se referência à descrição acima do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção.

A rotação equidirecional e a rotação simultânea dos dois terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias, tal como das engrenagens de anéis, entre si para o propósito de definir um ângulo de diferença comparativamente pequeno entre esses terceiros elementos funcionais, em comparação com o estado da técnica, geram a definição pelo menos do mesmo ajuste relativo, particularmente o mesmo ângulo relativo, entre o elemento de controle e o eixo de entrada ou o eixo de saída como no estado da técnica, com um ângulo de rotação absoluto grande (com relação à quantidade) através do qual trafega cada terceiro elemento funcional e que é causado pelo acionador. Desta forma, o dispositivo de acordo com a presente invenção aumenta a precisão de ajuste do ajuste relativo entre o elemento de controle e o eixo de entrada ou o eixo de saída. Além disso, isso significa que, devido à alta precisão de ajuste, podem ser utilizados acionadores com custos mais baixos que já atendam a necessidades menores quanto à precisão do ajuste.

No método de acordo com a presente invenção, os terceiros elementos funcionais, tais como as engrenagens de anéis, giram sem limitação. Nessa realização vantajosa, é possível um reinicio do ajuste relativo do elemento de controle com relação ao eixo de entrada ou ao eixo de saída, sem girar de volta os terceiros elementos funcionais. Com este propósito, o acionador apenas gira os terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias na mesma direção que define o ângulo de diferença, a fim de realizar novamente um ajuste relativo do elemento de controle com relação ao eixo de entrada ou ao eixo de saída necessário para novo ajuste na posição zero. Esta realização é preferencialmente apropriada para uso de acionadores de baixo custo. Além disso, a presente realização oferece a vantagem de um ajuste do elemento de controle que é quase livre de folga, pois o acionador e os trens de engrenagens planetárias giram apenas em uma direção.

Pode-se desejar, por razões de segurança, limitar a rotação dos primeiro ou terceiro elementos funcionais, tal como das engrenagens solares ou da engrenagem de anel.

No método de acordo com a presente invenção, os trens de engrenagens planetárias são preferencialmente girados pelo acionador enquanto em encaixe por rotação. Para a definição da expressão "encaixe por rotação", faz-se referência à descrição acima do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção. Particularmente, esta realização oferece a vantagem de que o movimento giratório do acionador não necessita ser convertido em um movimento linear para que seja transmitido para os trens de engrenagens, o que gera uma disposição particularmente compacta com economia de espaço do mecanismo de ajuste que inclui o mecanismo de acionamento. Além disso, o movimento giratório do acionador permite uma vedação simples e de fácil manutenção entre o acionador e o trem de engrenagens.

Em uma outra realização particularmente vantajosa, os dois terceiros elementos funcionais, tais como as engrenagens de anéis, são girados no método de acordo com a presente invenção pelo acionador por meio de uma única engrenagem de direcionamento que se encontra em encaixe giratório com os terceiros elementos funcionais. É possível, portanto, a rotação equidirecional e rotação relativa simultânea dos terceiros elementos funcionais do trem de engrenagens planetárias entre si, por meio de um único acionador. Particularmente, isso oferece a vantagem de disposição simples com economia de espaço do acionador, bem como um ajuste relativo do elemento de controle que é quase livre de folga, pois os dois terceiros elementos funcionais são girados por apenas um acionador. Qualquer folga possivelmente existente é distribuída igualmente para os terceiros elementos funcionais pelo acionador, eliminada pela formação do ângulo de diferença e, portanto, não possui efeito sobre o ajuste relativo do elemento de controle.

Em ainda outra realização particularmente vantajosa do método de acordo com a presente invenção, os dois terceiros elementos funcionais, tais como as engrenagens de anéis, cada uma das quais possui um denteamento externo diferente, são girados pelo acionador por meio de um pinhão de dois estágios. Isso permite o projeto, especificamente, de um encaixe giratório positivo de fácil manutenção entre o acionador e os terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias. Duas razões de transmissão diferentes, que agem, respectivamente, a partir do acionador em um trem de engrenagens planetárias, podem ser definidas de forma simples por uma seleção apropriada dos denteamentos externos dos terceiros elementos funcionas e dos denteamentos do pinhão com dois estágios.

