ES2345763T3 - Dispositivo de accionamiento, en particular para accionar sistemas de bloqueo de diferencial de vehiculos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90, 100), en particular para el accionamiento de sistemas de bloqueo de diferenciales de vehículos, - con un árbol de accionamiento (12), - con una unidad de accionamiento (16) para accionar el árbol de accionamiento (12), comprendiendo la unidad de accionamiento (16) un paquete de chapas de inducido (30) dispuesto a prueba de torsión sobre el árbol de accionamiento (12) así como un colector (32, 103) dispuesto a prueba de torsión sobre el árbol de accionamiento, y - con una carcasa (20) realizada de una o varias partes, que rodea de forma ajustada la unidad de accionamiento (16), donde el extremo libre del árbol de accionamiento (12) sobresale fuera de la carcasa (20, 22, 24), y - con una unidad sensora para medir el ángulo de giro del árbol de accionamiento (12), comprendiendo la unidad sensora por lo menos un disco transductor (66, 92, 102) acoplado de forma mediata con el árbol de accionamiento (12) y por lo menos un sensor (64, 82, 94, 116) acoplado de forma mediata con la carcasa (20) que explora la posición del disco transductor, donde el colector (32, 103) presenta una capa de contacto exterior (104), una capa intermedia (106) eléctricamente aislante y un núcleo que forma el disco transductor (102), estando prevista la capa intermedia aislante (106) entre la capa de contacto (104) y el núcleo que forma el disco transductor (102), y unas ranuras (110) dirigidas radialmente hacia el interior, cuyos fondos (114) están situados en el núcleo que forma el disco transductor (102), que subdividen el colector (32, 103) y forman láminas en la capa de contacto y segmentos del disco transductor en el núcleo.
Description
Dispositivo de accionamiento, en particular para
accionar sistemas de bloqueo de diferencial de vehículos.
La invención se refiere a un dispositivo de
accionamiento, en particular para el accionamiento de sistemas de
bloqueo de diferencial de vehículos.
Esta clase de dispositivos de accionamiento se
aplican principalmente en automóviles para asistir a los sistemas
de accionamiento y frenado. Comprenden normalmente una unidad de
accionamiento para accionar un árbol de accionamiento y una unidad
de frenado para frenar el árbol de accionamiento. Por medio del
árbol de accionamiento se puede conectar o desconectar un sistema
de bloqueo de diferencial. El proceso de conmutación propiamente
dicho lo realiza la unidad de accionamiento. La unidad de frenado
mantiene al árbol de accionamiento en una posición
predeterminada.
Por la Patente US 2.514.693 se conoce una
disposición de motor con un freno magnético pero en el que no hay
todavía ningún dispositivo de medición para medir el ángulo de giro
del árbol de accionamiento.
Esta clase de dispositivos de accionamiento han
de satisfacer requisitos rigurosos. En particular deberán soportar
temperaturas de trabajo de varios cientos de grados C. Por otra
parte, el árbol de accionamiento solamente puede tener una holgura
muy reducida con el fin de poder garantizar un accionamiento del
sistema de bloqueo de diferencial que ofrezca seguridad de
funcionamiento.
El hecho de prever una unidad sensora para medir
el ángulo de giro tiene la ventaja de que se puede determinar la
posición exacta del árbol de accionamiento. Para efectuar una
conexión o desconexión exacta, por ejemplo del sistema de bloqueo
de diferencial, es necesario poder predeterminar o disponer con
exactitud el ángulo de giro del árbol de accionamiento. Por el
documento WO 99/43071 se conoce una unidad sensora destinada a la
medición del ángulo de giro, donde el colector del motor está
magnetizado, y el campo magnético que gira junto con el colector se
evalúa por medio de un sensor adecuado. En las formas de realización
conocidas por el documento WO 99/43071 la zona magnetizada del
colector está distanciada en dirección axial de la zona de contacto
del colector, por lo cual se requiere una longitud de construcción
axial mayor del colector.
