ES2849549T3 - Arbol de dirección para un vehículo de motor - Google Patents

Abstract

Árbol de dirección (1) para un vehículo de motor, que comprende un árbol hueco (20) y un árbol interno (30), que está dispuesto coaxialmente en el árbol hueco (20), de manera axialmente telescópica con relación al árbol hueco (20) en la dirección del eje longitudinal (L) del árbol de dirección (10) y está conectado de manera solidaria en cuanto al par de giro al árbol hueco (20) a través de bolas (40) que pueden rodar en la dirección del eje longitudinal (L), estando dispuestas las bolas (40) en al menos una hilera axial (41, 42), teniendo las bolas (40) adyacentes unas respecto a las otras en la hilera (41, 42) cada una de ellas una distancia predeterminada las unas de las otras, siendo al menos una de las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4) entre cada una de las bolas (40) adyacentes dentro de una hilera (41, 42) diferente respecto a al menos otra de las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4), caracterizado por que al menos dos hileras (41, 42) están dispuestas de manera distanciada una respecto a la otra en la dirección circunferencial, presentando las hileras (41, 42) una disposición diferente de las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4) entre las bolas (40).

Description

DESCRIPCIÓN

Árbol de dirección para un vehículo de motor

Estado de la técnica

La invención se refiere a un árbol de dirección para un vehículo de motor, que comprende un árbol hueco y un árbol interno, que está dispuesto coaxialmente en el árbol hueco, de manera axialmente telescópica relativamente al árbol hueco en la dirección del eje longitudinal del árbol de dirección y está conectado de manera solidaria en cuanto al par de giro al árbol hueco a través de bolas que pueden rodar en la dirección del eje longitudinal, estando dispuestas las bolas en al menos una hilera axial, teniendo las bolas adyacentes unas respecto a las otras en la hilera en cada caso una distancia predeterminada las unas de las otras, siendo al menos una de las distancias entre las bolas en cada caso adyacentes dentro de una hilera diferente respecto a al menos otra de las distancias.

La utilización de un árbol de dirección telescópico en su dirección axial en un vehículo de motor posibilita una regulación de la columna de dirección para el ajuste de la posición del volante en la dirección longitudinal. Además, en caso de una colisión, el árbol de dirección se puede juntar empujando en la dirección de su eje longitudinal, mediante lo cual se evita de manera eficaz que la columna de dirección penetre en el interior del habitáculo de pasajeros y dé como resultado lesione a los ocupantes. Esto se consigue mediante dos árboles mutuamente telescópicos en la dirección longitudinal, a saber, un árbol hueco, que se forma como árbol exterior o árbol externo por un perfil hueco tubular, y un árbol interno colocado en este telescópicamente, es decir, de manera axialmente desplazable en la dirección del eje longitudinal del árbol de dirección, en cuyo extremo trasero con respecto a la dirección de marcha está montado el volante. El árbol de dirección se puede acortar o alargar al juntar empujando o sacar telescópicamente el árbol interno y el árbol hueco en la dirección axial, es decir, en la dirección del eje longitudinal.

En el tipo de construcción genérico, entre el árbol hueco y el árbol interno están dispuestas al menos una, por regla general varias bolas como cuerpos rodantes, que pueden rodar en la dirección longitudinal entre la superficie exterior del árbol interno y la superficie interior del árbol hueco en la dirección del eje longitudinal. Por ello, se realiza un rodamiento lineal para una ajustabilidad axial de marcha suave colocada sobre cuerpos rodantes del árbol interno relativamente al árbol hueco. Para la transmisión del par de giro introducido para la dirección, el árbol interno presenta en su lado exterior y el árbol hueco en su lado interior, pistas de rodadura de bolas en forma de ranura o de acanaladura, radialmente opuestas entre sí, que discurren en paralelo respecto al eje longitudinal en la dirección axial, en las cuales están dispuestas las bolas y sirven como elementos de unión positiva, mediante lo cual entre el árbol interno y el árbol hueco se forma una unión positiva efectivo con respecto a un giro alrededor del eje longitudinal, que conecta entre sí el árbol hueco y el árbol interno de manera solidaria en cuanto al par de giro. Por eso, los árboles de dirección genéricos también se denominan árboles de deslizamiento rodantes.