Outras vantagens e características da presente invenção tornam-se evidentes a partir das outras reivindicações, bem como da descrição a seguir de exemplos de realizações da presente invenção, que deverão ser compreendidas como não limitadoras e que serão explicadas abaixo com referência às figuras. Nas figuras:

Figura 1: exibe uma vista em seção ao longo do eixo longitudinal de uma realização do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção;

Figura 2: exibe um detalhe ampliado da vista em seção da Fig. 1;

Figura 3: exibe uma vista superior esquemática sobre um trem de engrenagens planetárias do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção; e

Figura 4: exibe uma vista em seção parcial ao longo do eixo longitudinal do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção;

O conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção, que é exibido nas Figuras 1 a 4 e explicado em detalhes abaixo, constitui meramente um projeto no qual o movimento giratório do eixo de saída é transmitido para o elemento de controle. Neste caso, um trem de engrenagens planetárias é associado ao elemento de controle e o segundo trem de engrenagens planetárias é associado ao eixo de saída. Em um outro projeto possível do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção, o movimento giratório do eixo de entrada é transferido para o elemento de controle, em que um trem de engrenagens planetárias é associado ao eixo de entrada e o segundo trem de engrenagens planetárias é associado ao elemento de controle.

As Figuras 1 e 2 exibem uma realização do conjunto de direção assistida 20 de acordo com a presente invenção em uma vista em seção ao longo do eixo longitudinal. O conjunto de direção assistida 20 exibido compreende substancialmente uma servoválvula hidráulica, dois trens de engrenagens planetárias 30 e 40 e um acionador 50.

A servoválvula compreende substancialmente um eixo de entrada 22, um eixo de saída 28 e um elemento de controle 26. 0 eixo de entrada 22 é conectado a um volante de direção por meio de uma coluna de direção que não é exibida. Por sua vez, o eixo de saída 28 é conectado indiretamente às rodas a serem giradas, que não são exibidas. O eixo de entrada 22 é conectado ao eixo de saída 28 por meio de uma barra de torção 24, que é rodeada em grande parte pelo eixo de entrada 22, em que a barra de torção 24 sobre a sua primeira extremidade é conectada de forma não giratória ao eixo de entrada 22 e, sobre a sua outra extremidade, conectada de forma não giratória ao eixo de saída 28. Além disso, um elemento de controle 26 é disposto de forma concêntrica com e em volta do eixo de entrada. O elemento de controle 26 é montado de forma a ser giratório e/ou deslocável com relação ao eixo de entrada 22.

A servoválvula é englobada por um abrigo 21. Um primeiro trem de engrenagens planetárias 30 e um segundo trem de engrenagens planetárias 40 são dispostos no abrigo 21. Cada trem de engrenagens planetárias 30, 40 compreende substancialmente uma engrenagem solar 36, 46, diversas engrenagens planetárias 34, 44 e uma engrenagem de anel 32, 42. 0 primeiro trem de engrenagens planetárias 30 é associado ao elemento de controle 26 e o segundo trem de engrenagens planetárias 40 é associado ao eixo de saída 28, em que as engrenagens solares 36, 44 são conectadas de forma não giratória, respectivamente, ao elemento de controle 26 ou ao eixo de saída 28. As engrenagens de anéis 32, 42 dos dois trens de engrenagens planetárias 30, 40 são montadas de forma a serem giratórios independentemente entre si. 0 acoplamento dos dois trens de engrenagens planetárias 30, 40 é realizado por meio de um condutor planetário comum 48 que conduz as engrenagens planetárias 34, 44 dos dois trens de engrenagens 30, 40, respectivamente, sobre eixos comuns 49. Neste caso, as engrenagens planetárias 34, 44 são montadas de forma a serem giratórias independentemente entre si sobre os eixos 49.

