ES2295377T5 - Unidad de engranaje-accionamiento con detección del número de revoluciones. - Google Patents
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Abstract
Unidad de engranaje-accionamiento (10), en especial para uso en vehículos de motor, con una rueda de accionamiento (16) que engrana con una rueda de salida (22), caracterizada porque una rueda de sensores (26) con un transmisor de posición (36), que coopera con un sensor (42) para detectar el número de revoluciones o la velocidad de rotación, engrana con la rueda de accionamiento (16) o la rueda de salida (22), en donde el transmisor de posición (36) está dispuesto en un lado frontal (34) axial libre de la rueda de sensores (26).
Description
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Estado de la técnica
La invención se refiere a una unidad de engranaje-accionamiento con detección del número de revoluciones, en especial para uso en vehículos de motor según el género de las reivindicaciones independientes.
Con el documento EP 0 865 148 A1 se ha dado a conocer una unidad de motor-reductor-accionamiento para graduar piezas de equipamiento de vehículos de motor con un motor de conmutador. Con ello una carcasa de motor fundamentalmente en forma de cubeta contiene un inducido de motor con un eje de inducido, alargado hacia fuera de la carcasa de motor. Entre la carcasa de motor y la carcasa de reductor el eje de inducido de monta con un cojinete de cazoleta. Entre el inducido de motor y el cojinete de cazoleta está dispuesto sobre el eje de inducido un colector y un imán anular. El imán anular está magnetizado en su perímetro exterior alternativamente en dirección norte y sur. El campo magnético variable es detectado por dos sensores Hall dispuestos alternados 90º uno con respecto al otro y es valorado por una electrónica de control, dispuesta sobre una pletina electrónica. Con ello la pletina electrónica penetra en la carcasa de motor hasta muy cerca del imán anular. Esta disposición de la pletina electrónica dentro de la carcasa de motor o en la región del portaescobillas es muy farragosa e inflexible. Aparte de esto, el chispeo entre escobillas provoca perturbaciones en el sistema sensorial del número de revoluciones.
El documento DE 198 54 038 A1 hace patente un mecanismo de graduación, en el que sobre un eje de inducido del motor de accionamiento está dispuesto un imán anular para detectar el número de revoluciones. El imán anular está dispuesto de forma axialmente móvil sobre el eje de inducido, para detectar también fuerzas de aceleración en la dirección longitudinal del eje de inducido.
El documento US 5,636,071 muestra un engranaje reductor de un espejo retrovisor graduable eléctricamente, en el que el par de giro de un motor eléctrico se transmite a un elemento de acoplamiento a través de varios escalones de engranaje.
Los documentos DE 19 749 009 A1, DE 3 426 988 A1, EP 0 932 025 A1 y DE 19 743 129 A1 muestran unidades de engranaje accionadas por motor, en las que una rueda de sensores con transmisor de posición magnético coopera con una rueda de engranaje.
Ventajas de la invención
El dispositivo conforme a la invención con las particularidades de las reivindicaciones independientes tiene la ventaja de que el sistema sensorial del número de revoluciones puede disponerse completamente por fuera de la carcasa de motor. Por medio de esto puede prescindirse de la considerable complejidad constructiva de disponer la pletina electrónica con los sensores que se encuentran encima dentro de la carcasa de motor. Mediante la disposición de la pletina electrónica en la región de la carcasa de engranaje, los formatos de la pletina electrónica pueden estar ejecutados más pequeños y sencillos. Aparte de esto, la cámara de engranaje puede obtenerse ventajosamente más sencilla con relación a la cámara de colector, ya que la pletina electrónica ya no penetra en la cámara de colector.