En lo sucesivo, los cuerpos rodantes se denominarán directamente bolas, pudiéndose utilizar, en lugar de bolas, también rodillos o cuerpos rodantes de formas diferentes.

En los árboles de dirección, como se conocen, por ejemplo, por el documento DE 10 2014 017 555 A1, está dispuesta en cada caso una pluralidad de bolas en una hilera axial. En este, una hilera de este tipo, también denominada hilera de bolas, se forma en cada caso a partir de una pluralidad de bolas dispuestas de manera sucesiva en la dirección longitudinal, es decir, de manera adyacente las unas respecto a las otras en cada caso a distancia en dirección axial. Las distancias definidas se pueden mantener por que las bolas se mantienen en posición en una jaula de bolas entre los árboles y a distancia relativamente las unas de las otras y, a este respecto, están alojadas de manera que pueden girar libremente alrededor de sus ejes de rodadura, es decir, alrededor de su punto central de bola.

Por regla general, dos o varias de tales hileras están dispuestas de manera distribuida circunferencialmente en una jaula de bolas, mediante lo cual el árbol interno está colocado de forma coaxialmente centrada en el árbol hueco. Dentro de una hilera, las bolas están dispuestas de manera equidistante, teniendo bolas axialmente adyacentes en cada caso una distancia predeterminada e igual las unas de las otras en la dirección longitudinal, como en el documento DE 102014017555 A1 mencionado. La distancia entre las bolas se mide en cada caso entre los puntos centrales de las bolas. Correspondientemente, el apoyo entre el árbol interno y el árbol hueco se realiza a través de una secuencia uniforme de puntos de apoyo dispuestos de manera equidistante, que se forman por los puntos de contacto entre las bolas y las pistas de rodadura de las bolas del árbol interno y el árbol hueco.

La disposición de las bolas en hileras posibilita una guía lineal de marcha suave, pudiéndose adaptar la capacidad de carga absoluta a los requisitos en funcionamiento por medio del número y la distancia de las bolas en las hileras, produciéndose, con la suposición de árboles rígidos a la flexión, la misma presión hertziana dentro de una hilera con la cual cada una de las bolas se presiona contra las pistas de rodadura de bolas del árbol interno y hueco en sus superficies de contacto. Sin embargo, resulta desventajoso que, en la práctica, se produzcan deformaciones elásticas por flexión del árbol interno y del árbol hueco debido a vibraciones y fuerzas transversales, de manera que las bolas individuales (por ejemplo, en las áreas de extremo) experimentan una fuerza de presión mayor que las bolas restantes de la misma hilera. Por ello, se pueden producir una formación de picaduras indeseables, en la que, debido a la presión hertziana existente, el esfuerzo máximo se encuentra por debajo de la superficie de la pista de rodadura y, por ello, en el caso de que se exceda la resistencia del material del árbol interno o bien del árbol hueco, se produce una formación de grietas hasta la superficie de la pista de rodadura y, por lo tanto, se arranca material de la superficie de la pista de rodadura. Además, también se puede producir el denominado "false brinelling" (desprendimiento de la capa antifricción con carga pequeña), en el que las pistas de rodadura de las bolas se deforman plásticamente asimismo de manera local por vibraciones en los puntos de contacto de las bolas y se produce una formación de concavidades en la pista de rodadura. Las picaduras y concavidades resultan desventajosas en el caso de una transmisión mutua de pares motores, puesto que, por ello, se crea un huelgo perceptible entre el árbol interno y el árbol externo. Además, la suavidad de marcha se ve afectada negativamente durante la telescopia por las picaduras y concavidades en las pistas de rodadura.

