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