ES2303657T3 - Mecanismo de rosca a bolas. - Google Patents
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Abstract
Mecanismo de rosca a bolas con una tuerca de husillo (1) dispuesta de forma giratoria sobre un husillo (2) de rodadura sobre bolas, entre la cual y el husillo (2) de rodadura sobre bolas ruedan bolas (3) en estrías (4, 5) de bolas, y con una rueda de accionamiento (20, 26) unida de manera solidaria en rotación con la tuerca (1) del husillo y destinada a accionar la tuerca (1) del husillo, pudiendo montarse la tuerca (1) del husillo en una carcasa (8) por medio de un cojinete, especialmente un rodamiento (7), presentando el cojinete un aro exterior (9, 23) que puede inmovilizarse en la carcasa (8), caracterizado porque el aro exterior (9, 23) de forma de L, visto en sección longitudinal, presenta un anillo (15, 29) que abraza a la tuerca (1) del husillo y que tiene una superficie de rodadura de cojinete (10, 11) formada en su perímetro interior, y una brida radial (16, 28) adyacente formando una sola pieza a un extremo axial del anillo (15, 29) pudiendo inmovilizarse la brida radial (16, 28) en la carcasa (8) y presentando la brida radial (28) un diámetro exterior que es mayor que el diámetro exterior de la rueda de accionamiento (24).
Description
Mecanismo de rosca a bolas.
La presente invención concierne a un mecanismo
de rosca a bolas. Los mecanismos de rosca a bolas son transmisiones
de rotación-translación que convierten un movimiento
rotativo en un movimiento de translación, o viceversa. Tales
mecanismos de rosca a bolas encuentran aplicación creciente también
en el sector de los vehículos automóviles. Por ejemplo, como parte
integrante de un sistema de asistencia para una dirección de
cremallera. En este caso, está previsto un accionamiento de motor
eléctrico en el que el mecanismo de rosca a bolas accionado por el
motor favorece un movimiento de translación de la cremallera.
Se ha dado a conocer por el documento DE 102 58
826 A1, por ejemplo, un dispositivo de accionamiento con un
mecanismo de rosca a cuerpos rodantes en cuya carcasa dividida en
dos partes transversalmente al eje de rotación está dispuesto un
rotor hueco que está montado de forma giratoria por medio de un
rodamiento. A través del rotor se extiende un husillo de rodadura
sobre bolas del mecanismo de rosca a cuerpos rodantes. El rodamiento
está previsto en la carcasa. El aro exterior del rodamiento está
provisto de dos estrías para bolas en su perímetro interior. En la
tuerca del husillo están formadas también estrías para bolas. Las
bolas ruedan en las estrías previstas para ellas en la tuerca del
husillo y en el aro exterior. En tales dispositivos de accionamiento
el rodamiento de la tuerca del husillo transmite grandes fuerzas
axiales. Como consecuencia, el aro exterior del rodamiento tiene
que estar asegurado contra un desplazamiento axial. En el presente
caso, esto se resuelve por medio de una medida constructiva en la
que un disco axial se aplica con un lado frontal tanto a la
superficie frontal del aro exterior como a una pared frontal de la
carcasa y con su otro lado frontal se aplica a un casquillo de
apoyo que va apoyado también en la carcasa. Por tanto, el montaje de
este mecanismo de rosca a bolas dentro de la carcasa es muy
complicado.
Otro mecanismo de rosca a bolas es conocido por
el documento US 2003/0192734 (incluye las características del
preámbulo de la reivindicación 1).
El problema de la presente invención consiste en
indicar un mecanismo de rosca a bolas según las características del
preámbulo de la reivindicación 1 que pueda montarse de manera
sencilla.
Según la invención, este problema se resuelve
por el hecho de que el aro exterior presenta un anillo que abraza a
la tuerca del husillo con una superficie de rodadura de cojinete
formada en su perímetro interior y una brida radial adyacente al
anillo, pudiendo inmovilizarse la brida radial en la carcasa. En el
mecanismo de rosca a bolas según la invención se ha reducido
considerablemente el número de partes necesarias para la
inmovilización axial. Tan sólo un único componente puede ser
suficiente según la invención para garantizar el afianzamiento axial
deseado del aro exterior.