En el estado de la técnica, los efectos negativos de este tipo únicamente pueden se pueden tratar por medio de la utilización de un mayor número de bolas y una reducción de las distancias entre las bolas para aumentar la capacidad de carga. Sin embargo, por ello se aumenta el peso y los costes de fabricación.

Un árbol de dirección del tipo anteriormente mencionado se conoce, por ejemplo, por los documentos JP 2005 083532 A o DE 102011 012889 A1. A este respecto, debido a la disposición de las bolas, existe el problema de vibraciones y resonancias no deseadas.

En vista de los problemas explicados anteriormente, un objetivo de la presente invención es poner a disposición un árbol de dirección mejorado que tiene un comportamiento de vibración mejorado.

Descripción de la invención

Este objetivo se consigue mediante un árbol de dirección para un vehículo de motor con las características de la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos se deducen de las reivindicaciones secundarias.

De acuerdo con la invención, para un árbol de dirección con las características genéricas mencionadas al principio, se propone que al menos dos hileras estén dispuestas de manera distanciada una respecto a la otra en la dirección circunferencial, presentando las hileras una disposición diferente de las distancias entre las bolas.

De acuerdo con la invención, está previsto que al menos dos hileras estén dispuestas de manera distanciada una respecto a la otra en la dirección circunferencial, presentando las hileras una disposición diferente de las distancias entre las bolas. Como ya se conoce por el estado de la técnica citado, el árbol interno puede estar mantenido y colocado de forma centrada entre dos, tres, cuatro o más hileras, distribuidas por la circunferencia, de bolas. Para implementar la invención, está previsto que las distancias dentro de cada una de las hileras sean diferentes de acuerdo con la invención. Sin embargo, diferentes hileras también pueden presentar una disposición diferente de las distancias. Es posible, por ejemplo, que dos o más hileras de bolas con un patrón de distancias idéntico, es decir, la misma secuencia de distancias diferentes, estén dispuestas de manera desplazada una contra la otra en la dirección axial. A este respecto, las bolas de hileras adyacentes en la dirección circunferencial pueden estar dispuestas al menos parcialmente en huecos, es decir, de manera desplazada en la dirección axial. Por ello, se pueden absorber de forma eficaz diferentes cargas transversales, y se pueden suprimir diferentes vibraciones naturales. Esto da como resultado la ventaja de que el comportamiento de vibración del árbol de dirección se mejora en conjunto y, en particular, se pueden suprimir las resonancias no deseadas y se ha mejorado el comportamiento de la transmisión, en el sentido de que las vibraciones perturbadoras no deseadas se transmiten peor.

En una hilera de bolas, entre dos bolas adyacentes está presente al menos una primera distancia, que es menor o mayor que una segunda distancia entre otro par de bolas adyacentes, midiéndose las distancias en cada caso entre los ejes de rodadura de los cuerpos rodantes, así, los puntos centrales de las bolas.

Por ello, es posible, dentro de la longitud de una hilera de bolas, disponer de forma distanciada más cerca o más lejos las bolas en la dirección axial, esta es la dirección del eje longitudinal, dependiendo de las fuerzas de presión localmente diferentes debido a las deformaciones de flexión de los árboles, y de esta manera igualar las fuerzas de presión que actúan sobre los árboles en los puntos de contacto de las bolas. Para ello, las bolas se pueden distanciar más estrechamente en una primera sección longitudinal, en la que actúan sobre las bolas mayores fuerzas de contacto radial debido a las deformaciones por flexión de los árboles, así, tienen una primera distancia entre sí menor que en una segunda sección longitudinal, en la que se ejercen menores fuerzas de presión sobre las bolas ejercen, donde las bolas pueden adoptar una segunda distancia mayor entre sí relativamente a la primera distancia, de manera que estén más distanciadas las unas de las otras. En áreas de mayores fuerzas de presión radiales, las bolas se pueden disponer de manera más densa en la dirección axial o, dicho de otra manera, se puede disponer un mayor número de bolas por longitud del árbol de dirección para implementarse localmente una mayor densidad de bolas en la dirección axial.

