ES2640251T3 - Husillo de rosca de bolas con compensación de rodamiento - Google Patents

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Abstract

Husillo de rosca de bolas con una tuerca esférica (21) que puede girar en torno a un eje (24) para el alojamiento de un husillo de rosca dispuesto concéntricamente dentro, estando dispuesta la tuerca esférica (21) al menos parcialmente en un rodamiento de rodillos (22) que presenta un aro exterior de rodamiento (30) y un aro interior de rodamiento (31) y estando unida de manera resistente al giro una polea de transmisión (23) con el aro interior de rodamiento (31), caracterizado porque la tuerca esférica (21) se puede mover con relación a la polea de transmisión (23) en dirección axial y/o radial.

Description

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DESCRIPCION
Husillo de rosca de bolas con compensacion de rodamiento
La invencion se refiere a un husillo de rosca de bolas de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion independiente 1.
Husillos de rosca de bolas se emplean generalmente como accionamientos de baja friccion y practicamente sin holgura para husillos. Transforman un movimiento de rotacion en un movimiento lineal y, por ello, se emplean particularmente en sistemas de direccion de vefuculos de motor. Para dar soporte a la direccion, los husillos de rosca se accionan electrica y/o mecanicamente, por medio de lo cual el husillo se desplaza axialmente.
Como variantes sencillas y de bajo consumo, se han establecido las direcciones asistidas electromecanicas que reducen el consumo de combustible de un vefuculo y mejoran la potencia motriz de las ruedas. En sistemas electromecanicos, se reemplaza un sistema hidraulico convencional conocido por un motor electrico regulado electronicamente. Para la transmision de fuerza se emplean por un lado cremalleras dentadas o pinones o, por otro lado, correas de transmision.
En tales sistemas de correa, el motor que debe apoyarse esta unido por medio de una correa con el husillo de rosca de bolas, estando unida la polea de transmision de manera resistente al giro con la tuerca esferica, como se conoce esto del documento generico DE 10 2010 003 233 A1. Debido a ello, se presenta el peligro de una cafda de tension cuando la tuerca esferica se inclina en torno a su eje axial en husillos de rosca de bolas con soporte elastico. De esta manera la correa se desacopla al menos parcialmente de la polea de transmision o del motor, por medio de lo cual se reduce la fuerza de apoyo a traves del motor. Ademas, se generan ruidos de manera intensificada debido a la estimulacion de la correa generada por la cafda de tension. El punto mas decisivo es la vida util de la correa. Correas de este tipo pierden considerablemente vida util si se someten permanentemente a estas pequenas, pero frecuentes fluctuaciones de tension.
Es, por ello, un objetivo de la invencion perfeccionar el husillo de rosca de bolas mencionado al principio y garantizar una union duradera de polea de transmision con el motor de apoyo.
Un dispositivo para conseguir este objetivo presenta las caractensticas de la reivindicacion independiente 1. De acuerdo con ella, se propone un husillo de rosca de bolas con una tuerca esferica que puede girar en torno a un eje para el alojamiento de un husillo de rosca dispuesto concentricamente dentro, estando dispuesta la tuerca esferica al menos parcialmente en un rodamiento de rodillos que presenta un aro exterior de rodamiento y un aro interior de rodamiento y estando unida de manera resistente al giro una polea de transmision con el aro interior de rodamiento, pudiendose mover la tuerca esferica relativamente a la polea de transmision en direccion axial y/o radial. Mediante el desacoplamiento radial y/o axial de la polea de transmision de la tuerca esferica se pueden superar las desventajas mencionadas al principio y mantenerse constante la tension de la correa de transmision.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, la tuerca esferica puede estar dispuesta en el rodamiento de rodillos de manera que se puede inclinar respecto a la polea de transmision. Mientras la polea de transmision esta unida de manera resistente al giro con el rodamiento de la tuerca esferica, se obtiene una transmision de fuerza uniforme del motor de apoyo al husillo de rosca de bolas.
De acuerdo con otra forma de realizacion, puede estar dispuesto un anillo de deslizamiento entre la tuerca esferica y el rodamiento de rodillos, particularmente el aro interior de rodamiento. El anillo de deslizamiento posibilita un movimiento de inclinacion de la tuerca esferica respecto al rodamiento de rodillos en el que esta dispuesta la polea de transmision de manera resistente al giro.
