ES2260844T3 - Direccion asistida electrica que comprende un tornillo sin fin. - Google Patents

Abstract

Un sistema de dirección de potencia eléctrica en el cual un motor eléctrico (4) está adaptado para aplicar un par de fuerza de asistencia a una columna de dirección en respuesta a una medida del par de fuerza aplicado a la columna de dirección por un conductor de un vehículo, y el motor actúa sobre la columna de dirección a través de un engranaje de tornillo sin fin (8) y de una rueda de engranaje (10), estando el engranaje de tornillo sin fin provisto sobre un eje de salida (6) del motor y, estando la rueda de engranaje provista sobre un eje de accionamiento (9), en el que el eje de salida (6) del motor el cual incorpora el engranaje de tornillo sin fin (8) está soportado dentro de un alojamiento (1) por, al menos, dos conjuntos de soportes (100, 200) que están separados axialmente a lo largo del eje de salida, el primero (100) de dichos conjuntos de soporte incluye un medio (101) para permitir el desplazamiento radial de un extremo del eje de salida con respecto a la rueda de engranaje, mientras que el otro conjunto de soporte (200) está adaptado para permitir el desplazamiento angular del eje de salida (6) con respecto al alojamiento (1), caracterizado porque el primer conjunto de soporte (100) comprende un conjunto de rodamiento (103) que está soportado en una abertura o receso proporcionado excéntricamente dentro del casquillo (101).

Description

Dirección asistida eléctrica que comprende un tornillo sin fin.

Esta invención se refiere a unas mejoras en los aparatos para eliminar o reducir la holgura y/o el juego libre de los dientes entre un par de engranajes trabados y, en particular, entre un engranaje de tornillo sin fin y una rueda de tornillo sin fin en un sistema de dirección asistida de potencia eléctrica.

Se conoce en la técnica el proporcionar un sistema de dirección asistida de potencia eléctrica de este tipo, en el cual el motor eléctrico aplica un par de asistencia a una columna de dirección en respuesta a una medida del par aplicado a la columna de dirección por el conductor de un vehículo. El motor actúa sobre la columna de dirección a través de un engranaje de tornillo sin fin y de una rueda de engranaje, estando el engranaje de tornillo sin fin provisto de un eje de salida del motor y estando la rueda provista sobre un eje de accionamiento el cual puede comprender una porción de la columna de dirección. El tornillo sin fin y la rueda actúan como una caja de cambios reductora entre el motor y el eje de accionamiento. A un sistema parecido haremos referencia más adelante como que es "del tipo descrito".

El documento de patente EP-A-420131, muestra un sistema de dirección de potencia eléctrica que tiene las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1.

El documento de patente EP-A-270159, muestra un sistema para adoptar automáticamente el juego en un engranaje de tornillo sin fin, el sistema comprende un muelle de compresión.

Un problema con los sistemas de dirección conocidos del tipo descrito, particularmente, cuando el eje de accionamiento comprende una sección del eje de la columna de dirección, es que cualquier juego libre (holgura) entre los dientes del tornillo sin fin y los dientes de la rueda puede dar como resultado unos ruidos de golpeteo intermitente inmediatamente después de que se haya invertido la carga del par. Estos ruidos pueden aparecer como resultado de unas variaciones en el nivel, o en el par aplicado por el motor y también debido al movimiento del eje de la columna de dirección debido a las acciones del conductor y a la vibración en la cremallera de dirección debido a las imperfecciones en la superficie de la carretera o a un mal equilibrado de las ruedas de carretera.

El problema del ruido y del golpeteo debido a la holgura, se ha descubierto en la práctica que son significativos aun a unos niveles muy bajos de holgura. Por ejemplo, la holgura puede ocasionar un problema aun a unos niveles tan bajos como de aproximadamente 0,015 mm. considerando que la gama de tolerancia más baja para la holgura que puede ser alcanzada, típicamente, durante el montaje de producción (sin un ajuste individual pieza a pieza) es de aproximadamente 0,050 mm. Además, se sabe que la holgura puede incrementarse durante el funcionamiento del sistema debido al desgaste, en aproximadamente 0,05 mm.