Preferiblemente, el aro exterior está
configurado en forma de L, visto en sección longitudinal, uniéndose
la brida radial a un extremo axial del anillo. La brida radial y el
anillo pueden estar soldados una con otro. Sin embargo, es
conveniente y ventajoso que la brida radial esté conformada como una
sola pieza en el anillo. Esto se puede realizar de manera económica
por un procedimiento de conformación, especialmente por embutición
profunda en una pieza de chapa. La brida radial está dispuesta con
preferencia de manera que queda axialmente desplazada respecto de
la superficie de rodadura del cojinete. Esto puede ofrecer la
ventaja de que, si bien la brida radial está dispuesta en posición
axialmente contigua a la rueda de accionamiento, el anillo del aro
exterior con su superficie de rodadura del cojinete puede estar
dispuesto dentro de la rueda de accionamiento. Cuando se acciona,
por ejemplo, el mecanismo de rosca a bolas con ayuda de un mecanismo
de medio de tracción, se tiene que, por ejemplo, una correa dentada
abraza a una polea dentada que forma la rueda de accionamiento. La
componente de fuerza radial del mecanismo de medio de tracción
introducida de esta manera en la rueda de accionamiento puede ser
introducida ahora sin grandes palancas debido a la disposición
encajada de la rueda de accionamiento y del anillo del aro
exterior. Se reducen claramente los pares de vuelco.
Preferiblemente, la superficie de rodadura del cojinete está
dispuesta en un plano común con la componente de fuerza radial
proveniente del mecanismo de medio de tracción. En este caso, no se
originan en absoluto pares de vuelco.
Otro aspecto según la invención prevé que la
superficie radial presente un diámetro exterior que sea mayor que
el diámetro exterior de la rueda de accionamiento. Cuando, por
ejemplo, la carcasa está dividida transversalmente al eje del
husillo y presenta una abertura con un diámetro que está prevista
para recibir la rueda de accionamiento, la brida radial puede estar
dimensionada de tal manera que venga a aplicarse por el lado frontal
con su borde a una brida de la carcasa. Se puede asentar ahora, por
ejemplo, la otra mitad de la carcasa, quedando entonces sujeto este
borde de la brida radial entre estas dos mitades de la carcasa. Por
un lado, se asegura de esta manera que el aro exterior esté
impecablemente inmovilizado en dirección axial y, por tanto, lo esté
también la tuerca del husillo. Esto especialmente cuando el
rodamiento está formado por un cojinete radial rígido en el que las
bolas ruedan en estrías previstas para ellas en el aro exterior y en
la tuerca del husillo. Sin embargo, se asegura también con esta
disposición que no esté apoyada la zona de la brida radial que se
proyecta radialmente hacia dentro penetrando en la abertura de la
carcasa. Esta disposición constructiva puede aprovecharse ahora
adicionalmente, siempre que la brida radial esté construida de
manera que sea elásticamente deformable. En efecto, pueden ser
ahora posibles movimientos de inclinación del aro exterior alrededor
del eje del husillo. Los movimientos de inclinación pueden impedir,
por ejemplo, que el husillo de rodadura sobre bolas esté
arriostrado con respecto al rodamiento. Tales arriostramientos
pueden conducir al fallo del rodamiento. Sin embargo, tales
movimientos de inclinación pueden compensar también dilataciones
térmicas. Cuando, por ejemplo, se utiliza un mecanismo de rosca a
bolas según la invención como sistema de asistencia para la
dirección de cremallera de un vehículo automóvil, tales sistemas de
asistencia de dirección pueden estar expuestos a grandes
fluctuaciones de temperatura que pueden alcanzar perfectamente
diferencias de temperaturas de 100 grados. Las dilataciones
térmicas que se presentan a esta diferencia de temperatura pueden
compensarse impecablemente según la invención por medio de una
brida radial construida de manera que sea adecuadamente deformable,
sin que sean necesarios componentes adicionales.
La transmisión de sonido estructural puede
conducir a una formación de ruidos que es percibida como molesta,
por ejemplo, por el conductor de un vehículo automóvil. Fuente de
ruidos puede ser, por ejemplo, el mecanismo de rosca a bolas. Un
perfeccionamiento según la invención prevé inmovilizar la brida
radial en la carcasa con intercalación de un elemento atenuador del
sonido estructural, sin que tenga lugar un contacto metálico entre
la brida radial y la carcasa. Por ejemplo, la brida radial puede
estar provista de taladros en los que esté dispuesto el elemento
atenuador del sonido corporal en una forma segura contra su pérdida.