De manera ventajosa, una superficie perimetral exterior del aro interior de rodamiento puede estar configurada al menos parcialmente de manera concava y una superficie perimetral exterior del anillo de deslizamiento, al menos parcialmente de manera convexa, correspondiendose ambas superficies perimetrales exteriores entre sf. Mediante esta configuracion particular de las dos superficies orientadas la una hacia la otra del aro interior de rodamiento y del anillo de deslizamiento se favorece el movimiento de inclinacion de la tuerca esferica. Una curvatura de la respectiva superficie esta adaptada al movimiento de inclinacion.
Ademas, puede estar previsto de manera ventajosa que el anillo de deslizamiento presente una o varias, preferentemente dos escotaduras que esten configuradas particularmente como abertura de paso en el anillo de deslizamiento. Adicionalmente, la tuerca esferica puede presentar una o varias ranuras que se extiendan preferentemente en direccion axial de la tuerca esferica para el alojamiento al menos parcial de al menos un elemento de arrastre. De manera particularmente preferente, la tuerca esferica presenta dos ranuras en las que se posiciona en cada caso un elemento de arrastre. Las ranuras pueden extenderse desde un extremo de la tuerca esferica en direccion del extremo opuesto.
De manera ventajosa, las escotaduras del anillo de deslizamiento y las ranuras de la tuerca esferica pueden corresponderse entre sf y el elemento de arrastre puede extenderse a traves de la correspondiente escotadura del anillo de deslizamiento. En la zona del elemento de arrastre se forma de esta manera un plano en torno al cual se
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puede inclinar la tuerca esferica respecto al rodamiento y, por tanto, tambien respecto a la polea de transmision.
De acuerdo con un ejemplo de realizacion ventajoso, el elemento de arrastre puede ser preferentemente una bola o un perno y estar en contacto con el aro interior de rodamiento. Mediante la curvatura de la superficie perimetral exterior del aro interior de rodamiento, puede facilitarse la inclinacion de la tuerca esferica por medio de la ubicacion puntual en la zona de los elementos de arrastre. Adicionalmente, puede obtenerse una inclinacion a traves de un eje que discurra a traves del elemento de arrastre opuesto.
Las ranuras estan realizadas, en funcion de los elementos de arrastre, o bien de manera semicircular o angulosa, pudiendo estar prevista tambien en el aro interior de rodamiento una ranura que presente un correspondiente contorno. Por medio de los elementos de arrastre, tuerca esferica y rodamiento de rodillos estan unidos entre sf en lo esencial de manera resistente al giro.
Ademas, la tuerca esferica puede presentar un segmento perimetral para el contrasoporte del anillo de deslizamiento. El segmento esta dispuesto en lo esencial en la zona de la articulacion de polea de transmision y rodamiento de rodillos, estando posicionado preferentemente un anillo de soporte entre el anillo de deslizamiento y el segmento, que puede servir como contrasoporte para el aro interior de rodamiento.
De acuerdo con otro ejemplo de realizacion ventajoso de la invencion, el anillo de deslizamiento puede estar asegurado sobre la tuerca esferica por medio de una tuerca de union. La tuerca de union comprende la tuerca esferica y posiciona el anillo de deslizamiento en direccion axial sobre la tuerca esferica, presionando el anillo de deslizamiento particularmente contra el segmento.
De acuerdo con otro ejemplo de realizacion, la tuerca esferica se puede inclinar en mas de 0 grados y hasta 10 grados desde una posicion neutral respecto a la polea de transmision, preferentemente en 1 a 7 grados y, de manera particularmente preferente, en 4 a 6 grados. La inclinacion preferentemente en 5 grados posibilita suficiente holgura para que la correa se apoye permanentemente sobre la polea de transmision y se transmita un momento de fuerza sobre el husillo de rosca de bolas.
Particularmente puede estar previsto que el anillo de deslizamiento este montado entre dos anillos de soporte y preferentemente el aro interior de rodamiento este pretensado por los anillos de soporte. Otras formas de realizacion ventajosas se deducen de las reivindicaciones dependientes.