Esto es perceptible cuando se usan unos engranajes de plástico para reducir la desavenencia entre el peso y el costo. Los engranajes metálicos podrían proporcionar un aumento de la resistencia al desgaste pero no podrían ser capaces de proporcionar los niveles bajos de fricción y de tolerancia de la lubricación marginal necesaria para asegurar que la unidad permanece accionada marcha atrás durante su vida de funcionamiento.

Un objeto de la presente invención es, por lo tanto, el de proporcionar un medio para superar, al menos, parcialmente el problema de la holgura comprendida dentro de los engranajes entre el engranaje de tornillo sin fin y la rueda de engranaje.

De acuerdo con nuestra invención, en un sistema de dirección de potencia eléctrica del tipo descrito, el eje de salida del motor el cual incorpora un engranaje de tornillo sin fin está soportado dentro de un alojamiento por, al menos, dos conjuntos de soporte separados axialmente a lo largo del eje de salida, incluyendo el primero de dichos conjuntos de soporte un medio para permitir el desplazamiento radial de un extremo del eje de salida con respecto a la rueda de engranaje, mientras que el otro conjunto de soporte está adaptado para permitir un desplazamiento angular del eje de salida con respecto al alojamiento, caracterizado porque el primer conjunto de soporte comprende un conjunto de rodamiento que está soportado en una abertura o en un receso proporcionado excéntricamente dentro de un casquillo.

La provisión de los conjuntos de soporte es ventajosa debido a que permite un desplazamiento radial de, al menos, uno de los extremos del eje de salida, la separación entre el engranaje de tornillo sin fin y de la rueda de tornillo sin fin puede variar. Esto permite que pueda ajustarse el juego libre y la holgura en el conjunto de engranaje.

La rueda de engranaje puede tener forma de diente de paso total o de medio paso, en la cual el radio de paso es sustancialmente mayor que (es decir, "no conforme" con) el radio del tornillo sin fin. De esta manera, un grado relativamente amplio de variación en el posicionamiento, axialmente, de la rueda de engranaje con respecto al engranaje de tornillo sin fin puede ser tolerado sin tener que producir grandes cambios en la holgura y en el juego libre - mientras que solamente un pequeño cambio en el desplazamiento radial entre el engranaje de tornillo sin fin y la rueda de engranaje produce un cambio útil en los niveles de holgura.

Una ventaja de la forma de diente de paso no conformado es que es más fácil de mecanizar que una forma de diente de paso conformado dado a que permite un mayor diámetro del cubo y una forma más ventajosa para los dientes de corte.

Preferentemente, el primero de dichos conjuntos de soporte soporta el eje de salida sustancialmente en su extremo libre, es decir, el extremo más alejado del motor eléctrico. El otro conjunto de soporte soporta, preferentemente, el eje de salida en un punto situado entre el conjunto del motor y el engranaje de tornillo sin fin, quizás aproximadamente a medio camino a lo largo del eje de salida.

Preferentemente, el eje de salida del motor, el engranaje de tornillo sin fin y la rueda de tornillo sin fin sobre el eje de la columna de dirección están todos proporcionados, al menos parcialmente, dentro de un alojamiento común único.

El casquillo puede estar situado en una abertura o receso en el alojamiento. Dado que el rodamiento está montado excéntricamente en el casquillo, entonces la rotación del casquillo alrededor de su centro de rotación origina un desplazamiento radial del eje de salida con respecto al alojamiento, al menos, cuando pase a través de, o penetre en el casquillo.

Cuando el eje de salida esté soportado en, al menos, dos conjuntos de soporte y el primero esté ajustado para proporcionar un desplazamiento radial del eje, entonces el ángulo al que el eje de salida pasará a través del otro conjunto de soporte, variará. Por lo tanto, el otro conjunto de soporte está adaptado para permitir un grado de desplazamiento angular.