Mediante la libre elección de disponer la rueda de sensores en un punto adecuado sobre la rueda de accionamiento
o salida, puede adaptarse la posición espacial del sistema sensorial óptimamente a la respectiva carcasa de la unidad de engranaje-accionamiento. Mediante la separación espacial del colector se impiden influencias perturbadoras de éste sobre el sistema sensorial. El posicionamiento libremente elegible de la rueda de sensores a lo largo de la rueda de accionamiento o salida permite un aprovechamiento del espacio y una configuración ideales de la unidad de engranaje-accionamiento. Al prescindir del imán anular se reduce la longitud constructiva del eje de inducido, y con ello también se reduce toda la unidad de engranaje-accionamiento. Esto tiene una importancia especial en su aplicación para graduar el asiento o en el caso de un techo corredizo, ya que aquí está limitado el espacio constructivo disponible.
La rueda de accionamiento está ejecutada como un tornillo sinfín dispuesto sobre el eje de inducido. La rueda de sensores ejecutada como rueda de tornillo sinfín puede engranar después directamente con el tornillo sinfín. Según la sensibilidad deseada del sistema sensorial del número de revoluciones puede elegirse con ello, de forma correspondiente, la multiplicación con respecto a la rueda de sensores (número de dientes). Si la rueda de sensores engrana con el tornillo sinfín en el lado opuesto a la rueda de tornillo sinfín, el eje de inducido es apuntalado adicionalmente en este punto. La rueda de sensores está dispuesta en el lado del tornillo sinfín opuesto a la rueda de accionamiento, porque por medio de esto la rueda de sensores apuntala simultáneamente el eje de inducido. El eje de inducido se monta usualmente de forma fija en la cubeta polar y en la región de transferencia entre la carcasa de motor y la carcasa de engranaje, por ejemplo mediante cojinetes de cazoleta. El extremo libre del eje de inducido
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en la carcasa de engranaje se apuntala por ejemplo mediante un pivote, para impedir que se desvíe el eje de inducido si se produce un mayor momento de carga. La conformación de un pivote de este tipo es por un lado relativamente complicada, y por otro lado un pivotamiento de este tipo conduce casi siempre a vibraciones con un desarrollo indeseado de ruidos. Debido a que el dentado del tornillo sinfín está confeccionado con mucha precisión en la región de engrane de la rueda de salida, la disposición de la rueda de sensores como rueda dentada de apoyo produce en el lado opuesto un pivotamiento muy exacto y con pocos ruidos. Por medio de esto se garantiza un engrane mutuo sin fallos del dentado con el tornillo sinfín y la rueda de salida y se evita con seguridad un daño al dentado o incluso un salto del mismo.
Mediante las particularidades mencionadas en las reivindicaciones subordinadas son posibles perfeccionamientos ventajosos del dispositivo según las reivindicaciones 1 y 2.
Es ventajoso el uso de un imán como transmisor de posición, ya que éste puede aplicarse de forma sencilla a la rueda de sensores, o la rueda de sensores presenta material que puede magnetizarse fácilmente. Con ello es especialmente favorable un imán bipolar, aunque también puede producirse sin problemas una disposición multipolar para aumentar la resolución de la medición del número de revoluciones. Evidentemente se prefiere la aplicación/magnetización de un imán bipolar, claramente más económica que la producción de un imán anular.
Si el transmisor de posición está dispuesto en el lado frontal libre de la rueda de sensores, esto permite una mayor flexibilidad a la hora de disponer los correspondientes sistemas sensoriales. Con independencia de si se utilizan sensores inductivos, ópticos o magnéticos estos no están limitados a una disposición radial – como en los imanes anulares sobre el eje de inducido, sino que los sensores pueden disponerse directamente a lo largo del lado frontal libre de la rueda de sensores, con lo que se dispone de bastante más espacio constructivo para los sensores.
Especialmente económica y sencilla en su manipulación es la utilización de sensores Hall, que pueden disponerse tanto radialmente como en plano con respecto a la rueda de sensores. Esta ejecución es especialmente ventajosa para aplicaciones en las que no es necesaria una detección de alta resolución del número de revoluciones (sistemas incrementales).