Un ejemplo de realizacion preferente se explica con mas detalle a continuacion con ayuda del dibujo. En este muestran:
la Figura 1 una vista lateral en perspectiva de un husillo de rosca de bolas parcialmente cortado de acuerdo con un primer ejemplo de realizacion,
la Figura 2 una vista lateral en perspectiva de un husillo de rosca de bolas de acuerdo con un segundo ejemplo de realizacion,
la Figura 3
una vista frontal del husillo de rosca de bolas de acuerdo con el primer ejemplo de realizacion en posicion de reposo de la tuerca esferica,
la Figura 4
una vista de corte lateral del husillo de rosca de bolas de acuerdo con la figura 3 a lo largo del plano de corte A1-A1,
la Figura 5
una vista frontal del husillo de rosca de bolas de acuerdo con el primer ejemplo de realizacion en posicion inclinada de la tuerca esferica,
la Figura 6
una vista de corte lateral del husillo de rosca de bolas de acuerdo con la figura 5 a lo largo de la lmea de corte A1-A1,
la Figura 7
una vista lateral del husillo de rosca de bolas con rodamiento de rodillos, polea de transmision y tuerca esferica,
la Figura 8 una vista de corte a lo largo del plano de corte B1-B1 de la figura 7,
la Figura 9 una vista despiezada de tuerca esferica, anillo de deslizamiento y aro interior de rodamiento y
la Figura 10 una vista despiezada del husillo de rosca de bolas con tuerca esferica, anillo de deslizamiento, polea de transmision con aro interior de rodamiento, anillo de soporte y aro exterior de rodamiento.
El husillo de rosca de bolas 20 de acuerdo con la invencion esta representado a modo de ejemplo en las figuras1 y 2, que muestran una vista lateral en perspectiva y parcialmente cortada del husillo de rosca de bolas 20. Caractensticas principales del husillo de rosca de bolas 20 son una tuerca esferica 21, un rodamiento de rodillos 22 y una polea de transmision 23 articulada en el rodamiento de rodillos 22. La tuerca esferica 21 esta montada en el rodamiento de rodillos 22.
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De manera general se conocen por el estado de la tecnica sistemas de direccion electromecanicos con una correa de transmision. Particularmente, se conocen sistemas de direccion con accionadores de husillo de tuerca esferica, por lo que en lo que sigue se renuncia a una presentacion de fundamentos y solo se detallan caractensticas esenciales de la invencion.
La tuerca esferica 21 esta dispuesta de manera centrada en el husillo de rosca de bolas 20, extendiendose un eje 24 en la extension longitudinal de la tuerca esferica 21. La tuerca esferica 21 esta hueca para el alojamiento de un husillo no representado, por lo que la tuerca esferica 21 presenta dos extremos abiertos 25 y 26. A un extremo abierto 25 de la tuerca esferica 21 se une una primera zona 27 a la que esta asociado el rodamiento de rodillos 22. Esta primera zona 27 presenta un diametro exterior menor respecto a una segunda zona 28, que en lo esencial se une al otro extremo abierto 26 de la tuerca esferica 21. Por tanto, la segunda zona 28 presenta un diametro exterior mayor que la primera zona 27. En una transicion de la primera a la segunda zona 27, 28 hay un segmento 29 que se extiende a lo largo del penmetro de la tuerca esferica 21.
La tuerca esferica 21 esta montada en la zona de la primera zona 27 en el rodamiento de rodillos 22. El rodamiento de rodillos 22 presenta un aro exterior de rodamiento 30 y un aro interior de rodamiento 3. Cuerpos de rodillo en forma de bolas 32 estan dispuestos entre los dos aros de rodamiento 30 y 31, pudiendose emplear tambien otras formas distintas de las bolas 32. Ademas, el rodamiento 22 presenta dos anillos de obturacion 33 que estan dispuestos entre los dos aros de rodamiento 30 y 31 y sellan un espacio intermedio en el que estan dispuestas las bolas 32.
El aro interior de rodamiento 31 esta unido con la polea de transmision 23. Para ello, el aro interior de rodamiento 31 presenta un saliente 34 orientado en la extension axial del rodamiento 22 en el que esta articulada la polea de transmision 23 de manera resistente al giro. El aro interior de rodamiento 31 sobresale con el saliente 34 al menos por secciones por encima del segmento 29, estando dispuesta la polea de transmision 23 sobre una superficie perimetral exterior 35 del aro interior de rodamiento 31. Una union de polea de transmision y saliente 34 se conoce por el estado de la tecnica.
La polea de transmision 23 se extiende desde el aro interior de rodamiento 31 en direccion axial de la tuerca esferica 21 y cubre a este respecto en lo esencial la segunda zona 28. Sobre una superficie perimetral exterior 36, la polea de transmision presenta una estructura que eleva un cierre por friccion con una correa no representada. Para ello, en el ejemplo de realizacion la estructura esta realizada estriadamente.