El primer conjunto de soporte puede ajustarse manualmente para facilitar el desplazamiento radial del eje de salida. Por ejemplo, el casquillo puede incorporar una porción brida la cual está asegurada al alojamiento. La porción brida puede estar asegurada por uno o más pernos o tornillos, los cuales pasan a través de unas aberturas alargadas conformadas en la brida. Las aberturas permiten que la brida (y, por lo tanto, el casquillo excéntrico) sea girada manualmente con respecto a los pernos, cuando los pernos estén sueltos. Una vez que se ha alcanzado la posición correcta, los pernos (o los tornillos o similares) pueden apretarse para fijar la brida firmemente en su posición.

En una disposición alternativa, el primer medio de soporte puede estar adaptado para ajustarse automáticamente durante su funcionamiento, para desplazar el eje de salida radialmente. Esto podría, por ejemplo, permitir que el eje se moviera automáticamente para mantener el juego libre y/o el huelgo a un nivel deseado.

El medio de ajuste automático puede comprender un miembro elástico el cual está adaptado para aplicar una carga entre el eje de salida y la rueda de tornillo sin fin a través del engranaje de tornillo sin fin. La carga puede ser de un valor fijo o puede ser ajustable. El miembro elástico puede comprender un muelle tensor o un muelle de compresión. El muelle puede ser lineal o no lineal, es decir, un muelle de reloj.

El miembro elástico puede estar adaptado para ejercer una fuerza entre el alojamiento y el casquillo excéntrico, la cual tiende a hacer girar el casquillo. La rotación es resistida por la fuerza del engranaje de tornillo sin fin que actúa sobre la rueda de tornillo sin fin. La fuerza ejercida por el miembro elástico se selecciona, preferentemente, de tal manera que se supere la fricción entre las partes del medio de soporte y el alojamiento.

El segundo conjunto de soporte puede comprender una primera placa y una segunda placa, las cuales se fijan a un anillo guía del rodamiento que está situado en medio del mismo. Cada placa puede incluir uno o más salientes elevados, los cuales se fijan con el anillo guía central del conjunto de rodamiento. Más preferentemente, cada placa tiene un orificio central a través del cual el eje de salida puede pasar y un par de salientes, separados diametralmente, estando cualquier lado del orificio enfrentado con el conjunto de rodamiento cuando esté fijado. El conjunto de rodamiento está fijado, preferentemente, sustancialmente sobre su tercera porción de control solamente por los salientes, de tal manera que pueda "bascular" o girar alrededor de los salientes. De esta manera, es posible un grado de rotación angular de los anillos guía del rodamiento, lo cual permite que puedan usarse unos rodamientos de baja tolerancia.

Los salientes pueden ser unas almohadillas endurecidas y los anillos guía del rodamiento pueden tener una alta rigidez axial para evitar una carga desigual excesiva de los rodamientos de bolas en el plano horizontal cuando actúen unas fuerzas axiales sobre el rodamiento.

Una ventaja del medio automático de ajuste es que elimina sustancialmente la necesidad de ajustar manualmente la posición del eje de salida durante su funcionamiento, permitiendo así que el desgaste en el conjunto de engranaje pueda corregirse automáticamente.

Además del medio automático de ajuste, se puede incluir también un soporte manual para permitir un ajuste fino de la posición del eje de salida que va a ser alcanzada.