La presente invención se plantea por lo tanto
como objetivo proponer un dispositivo de accionamiento en el que
resulte especialmente posible realizar un accionamiento de gran
precisión del árbol de accionamiento. Al mismo tiempo el
dispositivo de accionamiento debe presentar el menor número posible
de componentes. El dispositivo de accionamiento deberá presentar
además una estructura sencilla y se debe poder montar de modo
sencillo. Además, el dispositivo de accionamiento debe ser de
construcción compacta.
Este objetivo lo resuelve un dispositivo de
accionamiento que presenta las características de la reivindicación
1.
En una forma de realización preferida de la
invención, el disco transductor está dispuesto en la brida del buje
del freno. Esto tiene la ventaja de que no es necesario prever
ningún componente independiente para disponer el disco transductor
sobre el árbol de accionamiento. De este modo se reduce el número de
tolerancias resultante que se suman en el entrehierro entre el
disco transductor que está girando y el sensor fijo. Además no se
requiere un montaje independiente del disco transductor sobre el
árbol de accionamiento.
El disco transductor está realizado
preferentemente de una sola pieza con la brida del buje del freno.
La brida del buje del freno que comprende el disco transductor se
puede manejar por lo tanto como un componente independiente. Debido
a la realización en una sola pieza se reducen además las tolerancias
del componente.
En otra realización de la invención está
previsto que el disco transductor esté situado en la brida del buje
del freno sobre el lado opuesto al extremo libre del árbol de
accionamiento o sobre el lado orientado hacia el colector. Esto
tiene la ventaja de que el disco transductor está situado en una
zona que no se precisa para otros componentes.
Por otra parte cabe imaginar no situar el disco
transductor en la brida del buje del freno, sino en el colector.
Esta disposición también ofrece la ventaja de que no es necesario
ningún montaje adicional del disco transductor en el árbol de
accionamiento. Por otra parte se reduce el número de tolerancias; la
dimensión del entrehierro especificada entre el disco transductor y
el sensor se puede mantener con un menor gasto técnico de
fabricación.
El disco transductor está situado
preferentemente en la cara frontal del colector alejada del paquete
del inducido. En esta zona del colector se puede disponer el disco
transductor sin perjuicio para otros componentes.
Una forma de realización especialmente preferida
de la invención se caracteriza porque el disco transductor está
integrado en el colector. Esto tiene la ventaja de que no es
necesario disponer espacio adicional para el disco transductor. De
este modo el conjunto del dispositivo de accionamiento puede
presentar una construcción más reducida.
Es ventajoso si el colector presenta una
superficie de contacto exterior y un núcleo interior que forma el
disco transductor. La capa de contacto es preferentemente de un
material eléctricamente conductor tal como por ejemplo cobre. Sirve
como asiento de contacto de las escobillas que actúan juntamente con
el colector.
Entre la capa de contacto y el núcleo que forma
el disco transductor está prevista ventajosamente una capa
intermedia. Esta capa intermedia puede ser eléctricamente aislante,
siendo en particular de una masa prensada. Una capa intermedia de
esta clase ofrece la ventaja de que se pueden suprimir posibles
interacciones entre la capa de contacto y el núcleo del colector que
forma el disco transductor.
Una realización ventajosa del colector se
caracteriza porque el colector presenta unas ranuras dirigidas
radialmente hacia el interior que subdividen la capa de contacto en
láminas o en segmentos anulares. Las ranuras tienen preferentemente
una profundidad tal que subdividen el disco transductor en segmentos
de disco transductor, estando los fondos de las ranuras situadas en
el núcleo que forma el disco transductor. Esto tiene la ventaja de
que para fabricar el colector primeramente se realizan tanto el
núcleo como también la capa de contacto como un cilindro de forma
anular. En una siguiente operación de trabajo puede tener lugar el
ranurado del colector, donde debido a las ranuras el núcleo del
disco transductor queda subdividido en segmentos de disco
transductor. Un colector de esta clase se puede fabricar por lo
tanto muy económicamente.
