ES2308438T3 - Direccion asistida electrica con juego ajustable de engranajes. - Google Patents

Direccion asistida electrica con juego ajustable de engranajes. Download PDF

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Abstract

Dirección asistida eléctrica para vehículos de motor con un servomotor eléctrico (20) que acciona un tornillo sin fin (21) dispuesto sobre un primer árbol (26), así como con una rueda (23) de tornillo sin fin dispuesta sobre un segundo árbol (25) que engrana con el tornillo sin fin (21), interactuando la rueda (23) de tornillo sin fin con un árbol de entrada de un engranaje de dirección y estando montados de manera giratoria el primer árbol (26) y el segundo árbol (25) en una carcasa común (27) de engranaje en cojinetes (1, 22, 24), caracterizada porque al menos uno de los cojinetes (1, 22, 24) es un cojinete (1) de rodamiento con un anillo externo excéntrico (2).

Description

Dirección asistida eléctrica con juego ajustable de engranajes.
La presente invención se refiere a una dirección asistida eléctrica para vehículo de motor con las características del preámbulo de la reivindicación 1.
Del documento DE10123619A1 se conoce una dirección asistida eléctrica con las características del preámbulo de la reivindicación 1. La dirección asistida conocida presenta un servomotor que acciona directamente un tornillo sin fin. El tornillo sin fin está engranado continuamente con una rueda de tornillo sin fin, unida a su vez de manera resistente al giro con el árbol de entrada de un engranaje de dirección. El árbol de entrada del engranaje de dirección es en este caso un piñón de dirección que engrana con una cremallera.
En el documento DE10234596B3 se describe otra dirección conocida. En este caso, un servomotor eléctrico acciona también directamente un tornillo sin fin que engrana con una rueda de tornillo sin fin. La rueda de tornillo sin fin está fijada aquí sobre el árbol de entrada de un engranaje de dirección, configurado como dirección de bolas circulantes.
Las direcciones tienen en común que el árbol motor y, con éste, el tornillo sin fin, por una parte, y la rueda de tornillo sin fin y, con ésta, el árbol de entrada del verdadero engranaje de dirección, están montados en una carcasa común, así como orientados en ángulo recto entre sí. El montaje se realiza en cojinetes de bolas.
Durante el funcionamiento de este tipo de dirección asistida sucede regularmente que en caso de una marcha en línea recta, casi libre de fuerzas, la dirección oscila en un punto central. En esta posición se producen dos efectos posibles, por una parte, un cambio frecuente de la dirección de giro del motor eléctrico y, por la otra parte, un contacto variable de la rueda de tornillo sin fin en uno u otro flanco de diente del tornillo sin fin, si el cambio de la dirección de giro del motor eléctrico está amortiguado electrónicamente.
En ambos casos, un pequeño juego existente eventualmente entre el tornillo sin fin y la rueda de tornillo sin fin genera ruidos no deseados.
No está prevista una compensación del juego entre los dos elementos que engranan entre sí, ya que los asientos de los cojinetes en la carcasa común fijan exactamente la posición de los ejes de giro de ambos elementos que engranan entre sí. Por esta razón, en las direcciones asistidas conocidas se lleva a cabo en la práctica una clasificación del tornillo sin fin y de la rueda de tornillo sin fin para garantizar un engranaje con el menor juego posible. La clasificación origina un gasto adicional considerable de fabricación, porque los tornillos sin fin se han de clasificar en 10-20 tipos de medida. Sin embargo, en muchos casos no se logra eliminar suficientemente el juego.
Por tanto, el objetivo de la presente invención es crear una dirección asistida con un juego ajustable de engranajes entre el tornillo sin fin y la rueda de tornillo sin que se encuentre unida con el árbol de entrada del engranaje de dirección.
Este objetivo se consigue mediante una dirección con las características de la reivindicación 1.
Como al menos uno de los cojinetes es un cojinete de rodamiento con un anillo externo excéntrico, se puede ajustar el juego del engranaje mediante la posición del anillo externo. En este caso, el cojinete es preferentemente un cojinete rígido de bolas, en especial un cojinete rígido radial de bolas.
El engranaje del dentado en el engranaje de tornillo sin fin se puede ajustar con especial exactitud, si el cojinete presenta una excentricidad en el intervalo de 10 \mum a 200 \mum.
El ajuste de la posición del anillo externo se simplifica, si el anillo externo presenta entalladuras para engranar una herramienta, preferentemente al menos dos orificios frontales, orientados en paralelo al eje de giro, o una cantidad de ranuras.
El anillo externo del cojinete, en forma de una sola pieza, puede soportar especialmente en su superficie periférica externa una superficie de asiento de cojinete y en su superficie periférica interna, una superficie de rodamiento.
El ajuste durante el montaje se simplifica, si el cojinete con anillo externo excéntrico está dispuesto en el extremo libre del tornillo sin fin.
El ajuste se puede cambiar posteriormente, si el cojinete está dispuesto en un asiento de sujeción.
El árbol de entrada puede ser una columna de dirección de una dirección de vehículo de motor.
Asimismo, el árbol de entrada puede ser un eje de dirección de una dirección de bolas circulantes.