Cada uma das engrenagens de anéis 32, 42 dos dois trens de engrenagens planetárias 30, 40 compreende um denteamento externo, bem como um denteamento interno. Particularmente, as engrenagens de anéis 32, 42 possuem denteamentos externos diferentes, em que o número de dentes da engrenagem de anel 42 geralmente é menor que o número de dentes da engrenagem de anel 32. A engrenagem de anel 32 do primeiro trem de engrenagens planetárias 30 possui preferencialmente um denteamento externo de 130 a 190 dentes e, de maior preferência, 150 a 170 dentes. A engrenagem de anel 42 do segundo trem de engrenagens planetárias 40 possui um denteamento externo que compreende preferencialmente de um a dez dentes e, de preferência específica, um a quatro dentes menos que o denteamento externo da engrenagem de anel 32. Foi encontrada sintonia dos trens de engrenagens planetárias 30, 40 que é particularmente apropriada para o conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção caso a engreangem de anel 32 possua um denteamento externo de 170 dentes e a engrenagem de anel 42 possui um denteamento externo de 169 dentes ou caso a engrenagem de anel 32 possua um denteamento externo de 150 dentes e a engrenagem de anel 42 possua um denteamento externo de 149 dentes.

Um pinhão com dois estágios 54 encontra-se em encaixe giratório com o denteamento externo das duas engrenagens de anéis 32, 42. O pinhão com dois estágios 54 também possui dois denteamentos diferentes. Concluiu-se, por exemplo, que pinhões com dois estágios com 18 e 17 dentes, 17 e 16 dentes ou 16 e 15 dentes são particularmente convenientes para dirigir as engrenagens de anéis 32, 42. O pinhão 54 é conectado de forma não giratória a um eixo de direcionamento 52 de um acionador 50.

Como se pode observar nas Figuras 1 e 2, o acionador 50 é disposto fora do abrigo 21. No exemplo de realização escrito no presente, o acionador 50 é um motor elétrico. Particularmente, o acionador 50 é um motor de passo com tamanho de passo preferido na faixa de 0,1 graus a 10 graus, particularmente de 0,5 graus a 5 graus e, de preferência específica, 0,9 graus. O acionador 50 dirige o pinhão com dois estágios 54 diretamente por meio do eixo de direcionamento 52. No local em que o acionador 50 é fixado ao abrigo 21, o abrigo 21 possui uma abertura através da qual o eixo de direcionamento 52 que inclui o pinhão 54 pode ser orientado para fins de montagem. A vedação entre o acionador 50 e os trens de engrenagens planetárias 30, 4 0 é realizada por um anel de vedação de eixo, anel circular ou similar, que não é exibido nas Figuras 1 e 2. A portadora planetária comum 48 dos dois trens de engrenagens 30, 40 é montada de forma giratória por meio de mancais correspondentes do eixo de saída 28.

A Figura 3 exibe uma vista superior esquemática sobre um trem de engrenagens planetárias do conjunto de direção assistida 20 de acordo com a presente invenção. A Figura 4 exibe o conjunto de direção assistida 20 de acordo com a presente invenção em uma vista em seção parcial ao longo do eixo longitudinal. A Figura 3 exibe um trem de engrenagens planetárias 40 que compreende uma engrenagem de anéis 42, três engrenagens planetárias e uma engrenagem solar 46. A engrenagem solar 46 é conectada de forma não giratória a um eixo de saída 28. Um pinhão com dois estágios 54 encontra-se em encaixe giratório com o denteamento externo da engrenagem de anel 42 e é dirigido diretamente por um acionador 50.

Preferencialmente, cada uma das duas engrenagens solares 36, 46 dos trens de engrenagens planetárias 30, 4 0 possui diâmetro na faixa de 4 0 a 60 mm, de maior preferência de 45 a 55 mm e, de preferência específica, 45 mm. As engrenagens solares 36, 46 possuem preferencialmente de 80 a 110 dentes, de maior preferência 85 a 100 dentes e, de preferência específica, 90 dentes. Preferencialmente, cada uma das engrenagens planetárias 34, 44 dos trens de engrenagens planetárias 30, 40 possui diâmetro de 5 a 15 mm, de maior preferência de 8 a 12 mm e, de preferência específica, 10 mm. Cada uma das engrenagens planetárias 34, 44 possui preferencialmente de 10 a 30 dentes, de maior preferência 15 a 25 dentes e, de preferência específica, 20 dentes. Preferencialmente, cada uma das engrenagens de anéis 32, 42 dos trens de engrenagens planetárias 30, 40 possui um diâmetro interno de 50 a 80 mm, de maior preferência de 60 a 70 mm e, de preferência específica, 65 mm. Cada uma das engrenagens de anéis 32, 42 possui preferencialmente de 110 a 150 dentes, de maior preferência 120 a 140 dentes e, de preferência específica, 130 dentes.