Las láminas o segmentos anulares del colector
forman ventajosamente el disco transductor. Las láminas o los
segmentos anulares tendrán que ser entonces de un material
correspondiente. Una realización de esta clase de la invención
tiene la ventaja de que se puede prescindir de un disco transductor
independiente, con lo cual se ahorran componentes y operaciones de
trabajo. El palpado directo de las láminas o segmentos anulares del
colector tiene lugar ventajosamente en la zona de los enganches de
soldadura.
Otra forma de realización preferente de la
invención se caracteriza porque por el lado del colector próximo al
extremo libre del árbol de accionamiento o entre la brida del buje
del freno y el colector está dispuesta una placa portaescobillas
con portaescobillas tubulares y escobillas para establecer contacto
con el colector. La placa portaescobillas soporta preferentemente
además de los portaescobillas tubulares y las escobillas también el
sensor. Para ello el disco transductor puede estar situado en el
colector o integrado en éste o estar previsto en la brida del buje
del freno.
El sensor puede palpar por una parte al disco
transductor en dirección radial y por otra en dirección axial.
La unidad sensora puede estar realizada
preferentemente como unidad sensora de Hall. Por una parte, el
sensor puede estar sometido a una tensión magnética previa, y el
disco transductor puede ser de material ferrítico. Por otra parte,
el sensor puede no tener ninguna tensión inicial magnética y ser el
disco transductor el que está realizado de material magnético o como
anillo multipolos.
La carcasa presenta convenientemente una carcasa
base en forma de cazoleta y una tapa de carcasa con una penetración
para el árbol de accionamiento. La unidad de accionamiento puede
estar alojada en la carcasa base y la unidad de frenado en la tapa
de la carcasa.
Otras realizaciones y detalles ventajosos de la
invención se deberán deducir de la siguiente descripción en la que
se describe con mayor detalle y explica la invención sirviéndose de
los ejemplos de realización representados en el dibujo.
Las Figuras muestran:
Figura 1 una sección longitudinal a través de un
primer dispositivo de accionamiento conforme a la invención,
Figura 2 una sección a través del dispositivo de
accionamiento según la Figura 1, a lo largo de la
línea II,
línea II,
Figura 3 una sección longitudinal a través de un
segundo dispositivo de accionamiento conforme a la invención,
Figura 4 una sección longitudinal a través de un
tercer dispositivo de accionamiento conforme a la invención,
Figura 5 una sección longitudinal a través de un
cuarto dispositivo de accionamiento conforme a la invención,
Figura 6 una sección longitudinal a través del
colector del dispositivo de accionamiento según la Figura 5.
En la Figura 1 está representada una primera
forma de realización de un dispositivo de accionamiento 10 conforme
a la invención. El dispositivo de accionamiento 10 presenta en el
extremo libre de un árbol de accionamiento 12 un piñón 14, por
medio del cual se puede accionar un diferencial con sistema de
bloqueo de un vehículo que no está representado. Para ello el
dispositivo de accionamiento comprende una unidad de accionamiento
16 y una unidad de frenado electromagnética 18, estando alojadas la
unidad de accionamiento 16 y la unidad de frenado 18 en una carcasa
común 20. La carcasa 20 comprende una carcasa base 22 en forma de
cazoleta, en la que se aloja la unidad de accionamiento 16. La
carcasa 20 comprende además una tapa de carcasa 24 dentro de la
cual está alojada la unidad de frenado 18. La tapa de la carcasa 24
se puede unir de forma estanca a la carcasa 20 atornillándola
mediante unos tornillos de unión 26.
La unidad de accionamiento 16 comprende unos
imanes permanentes 28 situados del lado de la carcasa que actúan
juntamente con un paquete de chapas del inducido 30 dispuestas a
prueba de torsión sobre el árbol de accionamiento 12. La unidad de
accionamiento 16 comprende además un colector 32 dispuesto a prueba
de torsión sobre el árbol de accionamiento, contra cuya superficie
envolvente actúan las escobillas 36 alojadas en los portaescobillas
tubulares 34. Para ello los portaescobillas tubulares 34 van fijados
sobre una placa soporte de escobillas 40 dispuesta en dirección
perpendicular respecto al eje longitudinal 38 del árbol de
accionamiento 12.