Resulta especialmente ventajoso, si el árbol de entrada es un piñón de dirección de una dirección de cremallera.
A continuación se describe un ejemplo de realización de la presente invención por medio del dibujo. Muestran:
Fig. 1 un cojinete rígido de bolas con un anillo externo excéntrico y
Fig. 2 un engranaje con un motor eléctrico y una transmisión por tornillo sin fin, ajustada sin juego con un cojinete según la figura 1.
La figura 1 muestra un cojinete rígido 1 de bolas con un anillo externo 2 y un anillo interno 3, entre los que están dispuestas bolas 4 de cojinete. El anillo externo 2 presenta una superficie periférica externa 5 que está realizada en forma de anillo circular y que tiene simetría de rotación respecto al punto de intersección de dos ejes 10 y 11. El anillo externo 2 presenta también una superficie periférica interna 12 que está realizada asimismo en forma de anillo circular, pero que tiene simetría de rotación respecto al punto de intersección de los ejes 10 y 11a. Por consiguiente, la superficie periférica externa 5 y la superficie periférica interna 12 son excéntricas entre sí en un valor e que corresponde a la distancia entre los dos puntos mencionados 10, 11 ó 10, 11a de intersección.
La superficie periférica interna 12, las bolas 4 repartidas uniformemente por el contorno, así como el anillo interno 3 con una superficie externa 13 de rodamiento y una superficie periférica interna 14 tienen asimismo simetría de rotación respecto al punto de intersección de los ejes 10 y 11a, por lo que forman un cojinete rígido radial de bolas.
El anillo externo 2 presenta también dos entalladuras en forma de orificios frontales 15, opuestos entre sí en el lado frontal del anillo externo 2 y situados en vertical respecto al plano del dibujo como taladros ciegos en el anillo externo 2.
En la figura 2 está representado de forma esquemática un engranaje de rueda de tornillo sin fin de una dirección asistida eléctrica de vehículo de motor. El engranaje de rueda de tornillo sin fin es accionado por un motor eléctrico 20, cuyo árbol motor 26 soporta un tornillo sin fin 21. El tornillo sin fin 21 está montado de forma giratoria en una carcasa 27 de engranaje en un cojinete convencional 22 de bolas, situado del lado del motor, y en el extremo libre del tornillo sin fin 21 en un cojinete 1 de bolas con anillo externo excéntrico.
El tornillo sin fin 21 engrana con una rueda 23 de tornillo sin fin, alojada sobre un segundo árbol 25, montado asimismo en la carcasa de engranaje con un cojinete 24 de bolas y un segundo cojinete de bolas correspondiente en el lado contrario al observador. En este caso, el segundo árbol 25 puede ser un piñón de dirección de una dirección de cremallera, un eje de dirección de una dirección de bolas circulantes o una columna de dirección.
En este tipo de engranajes con árboles 25, 26 que se cruzan y que están montados en una carcasa común, no es posible hasta ahora un ajuste del juego entre el tornillo sin fin 21 y la rueda 23 de tornillo sin fin. Por consiguiente, estos engranajes se fabrican con el menor juego posible mediante una selección lo más exacta posible de los elementos 21, 23 que engranan entre sí. A tal efecto resulta frecuente medir y clasificar el tornillo sin fin 21 y la rueda 23 de tornillo sin fin. Este procedimiento es muy costoso y no siempre da lugar a una marcha completamente sin juego del engranaje. Una marcha sin juego es la causa de ruidos desventajosos, especialmente en engranajes que cambian con frecuencia la dirección de marcha.
El uso del cojinete 1 permite instalar cada tornillo sin fin 21 con cada rueda 23 de tornillo sin fin en el engranaje conforme a la precisión usual de la fabricación. Durante el montaje, el cojinete excéntrico 1 de bolas se instala en un asiento especial de la carcasa 27 de engranaje, en el que se tiene acceso a éste, por una parte, desde el lado opuesto al motor eléctrico 20 (el lado derecho en la figura 2) a través de una tapa 28 y en el que éste, por la otra parte, se aloja primero de manera giratoria con su anillo externo 2. Para ajustar el juego del engranaje entre el tornillo sin fin 21 y la rueda 23 de tornillo sin fin se puede insertar una llave de espigas en los orificios frontales 15 y girar el anillo externo 2 en el asiento de la carcasa de engranaje. Este giro provoca un pequeño cambio radial de la posición del tornillo sin fin 21 y se realiza hasta que el juego medido entre el tornillo sin fin 21 y la rueda 23 de tornillo sin fin presente el valor deseado o hasta que la fricción, que se ha de producir por el giro del tornillo sin fin 21, haya alcanzado un valor predeterminado que indica que el engranaje está exento de juego. En esta posición se fija el anillo externo 2 en su asiento. Esta fijación se puede llevar a cabo mediante una sujeción en forma de una abrazadera que rodea el cojinete 1. Puede estar previsto también que el cojinete 1 se instale con un pegamento que permanece primero en estado líquido o pastoso durante el proceso de ajuste y que después de un tiempo adecuado se endurece, fijando así el asiento de cojinete. La carcasa 27 se cierra a continuación con la tapa 28.
Este ajuste sin juego, especialmente preciso, del engranaje descrito de rueda de tornillo sin fin resulta posible por primera vez mediante el uso del cojinete descrito 1. La excentricidad e del cojinete 1 se sitúa aquí, por ejemplo, en el intervalo de entre 10 \mum y 200 \mum en dependencia del tamaño constructivo del engranaje.