A engrenagem de anel 32 do primeiro trem de engrenagens 30 possui preferencialmente um diâmetro externo de 60 a 90 mm, de maior preferência de 70 a 80 mm e, de preferência específica, de 75 mm. A engrenagem de anel 32 do primeiro trem de engrenagens 30 possui preferencialmente um número de dentes de 120 a 180 dentes, de maior preferência de 140 a 160 dentes e, de preferência específica, de 150 dentes. A engrenagem de anel 42 do segundo trem de engrenagens planetárias 40 possui preferencialmente um número de dentes que é menor em um dente que o número de dentes da engrenagem de anéis 32.

A área do pinhão 54 que se encontra em encaixe com a engrenagem de anel do primeiro trem de engrenagens planetárias 30 possui preferencialmente um diâmetro de 6 a 9 mm, de maior preferência e 7 a 8 mm e, de preferência específica, 7,5 mm. A área do pinhão 54 que se encontra em encaixe com a engrenagem de anéis 42 do primeiro trem de engrenagens planetárias 40 possui preferencialmente um número de dentes que é selecionado de tal forma que a distância entre o centro dos dois pares de pinhão 54 e trem de engrenagens planetárias 30 e de pinhão 54 e trem de engrenagens planetárias 40 seja a mesma.

Em uma outra realização do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção que não é exibida, cada uma das engrenagens solares dos dois trens de engrenagens planetárias possui 98 dentes. Cada uma das engrenagens planetárias dos dois trens de engrenagens planetárias possui dezesseis dentes. Cada uma das duas engrenagens de anéis dos trens de engrenagens planetárias compreende um denteamento interno de 130 dentes. 0 denteamento externo da engrenagem de anel do primeiro trem de engrenagens possui 169 dentes. 0 denteamento externo da engrenagem de anel do segundo trem de engrenagens planetárias possui 170 dentes. Na área que se encontra em encaixe com o denteamento externo da engrenagem de anel do primeiro trem de engrenagens planetárias, o pinhão com dois estágios possui dezoito dentes e na área que se encontra em encaixe com o denteamento externo da engrenagem de anel do segundo trem de engrenagens planetárias, dezessete dentes.

O modo de operação do mecanismo de ajuste do conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção é explicado abaixo.

Quando o acionador 50 girar o pinhão com dois estágios 54, as duas engrenagens de anéis 32, 42 dos trens de engrenagens planetárias 30, 40 também são forçadas a girar devido ao encaixe giratório com o pinhão 54. Como as duas engrenagens de anéis 32, 42 possuem denteamentos externos diferentes, o resultado da rotação é um ângulo de diferença entre as engrenagens de anéis 32, 42. Este ângulo de diferença é transferido de forma levemente amplificada para um ajuste relativo, particularmente para um ângulo relativo, entre o elemento de controle 26 e o eixo de saída 28 pela transmissão dos trens de engrenagens planetárias 30, 40. Caso nenhum ajuste relativo seja definido entre o elemento de controle 26 e o eixo de saída 28, as duas engrenagens de anéis 32, 42 são mantidas em posição através do pinhão com dois estágios 54.

Caso o eixo de entrada 22 seja girado, a força de torção é transmitida através da barra de torção 24 para o eixo de saída 28. Devido à transmissão de força de torção da barra de torção 24, esta última é girada e, portanto, o eixo de entrada 22 com relação ao eixo de saída 28. Um movimento de direção ou rotação do eixo de saída 28 agora leva a uma rotação da engrenagem solar 46, que é conectada de forma não giratória ao eixo de saída 28. Como a engrenagem de anéis 42 associada ao mesmo trem de engrenagens planetárias 40 é retida sobre o seu denteamento externo pelo pinhão 54, as engrenagens planetárias 44 necessitam rolar entre a engrenagem solar 46 e a engrenagem de anéis 42. Este processo causa a rotação da portadora planetária comum 48. Devido à rotação da portadora planetária 48 e à retenção das engrenagens de anéis 32, 42 dos dois trens de engrenagens planetárias 30, 40, as engrenagens planetárias 34 do trem de engrenagens planetárias 30 associadas ao elemento de controle 26 necessitam desenrolar a engrenagem de anel do trem de engrenagens planetárias 32. Desta forma, a rotação dessas engrenagens planetárias 34 causa uma rotação da engrenagem solar 36, que é conectada de forma não giratória ao elemento de controle 26. Devido às transmissões idênticas dos dois trens de engrenagens planetárias 30, 40, a engrenagem solar 36 associada ao elemento de controle 26 é girada pelo mesmo ângulo da engrenagem solar 46 associada ao eixo de saída 28. O elemento de controle 26 segue, portanto, a rotação do eixo de saída 28.