La unidad de frenado 18 comprende una brida del
buje del freno 42 dispuesta a prueba de torsión sobre el árbol de
accionamiento 12 así como un cuerpo de frenado 46 que comprende un
bobinado de freno 44, asegurado contra torsión contra la tapa de la
carcasa 24. La unidad de frenado 18 comprende además un disco de
freno 48 dispuesto a prueba de torsión respecto al árbol de
accionamiento 12 pero con un movimiento axial limitado, realizado
como disco anular de freno. Al aplicar corriente al bobinado del
freno 44, el disco de freno 48 actúa contra el cuerpo de frenado 46
realizado también con forma anular. Al aplicar la corriente al
arrollamiento del freno 46 se produce como consecuencia el efecto
de frenado, y el árbol de accionamiento 12 queda asegurado contra
la torsión a través de la brida del buje del freno 42, del disco de
freno 48 y del cuerpo de frenado 46, contra la carcasa 20 o la tapa
de la carcasa 24. Para disponer el cuerpo de frenado 46 a prueba de
torsión en la tapa de la carcasa 24, están previstas en el cuerpo
de frenado 46 unas espigas 50 que se extienden en dirección coaxial
al eje longitudinal 38, que penetran dentro de unos orificios ciegos
52 situados por el lado de la tapa de la carcasa y realizados
correspondientemente. Para sujetar con seguridad el cuerpo de
frenado 46 dentro de la tapa de la carcasa 24 se han previsto en la
tapa de la carcasa 24 unos tramos de recalcado 54 que se recalcan
dentro de los tramos correspondientes situados en la superficie
envolvente del cuerpo de
\hbox{frenado 46.}
Con el fin de que cuando no esté accionada la
unidad de freno 18 se asegure una posición definida del disco de
freno 48, está previsto entre el disco de freno 48 y un tramo de
soporte del disco de freno 56 de la brida del buje del freno 42 un
elemento de muelle 58 que empuja al disco de freno 48 contra el
tramo de soporte del disco de freno 56.
Para el apoyo del árbol de accionamiento 12
están previstos dos elementos de cojinete 60 y 62. Tal como se
puede deducir de la Figura 1 y de la Figura 2, están dispuestos
sobre el lado de la placa de soporte de escobillas 40 orientada
hacia la brida del freno 42 o el tramo de soporte del disco de freno
56 unos sensores en forma de sensores de Hall 64. Para determinar
el ángulo de giro del árbol de accionamiento 12 está dispuesto en
el lado de la brida del buje del freno 42 o del tramo de soporte de
escobillas 56 orientado hacia la placa de soporte de escobillas 40,
un disco transductor 66. El disco transductor 66 va fijado mediante
dos orificios 68 en la espiga de fijación 70 de la brida del buje
del freno 42. El disco transductor está realizado preferentemente de
un material ferrítico o como anillo multipolar.
La disposición del disco transductor 66 en la
brida del buje del freno 42 ofrece la ventaja de que para la
sujeción del disco transductor 66 no es necesario prever componentes
adicionales.
Las Figuras 3, 4 y 5 se han representado otros
dispositivos de accionamiento conformes a la invención, 80, 90 y
100. Los componentes que se corresponden con el dispositivo de
accionamiento 10 llevan las mismas cifras de referencia en los
dispositivos de accionamiento 80, 90 y 100.
El dispositivo de accionamiento 80 se diferencia
del dispositivo de accionamiento 10 entre otras cosas porque para
determinar el ángulo de giro del árbol de accionamiento 12, el disco
transductor 66 no se explora en dirección radial sino en dirección
axial. Para ello está previsto por lo menos un sensor de Hall 82
dispuesto correspondientemente.