A continuación se describirán, solamente a modo de ejemplo, dos realizaciones de la presente invención con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una vista en sección transversal de un conjunto de dirección asistida de potencia eléctrica el cual incluye unos conjuntos de soporte del eje de salida;

la Figura 2 es una vista final de un primer conjunto de soporte, el cual soporta el extremo libre del eje de salida de la Figura 1 con respecto a un alojamiento y permite un ajuste manual de la posición radial del eje de salida;

la Figura 3 es una vista final de un primer medio de soporte alternativo, el cual permite un ajuste automático de la posición radial del eje de salida;

la Figura 4 muestra las fuerzas que actúan entre los dientes del engranaje de tornillo sin fin y la rueda de tornillo sin fin;

la Figura 5 muestra las fuerzas aplicadas entre el engranaje de tornillo sin fin y la rueda de tornillo sin fin debido a la aplicación de, o a una fuerza de conexión generada por un medio automático de ajuste tal como el mostrado en la Figura 3; y

la Figura 6 muestra una disposición alternativa a aquella mostrada en la Figura 3.

El funcionamiento del medio de soporte de la invención se explicará a modo de ejemplo. La Figura 1 es una ilustración de las partes componentes de un sistema de dirección de potencia eléctrica, típico. El sistema comprende: un alojamiento 1 de una pieza que tiene una abertura 2 circundada por una brida de situación 3 sobre la cual está asegurado un alojamiento 4 para un motor eléctrico.

El alojamiento 4 del motor soporta un estátor del motor (no mostrado) y un rotor 5 del motor está soportado dentro del estátor. Un eje de salida 6 el cual se extiende, al menos, parcialmente a través del motor está fijado al rotor 5 y se extiende a través de la abertura 2 dentro del alojamiento 1. El funcionamiento del motor hace que el rotor 5 y, a su vez, el eje de salida 6, giren. El eje de salida 6 tiene un engranaje de tornillo sin fin 8 definido a lo largo de una porción intermedia.

El eje de salida 6 está soportado por dos conjuntos de soportes 100, 200. Un primer conjunto de soporte 100 está proporcionado en el extremo libre del eje de salida 6 distal al motor y está situado en una abertura 7 del alojamiento 1, de tal manera que se pueda acceder al mismo desde la parte exterior del alojamiento. El segundo conjunto de soporte 200 está proporcionado para soportar el eje de salida 6 en un punto situado entre el rotor del motor y el engranaje de tornillo sin fin 8. Un eje de accionamiento 9 se extiende a través del alojamiento 1 de una manera ortogonal al eje de salida 6 y soporta una rueda de engranaje 10, que tiene una forma de diente conformado. El eje de accionamiento 9 está soportado dentro del alojamiento 1 a través de unos rodamientos fijos (no mostrados), de tal manera que no pueda ser desplazado radialmente con respecto al alojamiento. Se mantiene en una posición, de tal manera que la rueda de engranaje 10 se engrane con el engranaje de tornillo sin fin 8 en el eje de salida.

El primer conjunto de soporte 100, comprende un casquillo excéntrico 101 que tiene una brida 102 soldada dentro de uno de los extremos. El perímetro exterior del casquillo 101 es cilíndrico y está adaptado para estar situado dentro del orificio cilíndrico 7 conformado en el alojamiento 1, de tal manera que la brida 102 se apoye contra una cara externa del alojamiento 1. El extremo libre del eje de salida 6 está soportado por un conjunto de rodamiento que comprende un rodamiento 103, el cual está ajustado a presión dentro de un orificio circular excéntrico 104 conformado en el casquillo 101. El rodamiento 103 está ajustado de tal manera que sea excéntrico a la circunferencia exterior del casquillo 101, según se muestra en la Figura 2.

El perímetro exterior del casquillo 101 está seleccionado para ser circular, de tal manera pueda girar dentro del orificio 7 conformado en el alojamiento. Por supuesto que no necesita ser circular y, por lo tanto, cualquier forma que permita, al menos, una cota de rotación del casquillo 101 con respecto al alojamiento 1, sería aceptable. El casquillo 101 está asegurado en su posición por medio de unos pernos 105, los cuales pasan a través de unas ranuras alargadas 106 conformadas en la brida. En este caso, la longitud de las ranuras 106 determina la amplitud máxima de rotación permitida del casquillo 101 dentro del orificio 7. Dado que la brida 102 está situada en la parte exterior del alojamiento 1, es trivial alterar la posición de la brida 102 durante el funcionamiento, aflojando el perno, haciendo girar el casquillo y volviendo a apretar los pernos 105.