Para tener en cuenta las cargas transversales que se van a esperar durante el funcionamiento, un procedimiento para adaptar las distancias entre las bolas puede prever que se determinen en primer lugar las fuerzas transversales radiales que se producen a lo largo de la longitud de una hilera de bolas. Esto se puede realizar de manera empírica por medio de mediciones, o mediante cálculos o simulaciones, que incluyen vibraciones y otros estados de funcionamiento. El perfil de carga resultante a este respecto indica la distribución de fuerza local por longitud, en forma de una curva de fuerza en la cual la fuerza radial (fuerza transversal) está trazada a lo largo de la longitud. Esto también da como resultado la fuerza de presión que se ejerce en cada caso sobre dos bolas adyacentes. De acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención, la distancia entre bolas adyacentes se adapta a la distribución de la fuerza transversal. A este respecto, la distancia se reduce en áreas de una mayor fuerza transversal local, así, se aumenta el número de bolas por longitud para incrementar la densidad de bolas anteriormente mencionada, y se reduce en áreas de una menor fuerza transversal, de manera que se ajusta una menor densidad de bolas local. Dicho de otra manera, la distancia entre bolas adyacentes se predetermina en una proporción inversa respecto a la fuerza de presión ejercida sobre estas bolas, a saber, a través del número total de las bolas distribuidas a lo largo de la hilera de manera que la fuerza de presión media de todas las bolas de una hilera es fundamentalmente la misma, o bien permanece dentro de un intervalo de aceptación predeterminado. De esta forma, las distancias entre las bolas dentro de una hilera se pueden predeterminar dependiendo de la distribución de la fuerza transversal a través de la longitud. A este respecto, las distancias individuales dentro de la hilera se pueden predeterminar de manera que el respectivo producto de la distancia entre dos bolas adyacentes y la fuerza de presión ejercida sobre estas bolas en toda la longitud de la hilera se encuentre dentro de un intervalo de aceptación predeterminado. En otras palabras, la densidad local de bolas se adapta correspondientemente a la fuerza transversal local, de manera que, en promedio, las cargas transversales que se producen se distribuyen uniformemente sobre las bolas de una hilera de bolas en cada estado de funcionamiento.

Dado que las distancias están adaptadas a la distribución de la fuerza transversal, se puede implementar una distribución uniforme y ventajosa de las fuerzas de presión que actúan sobre las bolas dentro de una hilera. Una disposición optimizada en tal medida puede arreglárselas con menos bolas para proporcionar una capacidad de carga determinada que las disposiciones uniformes conocidas por el estado de la técnica. Por ello, se puede ahorrar peso de manera ventajosa.

Un problema en el estado de la técnica es que por medio de la disposición regular de las bolas se fomenten determinadas vibraciones naturales del árbol de dirección, de manera que pueden producirse resonancias asociadas a la generación de ruido. Por medio de la disposición de las bolas de acuerdo con la invención, se suprime la transmisión de vibraciones y mejora el comportamiento de vibración natural del árbol de dirección, mediante lo cual se reducen ruidos indeseables. La disposición optimizada de las diferentes distancias de acuerdo con la invención se puede realizar asimismo por medio de cálculos y simulaciones, así como empíricamente.

En la forma más sencilla, para la implementación de la invención pueden estar previstas dos distancias diferentes dentro de una hilera. Se prevé una primera distancia más pequeña entre bolas adyacentes en una sección en la que se esperan mayores fuerzas transversales durante el funcionamiento, y una segunda distancia más grande donde la carga es menor. De esta manera, se pueden predeterminar dos valores para la densidad local de bolas para una adaptación lineal a la curva de fuerza.