Este elemento atenuador del sonido estructural puede sobresalir
frontalmente de la brida radial hacia ambos lados. Cuando ahora,
como se describe, la brida radial está sujeta entre dos componentes,
no son las superficies frontales de la brida radial, sino, por el
contrario, las zonas sobresalientes del elemento atenuador del
sonido estructural las que vienen a aplicarse a estos dos
componentes, por ejemplo mitades de una carcasa. De esta manera, se
asegura, por un lado, que la brida radial esté impecablemente
inmovilizada, y al mismo tiempo se impide un contacto metálico
directo de la brida radial con la carcasa.
A continuación, se explica la invención con más
detalle ayudándose de tres ejemplos de realización representados en
un total de cinco figuras. Muestran:
La figura 1, una sección longitudinal a través
de un mecanismo de rosca a bolas según la invención,
La figura 2, una vista en planta axial del
mecanismo de rosca a bolas según la figura 1,
La figura 3, un sistema de asistencia para la
dirección de cremallera de un vehículo automóvil con un mecanismo
de rosca a bolas de la invención según la figura 1,
La figura 4, una sección longitudinal parcial a
través de otro mecanismo de rosca a bolas según la invención y
La figura 5, otra sección longitudinal parcial a
través de un mecanismo de rosca a bolas según la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
En el mecanismo de rosca a bolas de la invención
según las figuras 1 y 2 una tuerca de husillo 1 está apoyada de
manera giratoria a través de bolas 3 sobre un husillo 2 de rodadura
sobre bolas. De manera conocida, las bolas 3 ruedan dentro de
canales de bolas continuos 4. Las bolas 3 ruedan en estrías 5, 6 de
bolas de la tuerca 1 y del husillo 2 de rodadura sobre bolas.
La tuerca 1 del husillo está montada axial y
radialmente en una carcasa 8 por medio de un rodamiento 7, estando
únicamente insinuada la carcasa 8 en la figura 1. Esta carcasa 8
abraza al mecanismo de rosca a bolas completo, tal como se describe
aún más adelante en otros ejemplos de realización.
El rodamiento 7 comprende un aro exterior 9 que
abraza a la tuerca 1 del husillo. El aro exterior 9 y la tuerca 1
del husillo están provistos, en superficies periféricas vueltas una
hacia otra, de unas superficies de rodadura de cojinete 10, 11 que
en el presente caso están realizadas en forma de estrías 12, 13 de
bolas conformadas como una sola pieza en la tuerca 1 del husillo y
en el aro exterior 9. Por consiguiente, el rodamiento 7 forma un
cojinete radial rígido 14.
El aro exterior 9 está configurado
aproximadamente en forma de L, visto en sección longitudinal. El aro
exterior 9 comprende un anillo 15 que abraza a la tuerca 1 del
husillo y que está dispuesto coaxialmente al eje del husillo.
Además, el aro exterior 9 comprende una brida radial 16 que se
extiende radialmente hacia fuera en dirección sustancialmente
transversal al eje del husillo. El anillo y la brida radial están
unidos uno con otra formando una sola pieza. Este aro exterior 9 se
ha formado en chapa por el procedimiento de embutición profunda. La
brida radial 16 presenta varios taladros roscados 17 dispuestos a lo
largo del perímetro y una escotadura 18 de forma cóncava para el
establecimiento impecable de la posición de giro del aro exterior 9
dentro de la carcasa 8. Los taladros roscados 17 están dispuestos en
un borde radialmente exterior 19 de la brida radial 16. La carcasa
8 está provista de aberturas de paso, no representadas aquí con
detalle, para la introducción de tornillos roscados, no
representados tampoco, para atornillar la brida radial 16 con la
carcasa 8. Se asegura de esta manera que el cojinete radial rígido
14 y, por tanto, la tuerca 1 del husillo estén apoyados axial y
radialmente en la carcasa 8.
Sobre la tuerca 1 del husillo está dispuesta una
rueda de accionamiento 20 de una manera solidaria en rotación. Esta
rueda de accionamiento 20 está formada en el presente caso por una
polea dentada 21. La polea dentada 21 está abrazada por una correa
dentada, no representada aquí, que está prevista para accionar la
tuerca 1 del husillo.
La figura 3 muestra un mecanismo de asistencia
para la dirección de cremallera de un vehículo automóvil. Una
cremallera 22 está formada en prolongación axial como un husillo 2
de rodadura sobre bolas. Sobre el husillo 2 de rodadura sobre bolas
está dispuesto el mecanismo de rosca a bolas anteriormente
descrito.