Según se ha descrito anteriormente, el eje de salida 6 está situado a través de un rodamiento 103 comprendido dentro del primer conjunto de soporte 100, de tal manera que la rotación del casquillo 101 produce un desplazamiento radial del engranaje de tornillo sin fin 8, lo cual permite que pueda ser ajustado el huelgo.

El segundo conjunto de soporte 200 está adaptado para permitir un cierto grado de ajuste angular del eje de salida 6, para ajustar la desalineación angular la cual puede ocurrir cuando el engranaje de tornillo sin fin esté desplazado radialmente. El segundo conjunto de soporte 200 comprende: una primera placa 201 y una segunda placa 202, las cuales se fijan en cualquier lado de un conjunto de rodamiento 203 a través del cual el eje de salida 6, pasa. Las placas 201, 202 incorporan unos salientes elevados 210 los cuales están adaptados para fijar el anillo guía del rodamiento del conjunto de rodamiento solamente en la mitad de su tercera porción, siendo el rodamiento capaz de "bascular" o de girar alrededor de las porciones elevadas. De esta manera, podrán emplearse unos rodamientos de holgura ajustada sin ocasionar problemas debido a un funcionamiento desalineado.

La operación de ajuste de la holgura y del juego libre se explicará ahora a continuación. A modo de ejemplo, considere que el ratio de reducción del conjunto de engranajes está situado, típicamente, entre 12 y 20:1. Para este ejemplo asuma que de hecho es de 16.5:1. Adicionalmente, asuma que el PCD (diámetro del ángulo de inclinación del círculo) de la rueda de engranaje es de 92,7 mm. y que el ángulo de presión del diente Ó es de 14º. Entonces, el PCD del tornillo sin fin es de 15,2 mm.

El efecto del movimiento radial de los dientes con respecto a la ranura hembra correspondiente, está dirigido por el ángulo de presión de 14º, de acuerdo a 2 x tan 14º \approx 0,5. Por lo tanto, un ajuste radial de 0,2 mm. del diente del tornillo sin fin (es decir del eje de salida) originará un cambio de 0,1 mm. en el huelgo. Según se ha descrito anteriormente, la holgura máxima que puede encontrarse, típicamente, es de 0,1 mm. De esta manera, para eliminar toda la holgura durante la vida del sistema, se requiere un movimiento radial del punto de engranaje del diente de 0,2 mm. (es decir un total de \pm 0,1 mm.). Por lo tanto, se necesita un ajuste radial total de 0,4 mm. en el primer extremo de soporte del eje de salida. Esto puede lograrse mediante un ajuste de aproximadamente \pm 0,2 mm. de la posición del rodamiento que soporta el eje de salida en el primer extremo de soporte. Para una disposición típica, esto a su vez produce un desplazamiento radial de \pm 0,05 mm. del eje de salida en el extremo del motor, lo cual es bastante aceptable para el funcionamiento del motor.

La rotación angular del eje de tornillo sin fin, debido a esta cota de ajuste, está estimada en \pm 0,115º, la cual está ajustada por el segundo medio de soporte el cual permite una desalineación angular pequeña. Si no se proporciona una cota de desalineación en el segundo soporte, por ejemplo usando unos rodamientos de baja tolerancia en un soporte fijo, los rodamientos se deteriorarían rápidamente.

Para proporcionar la cota de ajuste requerido, el primer medio de soporte comprende un casquillo cilíndrico 101 que tiene un orificio excéntrico dentro del cual está situado un conjunto de rodamiento 103 de soporte del eje de salida. El rodamiento 103 está situado aproximadamente a unos 2 mm. fuera del centro (es decir, a una excentricidad de x = 2 mm.) y el casquillo 101 está alineado inicialmente de tal manera que la rotación del casquillo 101 origine un desplazamiento vertical máximo (deseable) del eje de salida con un desplazamiento horizontal mínimo (no deseable). La brida está provista de unas ranuras las cuales permiten una rotación de aproximadamente \pm 6º, para proporcionar la cantidad total de ajuste requerido.