Para utilizarse en sistemas de medición de ángulo absoluto de alta precisión es especialmente ventajoso el uso de elementos resistivos magnéticamente (GMR, AMR) como sensores. Con relación al sistema de imán anular incremental, en el que el sensor sólo puede detectar un cambio de la polaridad, el elemento magnéticamente resistivo mide directamente la orientación del campo magnético, por ejemplo un dipolo magnético. Por medio de esto se alcanza una resolución bastante mayor, lo que permite por ejemplo para recorridos de graduación con elevados requisitos de precisión unas graduaciones más exactas. Para recorridos de graduación mayores se registran incrementalmente todas las revoluciones de la rueda de sensores y se detecta de forma absoluta la división de una revolución de la rueda de sensores. El elemento magnéticamente resistivo (GMR, AMR) puede disponerse con ello de forma favorablemente plana con respecto al lado frontal de la rueda de sensores, que presenta al menos un dipolo magnético.
Es especialmente ventajoso que el sistema sensorial presente un dispositivo, con el que puede elegirse libremente la división angular de una revolución de la rueda de sensores. De este modo puede ajustarse a voluntad, con una estructura, el número de los flancos que entrega el sistema sensorial durante una revolución de la rueda de sensores. La división variable del ángulo de giro puede materializarse, a causa de la medición absoluta del ángulo de giro, mediante conexión electrónica o mediante software. Esto permite una adaptación óptima de la resolución de la medición del número de revoluciones al caso aplicativo concreto y también puede variarse durante el funcionamiento.
Es favorable que el eje de la rueda de sensores se incorpore, para su pivotamiento, directamente a la carcasa de engranaje. Esto hace posible un montaje sencillo con pocas piezas constructivas adicionales. Las fuerzas de cojinete que se producen se evacuan de forma ventajosa directamente sobre la carcasa de engranaje.
Por medio de que en la carcasa de motor no se ha dispuesto ningún tipo de sistema sensorial y la pletina electrónica no penetra en la carcasa de motor, ésta puede obturarse de forma sencilla y eficaz con respecto a la carcasa de engranaje, para impedir que entre grasa en la cámara de colector. Por medio de esto se evita una obturación complicada y crítica para el proceso de la pletina electrónica con respecto a la carcasa de motor. La pletina electrónica puede encontrarse aquí por completo dentro de la carcasa de engranaje o de una carcasa de electrónica y presentar un formato más pequeño y sencillo.
Dibujo
En el dibujo se ha representado un dispositivo para comprender la invención y un ejemplo de ejecución de un dispositivo conforme a la invención, y se explica con más detalle en la siguiente descripción. Aquí muestran:
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la figura 1, una representación esquemática de un dispositivo para comprender la invención,
la figura 2, un corte según la línea II-II en la figura 1,
la figura 3, una representación esquemática de un ejemplo de ejecución conforme a la invención en corte y
la figura 4 un corte según la línea IV-IV en la figura 3.