Un perfeccionamiento ventajoso de la invención prevé que al menos tres de las distancias entre las bolas dentro de una hilera sean diferentes las unas de las otras. Por lo tanto, correspondientemente al número de distancias diferentes, se pueden predeterminar tres o más valores para la densidad local de bolas para la adaptación a la curva de fuerza. Una ventaja es que, por medio de la adaptación local a al menos tres posiciones dentro de una hilera, se puede realizar un reajuste cualitativamente mejor a la curva de fuerza. Ya por medio de tres distancias diferentes se puede realizar una adaptación mejorada a una curva de fuerza real. Preferentemente, las distancias se pueden predeterminar correspondientemente a los valores que asume una función de fuerza que describe la curva de fuerza en las posiciones de longitud de las bolas en cada caso adyacentes. Por ello, se puede realizar una homogeneización adicional de las fuerzas de presión ejercidas sobre todas las bolas de una hilera, que correspondientemente pueden encontrarse dentro de un intervalo de aceptación menor. Por ello, el comportamiento de vibración natural de la columna de dirección se puede mejorar aún más, se disminuye la generación y transmisión de vibraciones dañinas y se reduce la generación de ruido,

puesto que las distancias dentro de una hilera pueden estar configuradas para aumentar comenzando desde un extremo. Una primera distancia, que está situada entre una primera bola, que se encuentra en el extremo axial de una hilera, y una segunda bola adyacente a la misma, es a este respecto menor que las distancias más distanciadas de dicho extremo. Por ello, las fuerzas transversales más altas que se producen en el extremo de una hilera se pueden compensar de acuerdo con la invención.

Además, puede resultar ventajoso que las distancias dentro de una hilera presenten una distancia máxima o una distancia mínima, y estén configuradas para disminuir o aumentar hacia los extremos de la hilera. Por medio de vibraciones del árbol hueco y el árbol interno, pueden producirse movimientos transversales relativos y deflexiones asociadas a ello, por medio de las cuales se ejercen fuerzas transversales sobre las bolas como fuerzas de presión. A lo largo de la vibración, se produce por ello una curva de fuerza curvada, por ejemplo, fundamentalmente parabólica o sinusoidal, que da como resultado una fuerza de presión local correspondiente. A este respecto, si la fuerza transversal más alta ocurre en el área de los extremos de una hilera, la densidad de bolas se puede aumentar hacia los extremos por medio de una disposición más densa con una distancia menor. Correspondientemente, existe una distancia máxima entre los extremos donde la carga transversal es menor. En caso de que se esperen las fuerzas transversales más altas dentro del curso de la hilera debido a la forma de la vibración, las bolas pueden estar dispuestas ahí más densamente, mediante lo cual se forma una distancia mínima.

Una realización puede prever que las distancias dentro de una hilera estén dispuestas de manera simétrica. Por ejemplo, las distancias pueden aumentar desde el primer extremo de la hilera y disminuir con simetría de espejo hacia el segundo extremo, o disminuir desde el primer extremo y aumentar con simetría de espejo hacia el segundo extremo. Asimismo, es concebible que estén configuradas diferentes distancias a lo largo de una hilera en una disposición simétrica que aumenta y/o que disminuye alterna o múltiples veces. Por ello, se pueden compensar las correspondientes fuerzas transversales que se esperan. Preferentemente, el plano de simetría está dispuesto de manera que el eje longitudinal coincida con la dirección normal del plano de simetría.

Es posible que las distancias dentro de una hilera estén dispuestas de manera asimétrica. Una disposición disimétrica o irregular de las bolas y, con ello, de las distancias dentro de una hilera pueden ser adecuadas para evitar resonancias no deseadas.

Para implementar la invención, puede estar previsto que diferentes hileras presenten un número diferente de bolas y/o distancias diferentes. Si, por ejemplo, dos números diferentes de bolas se distribuyen en la misma longitud de una hilera, entonces se producen diferentes distancias entre las bolas en cada caso adyacentes.