Entre el rodamiento de rodillos 22 y la tuerca esferica 21 esta dispuesto un anillo de deslizamiento 37 que comprende en la primera zona 27 la tuerca esferica 21. El anillo de deslizamiento 37 se situa en lo esencial en posicion hermetica sobre la primera zona 27. El anillo de deslizamiento 37 presenta, ademas, al menos dos escotaduras en forma de perforaciones 38 que estan dispuestas opuestamente. Una superficie 39 del anillo de deslizamiento 37 que apunta hacia el aro interior de rodamiento 31 presenta una curvatura por medio de la cual se obtiene una superficie 39 de forma abombada. Esta superficie 39 con forma abombada se corresponde con una superficie 40 del aro interior de rodamiento 31 que presenta una forma concava.
Las dos perforaciones 38 del anillo de deslizamiento 37 se corresponden con respectivas ranuras 41 que estan dispuestas en la primera zona 27 de la tuerca esferica 21. Las ranuras 41 estan dispuestas en la tuerca esferica 21 en direccion axial y se extienden en lo esencial desde el extremo abierto 25 hasta poco antes del segmento 29. Las ranuras 41 alojan en cada caso un elemento de arrastre 42, estando adaptada una seccion transversal de las ranuras 41 a una forma exterior del elemento de arrastre 42. Los elementos de arrastre 42 pueden presentar distintas formas. En la figura 1, el elemento de arrastre 42 esta representado, por ejemplo, en forma de una bola; en la figura 2, por el contrario, el elemento de arrastre 42 es un perno. Correspondientemente, la seccion transversal de las ranuras 41 esta configurada de manera semicircular o angulosa, en funcion de la forma exterior del elemento de arrastre 42.
El anillo de deslizamiento 37 esta dispuesto de tal manera en relacion con las ranuras 41 sobre la primera zona 27 que las dos perforaciones 38 estan situadas por encima de las ranuras 41, por medio de lo cual los elementos de arrastre 42 penetran al menos en parte en las perforaciones 38. Los elementos de arrastre 42 se extienden a traves de las perforaciones 38 y sobrepasan el anillo de deslizamiento 37 en direccion del aro interior de rodamiento 31. A este respecto, los elementos de arrastre 42 estan en contacto con el aro interior de rodamiento 31.
El aro interior de rodamiento 31 se apoya sobre los elementos de arrastre 42, por medio de lo cual el rodamiento 22 solo esta unido puntualmente con la tuerca esferica 21. Debido a esta situacion puntual del rodamiento de rodillos 22 es posible inclinar el rodamiento de rodillos 22 respecto al eje 24. El dimensionamiento de los componentes individuales esta seleccionado de tal modo que se posibilita una inclinacion de hasta 10 grados. Preferentemente, esta previsto un angulo de 5 grados, como se muestra tambien en la figura 2. El rodamiento 22 se puede inclinar por un lado a lo largo de un eje 43 que discurre a traves de los elementos de arrastre 42 o tambien transversalmente al respecto.
Debido a la union resistente al giro de polea de transmision 23 y rodamiento de rodillos 22 o aro interior de rodamiento 31 se puede inclinar, por ello, tambien la polea de transmision 23 respecto al eje 24, preferentemente en
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un angulo de aproximadamente 5 grados. Mediante la inclinacion de las poleas de transmision 23 se puede evitar de manera eficaz la ca^da de tension mencionada al principio, en concreto, apoyandose una correa durante el funcionamiento de manera permanente y con toda la superficie sobre la polea de transmision 23. Mediante el desacoplamiento de la polea de transmision 23 respecto a la tuerca esferica 21, se puede mantener constante de manera permanente la fuerza de rotacion ejercida por un motor de apoyo sobre la tuerca esferica 21.
Ademas, el aro interior de rodamiento 31 presenta ranuras 44 para el alojamiento de los elementos de arrastre 42. Las ranuras estan dispuestas, por tanto, en una zona correspondiente en la superficie 40 y presentan adicionalmente una seccion transversal que se corresponde con las secciones transversales de los elementos de arrastre 42. Las ranuras 44 estan representadas en la figura 9. Por medio de las ranuras, la tuerca esferica 21 esta posicionada de manera resistente al giro en el rodamiento de rodillos 22. Mediante la inclinacion de la tuerca esferica 21 se mueven los elementos de arrastre 42 al menos por tiempos dentro y en direccion longitudinal de las ranuras 44. Si la tuerca esferica 21 se inclina solo en torno al eje que discurre a traves de los elementos de arrastre 42, los elementos de arrastre 42 permanecen sin movimiento.