Descripción
El dispositivo representado en las figuras 1 y 2 presenta un motor eléctrico 12 con un eje de inducido 14, sobre el que está dispuesto como rueda de salida 16 de forma solidaria en rotación un tornillo sinfín 18. El tornillo sinfín 18 engrana con una rueda de salida 22 conformada como rueda de tornillo sinfín 20. Sobre la rueda de tornillo sinfín 20 está conformado de forma solidaria en rotación un piñón de salida 24, sobre el cual puede tomarse un par de giro. Para detectar el número de revoluciones del motor – o la velocidad de rotación – una rueda de sensores 26 engrana con la rueda de tornillo sinfín 20 a través de un dentado 28. Tanto la rueda de tornillo sinfín 20 como la rueda de sensores 26 rotan sobre dos ejes (eje de rueda de tornillo sinfín 30, eje de rueda de sensores 32), que en cada caso están dispuestos de forma solidaria en rotación en una carcasa 52 no representada con más detalle de la unidad de engranaje-accionamiento 10. La figura 2 muestra un corte a través de una rueda de sensores 26, en donde su eje 32 está fijado en la carcasa 52 no mostrada con más detalle (arriba en la figura 2). La rueda de sensores 26 presenta un lado frontal libre 34, en el que está magnetizado como transmisor de posición 36 un dipolo magnético 38. Justo enfrente del transmisor de posición 36 está dispuesto sobre la pletina 40 un sensor 42, que en este ejemplo de ejecución está ejecutado como elemento magnéticamente resistivo (GMR, AXR) 44. El sensor 42 está unido a un dispositivo de valoración 46 sobre la pletina 40, que entrega como señal de salida de la detección del número de revoluciones una secuencia de flancos de señal. El elemento magnéticamente resistivo (GMR, AXR) 44, al contrario que un sensor Hall 43, no sólo puede detectar el cambio de polaridad de un campo magnético sino medir el ángulo de giro absoluto del dipolo magnético 38 rotatorio. La resolución de la señal del número de revoluciones puede ajustarse a voluntad por medio de que la división angular de la rueda de sensores 26, es decir el número de flancos de señal por revolución, se ajusta mediante el dispositivo de valoración 46. Esto puede ejecutarse dentro del dispositivo de valoración 46, tanto por hardware mediante circuitos de conmutación electrónicos como por software. Al contrario que la detección usual del número de revoluciones mediante sensores Hall 43 y un imán anular 37 dispuesto sobre el eje de inducido 14, con el que la sensibilidad sólo puede modificarse mediante el número de la división de polos del imán anular 37, en el ejemplo de ejecución conforme a la invención puede modificarse la sensibilidad de la detección del número de revoluciones incluso en funcionamiento. Esto permite una adaptación muy sencilla de la unidad de engranaje-accionamiento 10 a la respectiva aplicación.
Las figuras 3 y 4 muestran un ejemplo de ejecución de una unidad de engranaje-accionamiento 10 conforme a la invención, en la que la rueda de sensores 26 sirve para apuntalar el eje de inducido 14. La unidad de engranajeaccionamiento 10 presenta un motor 12 con un colector 13 y una carcasa de motor 50 que circunda el mismo, la cual comprende aparte del engranaje también el sistema sensorial completo. El eje de inducido 14 está montado fijamente, por un lado en un cojinete de inducido 48 sobre el suelo de la carcasa de motor 50, así como en un rodamiento de bolas 54 en la región entre la carcasa de motor 50 y la carcasa de engranaje 52. El extremo libre 56 del eje de inducido 14 se monta al menos radialmente, además de esto, mediante la disposición opuesta de la rueda de sensores 26 y de la rueda de tornillo sinfín 20. Mediante esta disposición se garantiza que el eje de inducido 14 no pueda salirse radialmente del engrane dentado 58 de la rueda de tornillo sinfín 20. Esto es especialmente aplicable al caso en el que la rueda de tornillo sinfín 20 se detiene abruptamente, o ésta se deforma ligeramente. Aquí se impide un daño a la rueda de tornillo sinfín 20 o un salto del engrane dentado 58. En la figura 4 se ha representado a trazos una pletina electrónica 40, sobre la cual está dispuesto enfrente del lado frontal 34 de la rueda de sensores 26 un sensor Hall 43 como sensor 42. La rueda de sensores 42 está fabricada aquí como pieza inyectada de material sintético de plastoferrita (al menos en parte), que se magnetiza formando un imán anular 37 multipolar. El sensor Hall 43 dispuesto espacialmente muy cerca de este imán anular 37 detecta incrementalmente el cambio de polaridad del imán anular 37. La resolución de la detección del número de revoluciones viene dada de este modo también por el número de pares de polos del imán anular 37 y por el número de dientes de la rueda de sensores 26.