El mecanismo de rosca a bolas según la invención
ilustrado en la figura 4 se diferencia del mecanismo de rosca a
bolas descrito en relación con las figuras 1 a 3 por un aro exterior
modificado 23 y una disposición diferente del cojinete radial
rígido 14, estando instalada una rueda de accionamiento 24
modificada.
La rueda de accionamiento 24 comprende una
corona de accionamiento 25 a la que abraza una correa dentada no
ilustrada aquí. Esta corona de accionamiento 25 está unida, a través
de una brida 27, con un cubo de accionamiento 26 dispuesto de
manera solidaria en rotación sobre la tuerca 1 del husillo. El cubo
de accionamiento 26 y la corona de accionamiento 25 quedan
enrasados en una dirección axial. Hacia la otra dirección axial, la
corona de accionamiento 25 sobresale claramente del cubo de
accionamiento 26. Dentro de esta zona sobresaliente está dispuesto
el cojinete radial rígido 14.
El aro exterior 23 se ha fabricado en chapa por
el procedimiento de embutición profunda y tiene también forma de L,
visto en sección longitudinal. Una brida radial 28 está inmovilizada
en la carcasa 8. Un anillo 29 conformado como una sola pieza en la
brida radial 28 abraza a la tuerca 1 del husillo y está provisto de
la estría 12 de bolas en su perímetro exterior. La brida radial 28
está sujeta con su borde radialmente exterior 30 entre dos mitades
de la carcasa 8. Se asegura de esta manera que el cojinete radial
rígido 14 y, por tanto, la tuerca 1 del husillo estén axial y
radialmente inmovilizados. Puede apreciarse en la figura 4 que las
mitades de la carcasa presentan superficies de sujeción 31, 32
entre las cuales está sujeto el borde 30. En el presente caso, la
brida radial 28 es deformable elásticamente en grado suficiente para
que, por ejemplo, se puedan compensar dilataciones térmicas por
medio de una desviación elástica correspondiente de la brida radial
28.
Se puede apreciar también en la figura 4 que el
diámetro exterior de la brida radial 28 es mayor que el diámetro
exterior de la rueda de accionamiento 24. Se hace posible así de
manera ventajosa que el mecanismo de rosca a bolas pueda
introducirse en una mitad de la carcasa hasta que la brida radial 28
venga a aplicarse con su borde 30 a la superficie de sujeción 32 de
la mitad de la carcasa 8. Se puede asentar ahora la segunda mitad
de la carcasa 8, siendo presionada la superficie de sujeción 31
contra el borde 30 de la brida radial 28.
El mecanismo de rosca a bolas según la invención
ilustrado en la figura 5 se diferencia del representado en la
figura 4 únicamente porque se ha evitado mediante medidas
constructivas un contacto metálico directo entre el aro exterior 23
y la carcasa 8. Esto se consigue en el presente caso debido a que en
varios sitios distribuidos por el perímetro están fijados a la
brida radial 28 unos elementos 33 atenuadores del sonido estructural
que vienen a aplicarse a las superficies de sujeción 31, 32 de las
mitades de la carcasa 8. En el presente caso, el elemento 33
atenuador del sonido estructural está formado por insertos de goma
34 que están introducidos en taladros 35 de la brida radial 28.
Cuando no está sujeta la brida radial 28, estos insertos de goma 34
sobresalen de la brida radial 28 hacia los dos lados frontales de
ésta. Mientras que estos insertos de goma 34 impiden el contacto
metálico directo en direcciones axiales, un anillo de goma 36 cuida
en dirección radial de que la brida radial 28 no esté en contacto
metálico directo con la carcasa 8. El anillo de goma 36 está
instalado en una ranura anular 37 de la carcasa 8. La brida radial
28 viene a aplicarse con su superficie periférica al anillo de goma
36.
Los dos mecanismos de rosca a bolas según la
invención ilustrados en las figuras 4 y 5 presentan la ventaja de
que el plano de actuación de una componente de fuerza radial que se
transmita de la correa no representada a la rueda de accionamiento
24 está dispuesto a una distancia axial solamente pequeña del
cojinete radial rígido 14. Esto significa que se han reducido los
pares de vuelco actuantes sobre el cojinete radial rígido 14. La
reducción del par de vuelco resulta posible gracias a la
configuración según la invención del aro exterior 23 del cojinete
radial rígido 14.