El anillo giratorio esta fijado por medio de un agente de fijacion en forma de una tuerca de union 45 sobre la tuerca esferica 21. El anillo giratorio esta dispuesto con los elementos de arrastre 42, que penetran en las ranuras 41, sobre la primera zona 27 de tal manera que el anillo giratorio se apoya al menos indirectamente en el segmento 29. Por medio de la tuerca de union 45, el anillo giratorio se fija sobre la tuerca esferica 2. En el ejemplo de realizacion descrito, entre el anillo giratorio y el segmento 29 esta previsto un anillo de soporte 46 que tambien comprende una parte del aro interior de rodamiento 31. Un anillo de soporte 46 de este tipo tambien esta previsto entre anillo de deslizamiento 37 y la tuerca de union 45.
En resumen, la invencion se refiere a un husillo de rosca de bolas 20 con una tuerca esferica 21, un rodamiento de rodillos 22 y una polea de transmision 23 dispuesta en el rodamiento de rodillos 22. La tuerca esferica 21 esta dispuesta en el rodamiento de rodillos 22 de tal modo que no se da ninguna cafda de tension entre la polea de transmision 23 y un motor de apoyo dispuesto lateralmente respecto al husillo de rosca de bolas 20.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Husillo de rosca de bolas con una tuerca esferica (21) que puede girar en torno a un eje (24) para el alojamiento de un husillo de rosca dispuesto concentricamente dentro, estando dispuesta la tuerca esferica (21) al menos parcialmente en un rodamiento de rodillos (22) que presenta un aro exterior de rodamiento (30) y un aro interior de rodamiento (31) y estando unida de manera resistente al giro una polea de transmision (23) con el aro interior de rodamiento (31), caracterizado porque la tuerca esferica (21) se puede mover con relacion a la polea de transmision (23) en direccion axial y/o radial.
  2. 2. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la tuerca esferica (21) esta dispuesta de manera que se puede inclinar respecto a la polea de transmision (23) en el rodamiento de rodillos (22).
  3. 3. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque un anillo de deslizamiento esta dispuesto entre la tuerca esferica (21) y el rodamiento de rodillos (22), particularmente el aro interior de rodamiento (31).
  4. 4. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque una superficie perimetral exterior (35) del aro interior de rodamiento (31) esta configurada al menos en parte de manera concava y una superficie perimetral exterior del anillo de deslizamiento (37), al menos en parte de manera convexa, correspondiendose entre sf ambas superficies perimetrales exteriores.
  5. 5. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque el anillo de deslizamiento (37) presenta una o varias, preferentemente dos escotaduras (38) que estan configuradas particularmente como abertura de paso (38) en el anillo de deslizamiento (37).
  6. 6. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la tuerca esferica (21) presenta una o varias ranuras (41) que se extienden preferentemente en direccion axial de la tuerca esferica (21) para el alojamiento al menos parcial de al menos un elemento de arrastre (42).
  7. 7. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque las escotaduras del anillo de deslizamiento (37) y las ranuras (41) de la tuerca esferica (21) se corresponden entre sf y el elemento de arrastre se extiende a traves de la correspondiente escotadura del anillo de deslizamiento (37).
  8. 8. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el elemento de arrastre (42) preferentemente es una bola o un perno y esta en contacto con el aro interior de rodamiento (31).
  9. 9. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado porque la tuerca esferica (21) presenta un segmento perimetral (29) para el contrasoporte del anillo de deslizamiento (37).
  10. 10. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque el anillo de deslizamiento (37) esta asegurado sobre la tuerca esferica (21) por medio de una tuerca de union (46).
  11. 11. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 3 a 10, caracterizado porque la tuerca esferica (21) se puede inclinar en mas de 0 grados hasta 10 grados desde una posicion neutral respecto a la polea de transmision (23), preferentemente en 1 a 7 grados y, de manera particularmente preferente, en 4 a 6 grados.
  12. 12. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 3 a 11, caracterizado porque el anillo de deslizamiento (37) esta montado entre dos anillos de soporte (46).
  13. 13. Husillo de rosca de bolas de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado porque el aro interior de rodamiento (31) esta pretensado por medio de los anillos de soporte (46).
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