El dispositivo de accionamiento 90 representado
en la Figura 4 presenta un disco transductor 92 que está situado en
la cara frontal del colector 32 orientada hacia la placa de soporte
de escobillas 40 o la unidad de frenado 18. El disco transductor 90
va empotrado preferentemente por tramos en el material del colector,
en particular en la masa de prensado, y atraviesa la placa de
soporte de escobillas 40. El disco transductor 92 y el colector 32
forman un solo componente que se puede manejar conjuntamente.
El dispositivo de accionamiento 90 presenta un
sensor 94 en forma de un sensor de Hall. El sensor de Hall 94 está
dispuesto de tal modo que explora radialmente el disco transductor
92. Para ello el sensor de Hall 94 está dispuesto en la placa de
soporte de escobillas 40.
El dispositivo de accionamiento 100 representado
en la Figura 5 presenta un disco transductor 102 que está integrado
totalmente en el colector 103. En la Figura 6 se ha representado una
sección a través del colector 103. Se ve claramente que el colector
103 presenta una capa de contactos 104 situada en la parte exterior.
La capa de contactos 104 es de un material conductor, en particular
de cobre. Sobre la placa de contactos 104 se aplican en estado
montado los extremos libres de las escobillas 36. El disco
transductor 102 está formado por un núcleo del colector 103 situado
en la parte interior. Entre el núcleo y la capa de contactos 104
está prevista una capa intermedia 106, en particular de material
aislante tal como una masa prensada. En la cara interior del
colector 103 y aplicada contra el árbol de accionamiento 12 está
presente ventajosamente una capa interior 108, que también consiste
preferentemente en una masa prensada.
Tal como se ve claramente por la Figura 6, el
colector 103 presenta unas ranuras 110 orientadas hacia el interior
que subdividen la capa de contacto 104 en láminas o segmentos
anulares. Las ranuras 110 subdividen además al disco transductor
102 en unos segmentos de disco transductor 112 a modo de dientes,
estando situados los fondos 114 de las ranuras 110 en el núcleo del
colector 103 que forma el disco transductor 102.
Para la fabricación de un colector 103 mostrado
en la Figura 6 se pueden fabricar las distintas capas del colector
como anillos cilíndricos dispuestos unos dentro de otros. Las
ranuras 110 se pueden fabricar por ejemplo recortando o
fresando.
La posición respectiva o el ángulo de giro
respectivo del disco transductor 102 o del colector 103 se explora
mediante los sensores 116 dispuestos sobre la placa de soporte de
escobillas 40, en particular mediante sensores de Hall. La
exploración se realiza según la Figura 5 en dirección radial.
En lugar de la exploración del disco transductor
102 cabe imaginar también conforme a la invención realizar la
exploración directa de la capa de contactos 104 o de las láminas o
segmentos anulares. Éstos tendrían que ser entonces de un material
adecuado. En una forma de realización de esta clase no se requiere
entonces ningún disco transductor que tenga que fabricarse por
separado.
Todas las características que figuran en la
descripción, en las reivindicaciones siguientes y en el dibujo
pueden ser esenciales para la invención tanto de forma individual
como en cualquier combinación entre sí.
Claims (12)
1. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100), en particular para el accionamiento de sistemas de bloqueo de
diferenciales de vehículos,
- -
- con un árbol de accionamiento (12),
- -
- con una unidad de accionamiento (16) para accionar el árbol de accionamiento (12), comprendiendo la unidad de accionamiento (16) un paquete de chapas de inducido (30) dispuesto a prueba de torsión sobre el árbol de accionamiento (12) así como un colector (32, 103) dispuesto a prueba de torsión sobre el árbol de accionamiento, y
- -
- con una carcasa (20) realizada de una o varias partes, que rodea de forma ajustada la unidad de accionamiento (16), donde el extremo libre del árbol de accionamiento (12) sobresale fuera de la carcasa (20, 22, 24), y
- -
- con una unidad sensora para medir el ángulo de giro del árbol de accionamiento (12), comprendiendo la unidad sensora por lo menos un disco transductor (66, 92, 102) acoplado de forma mediata con el árbol de accionamiento (12) y por lo menos un sensor (64, 82, 94, 116) acoplado de forma mediata con la carcasa (20) que explora la posición del disco transductor, donde el colector (32, 103) presenta una capa de contacto exterior (104), una capa intermedia (106) eléctricamente aislante y un núcleo que forma el disco transductor (102), estando prevista la capa intermedia aislante (106) entre la capa de contacto (104) y el núcleo que forma el disco transductor (102), y unas ranuras (110) dirigidas radialmente hacia el interior, cuyos fondos (114) están situados en el núcleo que forma el disco transductor (102), que subdividen el colector (32, 103) y forman láminas en la capa de contacto y segmentos del disco transductor en el núcleo.
2. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre el
lado del colector (32, 103) orientado hacia el extremo libre del
árbol de accionamiento (12) o entre la brida del buje del freno
(42) y el colector (32, 103) está situada una placa de soporte de
escobillas (40) con portaescobillas tubulares (34) y escobillas (36)
para establecer contacto con el colector (32, 103).
3. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según la reivindicación 2, caracterizado porque sobre el
sensor (64, 82, 94, 116) está situado en la placa de soporte de
escobillas (40).
4. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el sensor (64, 116) explora el disco
transductor (66, 92, 102) en dirección radial.
5. Dispositivo de accionamiento (80) según una
de las reivindicaciones anteriores 1-3,
caracterizado porque el sensor (82) explora el disco
transductor (66) en dirección axial.
6. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el disco transductor (66, 92, 102) está
realizado a modo de rueda dentada.
7. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque la unidad sensora es una unidad sensora
de Hall.
8. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según la reivindicación 7, caracterizado porque el
sensor (64, 82, 94, 116) está pretensado magnéticamente, y porque el
disco transductor (66, 92, 102) es de material ferrítico.
9. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según la reivindicación 8, caracterizado porque el
sensor (64, 82, 94, 116) no está pretensado magnéticamente y porque
el disco transductor (66, 92, 102) está realizado de material
magnético o como anillo multipolar.
10. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque la carcasa (20) presenta una carcasa
base (22) en forma de cazoleta y una tapa de carcasa (24), con una
penetración para el árbol de accio-
namiento (12).
namiento (12).
11. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según la reivindicación 10, caracterizado porque la
unidad de accionamiento (16) está dispuesta en la zona de la carcasa
base (22), y la unidad de frenado (18) en la zona de la tapa de la
carcasa (24).
12. Dispositivo de accionamiento (10, 80, 90,
100) según una de las reivindicaciones anteriores, con una unidad
de frenado electromagnética (18) para frenar y/o mantener frenado el
árbol de accionamiento (12), comprendiendo la unidad de frenado
(18) una brida del buje del freno (42) dispuesta a prueba de torsión
sobre el árbol del inducido (12), y con una carcasa (20) que rodea
de forma ajustada la unidad de accionamiento y la unidad de
frenado, realizada en una o varias partes, donde el extremo libre
del árbol de accionamiento (12) sobresale fuera de la carcasa
(20, 22, 24).
(20, 22, 24).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10160846A DE10160846A1 (de) | 2001-12-12 | 2001-12-12 | Betätigungsvorrichtung, insbesondere zur Betätigung von Sperrdifferentialen von Fahrzeugen |
| DE10160846 | 2001-12-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2345763T3 true ES2345763T3 (es) | 2010-10-01 |
Family
ID=7708814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES02027038T Expired - Lifetime ES2345763T3 (es) | 2001-12-12 | 2002-12-03 | Dispositivo de accionamiento, en particular para accionar sistemas de bloqueo de diferencial de vehiculos. |
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| Country | Link |
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| US (1) | US6879072B2 (es) |
| EP (1) | EP1320176B1 (es) |
| DE (2) | DE10160846A1 (es) |
| ES (1) | ES2345763T3 (es) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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