Asimismo, es posible que al menos dos hileras dispuestas de manera distanciada la una respecto a la otra en la dirección circunferencial presenten disposiciones diferentes de las distancias entre las bolas, por ejemplo, patrones de distancias configurados de manera diferente como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, de acuerdo con la invención, una primera hilera puede estar diseñada con diferentes distancias en una primera disposición, y una segunda hilera puede estar diseñada con diferentes distancias en una segunda disposición. También es concebible que, de acuerdo con la invención, una hilera presente distancias diferentes, y otra hilera presente distancias uniformes. A través de estas diversas configuraciones posibles, el comportamiento de vibración del árbol de dirección se puede adaptar y optimizar al respectivo caso de aplicación. Esto da como resultado la ventaja de que el comportamiento de vibración del árbol de dirección se mejora en conjunto y, en particular, se pueden suprimir diversas resonancias posibles. Además, se puede efectuar una optimización con respecto a la alta capacidad de carga con poco peso.

Por ello, el comportamiento de vibración de la columna de dirección se puede mejorar aún más. Se disminuye la transmisión de vibraciones nocivas y se reduce la generación de ruido.

Una realización preferente de la invención prevé que coaxialmente entre el árbol interno y el árbol hueco esté dispuesta una jaula de bolas, la cual presenta alojamientos, en los cuales está alojada en cada caso de manera que puede girar libremente una bola. En la jaula de bolas, las bolas de cada hilera de bolas se mantienen unas respecto a las otras en los alojamientos a distancias definidas entre los puntos centrales de bolas o ejes de rodadura, es decir, las distancias entre los alojamientos en la dirección axial corresponden a las distancias entre las bolas. Por medio de las distancias entre los alojamientos, las diferentes distancias de acuerdo con la invención de las bolas dentro de una hilera se pueden predeterminar y mantener con precisión. Una jaula de bolas para la disposición coaxial entre un árbol hueco y un árbol interno dispuesto telescópicamente en el mismo puede estar configurada a modo de perfil hueco coaxialmente respecto al eje longitudinal, formándose un alojamiento para una bola en cada caso por una abertura de alojamiento radialmente continua en la que la bola se puede alojar de manera que puede girar libremente alrededor de su eje de rodadura. Las distancias entre ejes de las aberturas de alojamiento determinan las distancias entre las bolas.

Descripción de los dibujos

Formas de realización ventajosas de la invención se explican con más detalle a continuación mediante los dibujos. En detalle, muestran:

la figura 1 una vista en perspectiva esquemática de un árbol de dirección,

la figura 2 una vista parcial de un árbol de dirección de acuerdo con la figura 1 en estado despiezado,

la figura 3 una sección longitudinal a lo largo del eje longitudinal a través del árbol de dirección de acuerdo con la figura 1 en una primera forma de realización a modo de ejemplo,

la figura 4 una sección longitudinal a lo largo del eje longitudinal a través de un árbol de dirección de acuerdo con la figura 1 en una segunda forma de realización a modo de ejemplo,

la figura 5 una vista detallada lateral de un árbol de dirección en una forma de realización de acuerdo con la invención.

Formas de realización de la invención

En las diversas figuras, las mismas partes están provistas siempre de las mismas referencias y, por eso, solo se mencionan o comentan por regla general también una sola vez en cada caso.

La figura 1 muestra, en una vista en perspectiva, un árbol de dirección 1 representado esquemáticamente, que presenta un árbol hueco 20, también denominado árbol exterior o árbol externo, y un árbol interno 30, también denominado árbol interior, que pueden ser telescópicos el uno contra el otro en la dirección del eje longitudinal L, es decir, en la dirección axial o longitudinal indicada con la doble flecha.