Caso deva agora ser definido um ângulo de diferença, o pinhão com dois estágios 54 é girado pelo acionador 50. Isso causa um ângulo de diferença entre as duas engrenagens de anéis 32, 42 dos trens de engrenagens planetárias 30, 40. Este ângulo de diferença é transferido, amplificado pela transmissão dos trens de engrenagens planetárias, para um ajuste relativo, particularmente para um ângulo relativo, entre o elemento de controle 26 e o eixo de saída 28.

Um primeiro projeto do mecanismo de ajuste demonstrou que uma rotação do pinhão com dois estágios 54 em +/- 230 a 250 graus, particularmente 245 graus, atinge um ângulo relativo das engrenagens solares 36, 46 de +/- 2 a 3 graus, particularmente 2,5 graus. Isso gera um ajuste relativo entre o elemento de controle 26 e o eixo de saída 28 de 3 a 4 graus, particularmente 3,5 graus. As engrenagens de anéis 32, 42 neste projeto movem-se em +/- 4 0 a 50 graus, particularmente 45 graus, o que permite um reinicio simples. Caso nenhum reinicio tenha lugar girando de volta as engrenagens de anéis 32, 42, o pinhão com dois estágios 54 necessita ser girado em preferencialmente +/- 2 a 12 revoluções, preferencialmente 3,5 a 7 revoluções, a fim de definir novamente o ângulo relativo da engrenagem solar 36, 46 necessário para definir a posição zero.

Naturalmente, a presente invenção não se limita aos exemplos de realizações descritos acima. O conjunto de direção assistida de acordo com a presente invenção poderá também ser equipado, por exemplo, com mais de um acionador com, por exemplo, um acionador, respectivamente, dirigindo um trem de engrenagens planetárias.

Além disso, o acionador poderá também ser formado de um servomotor ou um motor hidráulico, geralmente de qualquer tipo apropriado de motor com o qual o direcionador dos trens de engrenagens planetárias pode ser realizado dentro do significado da presente invenção.

Naturalmente, o número das engrenagens planetárias no trem de engrenagens planetárias descrito no exemplo de realização não se limita às três engrenagens planetárias exibidas na Figura 3. Ao considerar-se a força de torção a ser transmitida por um trem de engrenagens planetárias, por exemplo, os técnicos no assunto fornecerão uma quantidade necessária e apropriada de engrenagens planetárias, tal como também quatro ou mais.

Além disso, é concebível o uso de dois trens de engrenagens planetárias que não possuem a mesma transmissão, de tal forma que a rotação do eixo de saída seja transmitida para o elemento de controle com uma razão de transmissão diferente. Uma ação autocentralizadora do sistema de direção tornar-se-ia possível desta forma.

Adicionalmente, o uso de trens de engrenagens intermediárias adicionais além dos dois trens de engrenagens planetárias descritos no exemplo de realização também é concebível a fim de modificar adicionalmente a transmissão.