En una modificación, mostrada en las Figuras 3 y 6, el primer conjunto de soporte 100 comprende un casquillo 301 con una brida 302, en el cual una porción 303 de la brida 302 se extiende radialmente para definir un "brazo de palanca". Un miembro elástico 304, tal como un muelle de tensión, está conectado entre el brazo de palanca 303 y una parte del alojamiento 1. Mientras que en la primera realización la posición de la brida 101 fue fijada, por medio de unos pernos, con respecto al alojamiento, en esta modificación la brida 302 tiene libertad para girar bajo la fuerza ejercida por el muelle de tensión. Esto permite que, en funcionamiento, la posición radial del eje de salida sea ajustada automáticamente.

La fuerza T del muelle deberá seleccionarse correctamente para eliminar el juego libre sin incrementar el desgaste del conjunto de engranaje, debido a la excesiva fuerza ejercida entre el engranaje de tornillo sin fin y la rueda de engranaje.

Por ejemplo, considere que la distancia d entre el centro de rotación del casquillo 301 y el punto en el brazo de palanca 303 al cual el muelle 304 está fijado es de 40 mm. y que el diámetro exterior OD del casquillo es de 28 mm. Las fuerzas que actúan sobre el casquillo 301 debido al muelle, cuando ninguna fuerza es ejercida por el conjunto de engranaje, se muestran en la Figura 3.

La fuerza T del muelle que actúa a través de la palanca de 40 mm. aplica un par de fuerza de T x 40 N-mm al casquillo. Asumiendo un coeficiente de fricción entre el casquillo y el alojamiento de 0,3, entonces esta fuerza es resistida por una fuerza de T^{1} de T x 0,3 que actúa a una distancia de 14 mm. De esta manera, la fuerza neta de retorno ejercida sobre el casquillo es de aproximadamente 36 x TN.mm., lo cual hace que el tornillo sin fin se trabe completamente con los flancos de los dientes de la rueda de engranaje. Esto se muestra en la Figura 4.

A continuación, asuma que se aplica una fuerza F a la rueda de engranaje, por ejemplo, a medida que la columna de dirección es girada por un conductor según se muestra en la Figura 4. Si esta fuerza es, digamos, de 42000 N-mm, se origina entonces una fuerza tangencial F^{1} de 890 N en el radio del ángulo de inclinación del círculo del engranaje (46 mm.). Esto dará como resultado una fuerza de separación del engranaje F^{11} de 890 x tan 140 = 222 N, resistida por una fuerza de deslizamiento friccional F^{11} entre los dientes de (1/cos 140 x seno 140 x 0,05) = 11 N (en donde 0,05 es el coeficiente de fricción entre un engranaje de plástico y un tornillo sin fin de acero, lubricado). De esta manera, la fuerza de separación actual F^{11} es 211 N.

La fuerza de reacción vertical en el diámetro exterior del casquillo excéntrico 301 es de aproximadamente 105,5 N, lo cual origina una fuerza de giro en el casquillo de 2 x 105,5 N = 211 N.mm y también una resistencia al giro debido a la fuerza friccional entre el casquillo 301 y el alojamiento 1 (= 105,5 x 0,3 \approx 33 N), la cual actúa en un radio de 14 mm., proporcionando un par de fuerza de resistencia de 33 x 14 \approx 460 N-mm. Este es mayor que el par de fuerza de giro sobre el casquillo 301 debido a las fuerzas de separación del engranaje y, por lo tanto, los dientes permanecen completamente trabados dado que el casquillo 301 no se mueve.