- 1
- Tuerca de sujeción
- 2
- Husillo de rodadura sobre bolas
- 3
- Bola
- 4
- Canal de bolas
- 5
- Estría de bolas
- 6
- Estría de bolas
- 7
- Rodamiento
- 8
- Carcasa
- 9
- Aro exterior
- 10
- Superficie de rodadura de cojinete
- 11
- Superficie de rodadura de cojinete
- 12
- Estría de bolas
- 13
- Estría de bolas
- 14
- Cojinete radial rígido
- 14a
- Bola
- 15
- Anillo
- 16
- Brida radial
- 17
- Taladro roscado
- 18
- Escotadura
- 19
- Borde
- 20
- Rueda de accionamiento
- 21
- Polea dentada
- 22
- Cremallera
- 23
- Aro exterior
- 24
- Rueda de accionamiento
- 25
- Corona de accionamiento
- 26
- Cubo de accionamiento
- 27
- Brida
- 28
- Brida radial
- 29
- Anillo
- 30
- Borde
- 31
- Superficie de banda
- 32
- Superficie de banda
- 33
- Elemento atenuador de sonido estructural I
- 34
- Inserto de goma
- 35
- Taladro
- 36
- Anillo de goma
- 37
- Ranura anular.
Claims (8)
1. Mecanismo de rosca a bolas con una tuerca de
husillo (1) dispuesta de forma giratoria sobre un husillo (2) de
rodadura sobre bolas, entre la cual y el husillo (2) de rodadura
sobre bolas ruedan bolas (3) en estrías (4, 5) de bolas, y con una
rueda de accionamiento (20, 26) unida de manera solidaria en
rotación con la tuerca (1) del husillo y destinada a accionar la
tuerca (1) del husillo, pudiendo montarse la tuerca (1) del husillo
en una carcasa (8) por medio de un cojinete, especialmente un
rodamiento (7), presentando el cojinete un aro exterior (9, 23) que
puede inmovilizarse en la carcasa (8), caracterizado porque
el aro exterior (9, 23) de forma de L, visto en sección
longitudinal, presenta un anillo (15, 29) que abraza a la tuerca (1)
del husillo y que tiene una superficie de rodadura de cojinete (10,
11) formada en su perímetro interior, y una brida radial (16, 28)
adyacente formando una sola pieza a un extremo axial del anillo (15,
29) pudiendo inmovilizarse la brida radial (16, 28) en la carcasa
(8) y presentando la brida radial (28) un diámetro exterior que es
mayor que el diámetro exterior de la rueda de accionamiento
(24).
2. Mecanismo de rosca a bolas según la
reivindicación 1, en el que el aro exterior (9, 23) se ha formado
en chapa por un procedimiento de conformación, especialmente por
embutición profunda.
3. Mecanismo de rosca a bolas según la
reivindicación 1, en el que la brida radial (16, 28) está dispuesta
en posición axialmente decalada con respecto a la superficie de
rodadura (10, 11) del cojinete.
4. Mecanismo de rosca a bolas según la
reivindicación 1, en el que la superficie de rodadura (10, 11) del
cojinete está dispuesta axialmente dentro de la rueda de
accionamiento (26).
5. Mecanismo de rosca a bolas según la
reivindicación 4, en el que una fuerza actuante sobre la rueda de
accionamiento está dispuesta en un plano común con la superficie de
rodadura del cojinete.
6. Mecanismo de rosca a bolas según la
reivindicación 1, en el que la tuerca (1) del husillo está provista,
en su perímetro exterior, de una superficie de rodadura de cojinete
(11) conformada como una sola pieza que coopera con la superficie
de rodadura de cojinete (10) del aro exterior (9), preferiblemente
con intercalación de cuerpos rodantes que ruedan en las superficies
de rodadura (10, 11) del cojinete.
7. Mecanismo de rosca a bolas según la
reivindicación 1, en el que la brida radial (28) está realizada con
una construcción elásticamente deformable tal que, estando sujeto el
borde (30) de la brida radial (28), son posibles movimientos de
inclinación del aro exterior (23) alrededor del eje del husillo.
8. Mecanismo de rosca a bolas según la
reivindicación 1, en el que la brida radial (28) se puede
inmovilizar en la carcasa (8) con intercalación de un elemento (33)
atenuador del sonido estructural, sin contacto metálico de la brida
radial (28) con la carcasa (8).
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