Claims (12)

1. Dirección asistida eléctrica para vehículos de motor con un servomotor eléctrico (20) que acciona un tornillo sin fin (21) dispuesto sobre un primer árbol (26), así como con una rueda (23) de tornillo sin fin dispuesta sobre un segundo árbol (25) que engrana con el tornillo sin fin (21), interactuando la rueda (23) de tornillo sin fin con un árbol de entrada de un engranaje de dirección y estando montados de manera giratoria el primer árbol (26) y el segundo árbol (25) en una carcasa común (27) de engranaje en cojinetes (1, 22, 24), caracterizada porque al menos uno de los cojinetes (1, 22, 24) es un cojinete (1) de rodamiento con un anillo externo excéntrico (2).
2. Dirección asistida según la reivindicación 1, caracterizada porque el al menos un cojinete (1) es un cojinete rígido de bolas.
3. Dirección asistida según la reivindicación 1, caracterizada porque el al menos un cojinete (1) es un cojinete rígido radial de bolas.
4. Dirección asistida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el anillo externo (2) en forma de una sola pieza soporta en su superficie periférica externa (5) una superficie de asiento de cojinete y en su superficie periférica interna (12), una superficie de rodamiento.
5. Dirección asistida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la excentricidad (e) del al menos un cojinete (1) se sitúa en el intervalo de 10 \mum y 200 \mum.
6. Dirección asistida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el anillo externo (2) presenta entalladuras (15) para engranar una herramienta.
7. Dirección asistida según la reivindicación 6, caracterizada porque el anillo externo (2) presenta al menos dos orificios frontales (15) orientados en paralelo al eje de giro.
8. Dirección asistida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el cojinete (1) con anillo externo excéntrico (2) está dispuesto en el extremo libre del tornillo sin fin (21).
9. Dirección asistida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el cojinete (1) está dispuesto en un asiento de sujeción.
10. Dirección asistida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el árbol (25) de entrada es una columna de dirección de una dirección de vehículo de motor.
11. Dirección asistida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el árbol (25) de entrada es un eje de dirección de una dirección de bolas circulantes.
12. Dirección asistida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el árbol (25) de entrada es un piñón de dirección de una dirección de cremallera.
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