Dado que esta acción de auto-bloqueo inherente al casquillo excéntrico, la cual es debida a la gran diferencia existente entre el radio exterior del casquillo (14 mm.) y su excentricidad (2 mm.), entonces la proporción de la tensión del muelle no es directamente relevante para el comportamiento de auto-bloqueo.

Por lo tanto, podrá seleccionarse tomando en consideración otros factores: por ejemplo, qué proporción del par de fuerza de fricción del engranaje es aceptable como resultado de tener el acoplamiento soportado por muelle.

La relación entre la fuerza de conexión (acoplamiento) de endentación del engranaje y el efecto de la fricción sobre el engranaje se explica con la ayuda de la Figura 5.

Volviendo ahora a la Figura 5, si la fuerza de conexión BF es de 100 N, entonces las fuerzas de reacción laterales combinadas de R ocurrirán en los lados del diente, en donde:

R\equiv \frac{100}{tan^{o}\ x\ cos14^{o}} = 413\ N

La fuerza de deslizamiento será de 413 x 0,05 N actuando en un radio del ángulo de inclinación del tornillo sin fin de 7,6 mm., dando como resultado un par de fuerza de fricción del eje de tornillo sin fin de 157 N-mm. Según se ha observado en el eje del engranaje, este será equivalente a: 157 x 16,5/0,86, en donde 0,86 es el promedio del rendimiento del conjunto de engranaje.

es decir, el par de fuerza de fricción del lado del eje de salida debido a la conexión del tornillo sin fin dentro del engranaje por 100 N = 3012 N-mm \approx 3,0 N-m.

Si la fricción máxima aceptable es = 0,3 N-m., entonces la fuerza de conexión del engranaje es = 10 N como máximo

La fuerza en el casquillo = 5 N

El par de fuerza en el casquillo = 5 x 2 = 10 N-mm.

La fuerza requerida en el muelle:

\frac{10}{40}\ x\ \frac{1}{0,9*} = 0,28\ N

* permitiendo la fricción del casquillo

Esto es, más bien, una fuerza ligera de muelle.

En una segunda disposición mostrada en la Figura 6, se incrementa la excentricidad X del casquillo hasta 3 mm. y se reduce la longitud del brazo de palanca a 20 mm.(Véase la Figura 6).

Por lo tanto - para una fuerza de conexión del engranaje = 10 N,

para una fuerza en el casquillo = 5 N

Por lo tanto - par de fuerza en el casquillo = 5 x 3 = 15 N-mm.

Por lo tanto - par de fuerza neto soportado por muelle sobre el casquillo = 15 N-mm.

Si la fuerza del muelle es = T^{11}, entonces el par de fuerza neto = T^{11} x 20 - T^{11} x 0,3 x 14 \approx 16 T^{1} = 15

Por lo tanto: T \approx 1 N

Para comprobar que el efecto de la fuerza de separación del engranaje en 3 mm. del casquillo excéntrico sigue siendo cero debido al efecto de la fricción:

Reacción vertical en OD del casquillo

\approx 105,5 N

Par de fuerza de rotación en el casquillo

= 3 x 3105,5

\quad

= 316,5 N-mm.

Resistencia a la rotación

\approx 460 N-mm.

Por lo tanto, el casquillo todavía está asegurado.

Podrá comprenderse que la presente invención se refiere a un aparato para suprimir el juego libre y la holgura que están presentes entre un engranaje de tornillo sin fin y una rueda de engranaje en un sistema de dirección asistida de potencia eléctrica, proporcionando un movimiento radial de un extremo del eje de salida. La invención no está, de ninguna manera, limitada a las realizaciones exactas descritas aquí y se considera que varias alternativas al diseño de los conjuntos de soporte los cuales adquieren el movimiento radial del eje de salida, estarán comprendidas dentro del ámbito de la protección buscada.