Como variación del ejemplo de ejecución también la rueda de salida 22 presenta un transmisor de posición 36, que aquí está conformado como dipolo magnético 38 sencillo en el lado frontal de la rueda de salida 22. De este modo también la rueda de salida 22 asume la función de una rueda de sensor 26, ya que sobre la pletina 40 también está dispuesto un sensor 42 que detecta el giro del dipolo magnético 38. Esto puede reconocerse visualmente en la figura
3. En la figura 4 puede verse que todo el sistema sensorial está situado dentro de la carcasa de engranaje 52. Por medio de esto no es necesario que la pletina 40 se extienda en la carcasa de motor 50 hacia el colector 13, como era normalmente el caso en las unidades de engranaje-accionamiento 10 actuales con detección del número de revoluciones. Por ello la carcasa de engranaje 52 está obturada de forma limpia con respecto a la carcasa de motor 50, con lo que se impide la entrada de grasa lubricante del engranaje en la carcasa de motor 50.
En variaciones adicionales de los ejemplos de ejecución puede variarse la posición exacta de la rueda de sensores 26 a lo largo de la rueda de accionamiento 16 o de la rueda de salida 22, de tal modo que se materializan diferentes formas constructivas del motor con un aprovechamiento óptimo del espacio. También puede elegirse de forma correspondiente el número de dientes de la rueda de sensores 26 para adaptar el sistema sensorial a los requisitos correspondientes. También la ejecución de la rueda de accionamiento 22 como rueda de sensores 26 u otras combinaciones de particularidades aisladas conforme a la invención son ejemplos de ejecución adicionales de la invención.
Claims (7)
- REIVINDICACIONES1. Unidad de engranaje-accionamiento (10), en especial para uso en vehículos de motor, con una rueda de accionamiento (16) que engrana con una rueda de salida (22), caracterizada porque una rueda de sensores (26) con un transmisor de posición (36), que coopera con un sensor (42) para detectar el número de revoluciones o la 5 velocidad de rotación, engrana con la rueda de accionamiento (16) o la rueda de salida (22), en donde el transmisor de posición (36) está dispuesto en un lado frontal (34) axial libre de la rueda de sensores (26),en donde la rueda de accionamiento (16) está configurada como un tornillo sinfín (18) dispuesto sobre un eje de inducido (14) de un motor eléctrico (12) y la rueda de sensores (26) está configurada como rueda de tornillo sinfín, y la rueda de sensores (26) está configurada como apoyo de eje de inducido y engrana en el lado de la rueda de accionamiento (16) opuesto a10 la rueda de salida (22).
- 2. Unidad de engranaje-accionamiento (10) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la rueda de sensores (26) presenta, como transmisor de posición (36), al menos un imán bipolar (38) o al menos un material magnetizable bipolar, en especial plastoferrita.
- 3. Unidad de engranaje-accionamiento (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el 15 sensor (42) es un sensor Hall (43).
- 4.-Unidad de engranaje-accionamiento (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el sensor (42) es un elemento resistivo (44) magnético.
- 5. Unidad de engranaje-accionamiento (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque elsensor (42) genera un flanco de señal y presenta un dispositivo (46), con el que puede elegirse libremente el número 20 de los flancos de señal que genera el sensor (42) durante una revolución de la rueda de sensores.
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- 6.
- Unidad de engranaje-accionamiento (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unidad de engranaje-accionamiento (10) presenta una carcasa de engranaje (52) y la rueda de sensores (26) está dispuesta sobre un eje (32), que está incorporado directamente a la pared de la carcasa de engranaje (52).
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- 7.
- Unidad de engranaje-accionamiento (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
25 unidad de engranaje-accionamiento (10) presenta una carcasa de motor (50) que abraza un motor eléctrico (12) incluyendo un colector (13) y la rueda de sensores (26) y el sensor (42) están dispuestos en la carcasa de engranaje (52), que está obturada con respecto a la carcasa de motor (50).
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