Claims (13)

1. CONJUNTO DE DIREÇÃO ASSISTIDA PARA UM SISTEMA DE DIREÇÃO HIDRÁULICA DE VEÍCULOS MOTORIZADOS, que compreende: pelo menos uma servoválvula hidráulica com um elemento de controle (26) para controle do suporte de direção dependendo da rotação relativa do eixo de entrada (22) com relação ao eixo de saida (28); - pelo menos dois trens de engrenagens planetárias (30, 40) para transmitir o movimento giratório do eixo de entrada (22) ou do eixo de saida (28) para o elemento de controle (26), em que um primeiro elemento funcional, respectivamente, do trem de engrenagens planetárias (40) é conectado ao eixo de entrada (22) ou ao eixo de saida (28) e um primeiro elemento funcional do outro trem de engrenagens planetárias (30) é conectado de forma não giratória ao elemento de controle (26) e um segundo elemento funcional, respectivamente, é fornecido para acoplar os trens de engrenagens planetárias (30, 40); e - pelo menos um acionador (50) para ajuste relativo do elemento de controle (2 6) com relação ao eixo de entrada (22) ou ao eixo de saida (28) , a fim de influenciar a característica de suporte de direção; caracterizado por pelo menos um acionador (50) causar rotação equidirecional com rotação relativa simultânea dos dois terceiros elementos funcionais correspondentes dos trens de engrenagens planetárias (30, 40) entre si.

2. CONJUNTO DE DIREÇÃO ASSISTIDA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo acionador (50) encontrar- se em encaixe por rotação com os terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias (30, 40).

3. CONJUNTO DE DIREÇÃO ASSISTIDA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo acionador (50) encontrar- se em encaixe por rotação com os terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias (30, 40) por meio de uma única engrenagem de direcionamento.

4. CONJUNTO DE DIREÇÃO ASSISTIDA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela engrenagem de direcionamento ser um pinhão com dois estágios (54) e cada um dos terceiros elementos funcionais possui um denteamento externo diferente.

5. CONJUNTO DE DIREÇÃO ASSISTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado por um anel de vedação de eixos ou um anel circular ser fornecido para vedação entre o acionador (50) e o trem de engrenagens planetárias (30, 40) .

6. CONJUNTO DE DIREÇÃO ASSISTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo acionador (5) ser um motor de passo ou um servomotor.

7. CONJUNTO DE DIRECIONAMENTO ENERGIZADO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por cada um dos terceiros elementos funcionais ser giratório sem limitações.

8. CONJUNTO DE DIREÇÃO ASSISTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo primeiro elemento funcional ser uma engrenagem solar (36, 46), o segundo elemento funcional é uma ou mais engrenagens planetárias (34, 44) e a terceira engrenagem planetária é uma engrenagem de anel (32, 42).

9. MÉTODO DE SUPORTE DE DIREÇÃO DE UM SISTEMA DE DIREÇÃO HIDRÁULICA DE VEÍCULOS MOTORIZADOS, que compreende as etapas a seguir: controle do suporte de direção dependendo da rotação relativa de um eixo de entrada (22) com relação a um eixo de saida (2 8) por meio de pelo menos uma servoválvula hidráulica que compreende um elemento de controle (26); transmissão do movimento giratório do eixo de entrada (22) ou do eixo de saída (28) para o elemento de controle (26) por meio de pelo menos dois trens de engrenagens planetárias (30, 40) , do qual, respectivamente, um primeiro elemento funcional do trem de engrenagens planetárias (40) é conectado ao eixo de entrada (22) ou ao eixo de saída (28) e um primeiro elemento funcional do outro trem de engrenagens planetárias (30) é conectado de forma não giratória ao elemento de controle (26) e um segundo elemento funcional, respectivamente, é fornecido para acoplar os trens de engrenagens planetárias (30, 40); e - ajuste relativo do elemento de controle (26) com relação ao eixo de entrada (22) ou ao eixo de saída (28) por meio de pelo menos um acionador (50) , a fim de influenciar a característica de suporte de direção; caracterizado pelos dois terceiros elementos funcionais serem girados na mesma direção e simultaneamente entre si pelo acionador (50) para ajuste relativo do elemento de controle (26) .

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelos terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias (30, 40) serem girados pelo acionador (50) durante encaixe por rotação.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelos dois terceiros elementos funcionais dos trens de engrenagens planetárias (30, 40) serem girados pelo acionador (50) por meio de uma única engrenagem de direcionamento que se encontra em encaixe por rotação com os terceiros elementos funcionais.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelos dois terceiros elementos funcionais, cada um dos quais possui um denteamento externo diferente, serem girados pelo acionador (50) por meio de um pinhão em dois estágios (54) .

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelos terceiros elementos funcionais serem girados sem limitações.

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