Claims (17)

1. Un sistema de dirección de potencia eléctrica en el cual un motor eléctrico (4) está adaptado para aplicar un par de fuerza de asistencia a una columna de dirección en respuesta a una medida del par de fuerza aplicado a la columna de dirección por un conductor de un vehículo, y el motor actúa sobre la columna de dirección a través de un engranaje de tornillo sin fin (8) y de una rueda de engranaje (10), estando el engranaje de tornillo sin fin provisto sobre un eje de salida (6) del motor y, estando la rueda de engranaje provista sobre un eje de accionamiento (9), en el que el eje de salida (6) del motor el cual incorpora el engranaje de tornillo sin fin (8) está soportado dentro de un alojamiento (1) por, al menos, dos conjuntos de soportes (100, 200) que están separados axialmente a lo largo del eje de salida, el primero (100) de dichos conjuntos de soporte incluye un medio (101) para permitir el desplazamiento radial de un extremo del eje de salida con respecto a la rueda de engranaje, mientras que el otro conjunto de soporte (200) está adaptado para permitir el desplazamiento angular del eje de salida (6) con respecto al alojamiento (1), caracterizado porque el primer conjunto de soporte (100) comprende un conjunto de rodamiento (103) que está soportado en una abertura o receso proporcionado excéntricamente dentro del casquillo (101).

2. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la rueda de engranaje (10) comprende unos dientes, los cuales tienen una forma de diente de paso total o de medio paso, en el cual el radio del paso es sustancialmente mayor que el radio del tornillo sin fin.

3. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el cual el primero (100) de dichos conjuntos de soporte está adaptado para soportar el eje de salida sustancialmente en su extremo más alejado del motor eléctrico (4).

4. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el otro conjunto de soporte (200) soporta el eje de salida en un punto situado entre el conjunto del motor (4) y el engranaje de tornillo sin fin (8).

5. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el eje de salida del motor (6), el engranaje de tornillo sin fin (8) y la rueda de tornillo sin fin (10) en el eje de la columna de dirección, están todos proporcionados, al menos, parcialmente dentro de un alojamiento común único.

6. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el casquillo (101) está situado en una abertura o en un receso conformado en el alojamiento (1).

7. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el primer conjunto de soporte (100) se puede ajustar manualmente para facilitar el desplazamiento radial del eje de salida (6).

8. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual el casquillo (101) incorpora una porción brida (102) la cual está asegurada al alojamiento (1).

9. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la porción brida (102) está asegurada por uno o más pernos o tornillos (105), los cuales pasan a través de unas aberturas alargadas (106) conformadas en la brida.

10. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual el primer medio de soporte (100) está adaptado automáticamente para ajustarse durante su funcionamiento para desplazar radialmente el eje de salida (6).

11. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual el primer medio de soporte (100) incorpora un medio de ajuste automático que comprende un miembro elástico (304) el cual está adaptado para aplicar una carga entre el eje de salida y la rueda de tornillo sin fin a través del engranaje de tornillo sin fin.

12. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 11, en el cual la carga es de un valor fijo.

13. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual el miembro elástico (304) comprende un muelle de tensión o un muelle de compresión.

14. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual el miembro elástico está adaptado para ejercer una fuerza entre el alojamiento (1) y el casquillo (301) para hacer girar el casquillo.

15. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el otro conjunto de soporte (200) comprende una primera placa (201) y una segunda placa (202) que tienen un orificio completamente pasante a través del cual el eje de salida (6) pasa y un conjunto de rodamiento (203); y en el cual cada una de las placas tiene un par de salientes (210) separados diametralmente y enfrentados con el conjunto de rodamiento y, adaptados de manera que el conjunto de rodamiento esté asegurado en su porción central por los salientes.

16. Un conjunto de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 15, en el cual el conjunto de rodamiento (203) está asegurado sustancialmente sólo por la parte central de su tercera porción.

17. Un sistema de dirección de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 15, en el cual los salientes (210) se aseguran sobre un anillo guía exterior del conjunto de rodamiento.