El árbol hueco 20 presenta en su extremo libre, que es opuesto con respecto al árbol interno 30 en la dirección longitudinal, una horquilla 21, que forma una parte de una articulación universal con la cual el árbol de dirección 10 puede estar conectado de manera solidaria en cuanto al par a una cadena de dirección. Correspondientemente, el árbol interno 30 presenta en su extremo libre, que es opuesto con respecto al árbol hueco 20 en la dirección longitudinal, una horquilla 31, que forma una parte de una articulación universal adicional con la cual el árbol de dirección 1 puede estar conectado de manera solidaria en cuanto al par a la cadena de dirección. Los árboles 20 y 30 están fabricados preferentemente ambos como perfiles huecos hechos de acero fácilmente conformable en frío. La figura 2 muestra el árbol de dirección 1 de acuerdo con la figura 1, estando representado el árbol interno 30 extraído del árbol hueco 20 en la dirección del eje longitudinal L.

Entre el árbol hueco 20 y el árbol interno 30 están dispuestos cuerpos rodantes configurados como bolas 40, como puede se puede reconocer claramente en la sección longitudinal de la figura 4, que muestra una vista parcial del árbol de dirección 1 en estado ensamblado.

El árbol hueco 20 presenta en su superficie interior ranuras 22 continuas en la dirección longitudinal, y el árbol interno 30 presenta ranuras 32 correspondientes radialmente opuestas a estas, que sirven como pistas de rodadura de cuerpos rodantes para las bolas 40, es decir, forman pistas de rodadura de bolas. Las bolas 40 están dispuestas entre estas ranuras 22 y 32 de tal manera que pueden rodar en la dirección del eje longitudinal L y, por lo tanto, formar un rodamiento de rodillos lineal para un movimiento relativo telescópico del árbol interno 30 y el árbol hueco 20. Además, las bolas 40 actúan como elementos de unión positiva, que engranan en unión positiva en las ranuras 22 y 32 con respecto a un giro relativo alrededor del eje longitudinal L, mediante lo cual transmiten al árbol hueco 20 un par motor introducido como par de dirección en el árbol interno 30. En el ejemplo mostrado, están dispuestas en conjunto cuatro ranuras 22 o 32 de manera distribuida alrededor del eje longitudinal L en la dirección circunferencial.

Las bolas 40 están alojadas en una jaula de rodamiento que está configurada como una jaula de bolas 50. La jaula de bolas 50 presenta para cada una de las bolas 40 un alojamiento 51 en forma de una abertura de alojamiento 51 radialmente continua, en la cual está alojada de manera que puede girar libremente en cada caso una bola 40 con holgura alrededor de su punto central de bola y que se proyecta radialmente hacia dentro y hacia fuera hasta el punto de que pueden rodar hacia las ranuras 22 y 32 sin obstáculos en la dirección longitudinal alrededor de un eje de rodadura que pasa por el punto central de la bola. Las bolas 40 dispuestas en cada caso en la dirección longitudinal, es decir, en la dirección del eje longitudinal L, de manera axialmente sucesiva forman conjuntamente una hilera 41, también denominada hilera de bolas. Las hileras 41 mostradas en las figuras 2 y 3 comprenden en cada caso seis bolas 40, la realización representada en la figura 4 tiene hileras 42 formadas por en cada caso cinco bolas 40. La longitud de una hilera 41 o 42 se define como la distancia entre los puntos centrales de bolas de las bolas 40 más externas en la dirección longitudinal de la hilera 41 o 42.

Para formar las hileras 41 o 42, las bolas 40 están alojadas en los alojamientos 51 de la jaula de bolas 50 de manera que están mantenidas y guiadas a una distancia definida las unas respecto a las otras, pudiendo rodas las bolas 40 en una hilera 41 o 42 entre en cada caso ranuras 22 o 32 radialmente opuestas por parejas.

La disposición de acuerdo con la invención de las bolas 40 de una hilera 41 se puede deducir claramente de la representación en la figura 3. La primera bola 40 que se encuentra en el exterior en el extremo izquierdo de la hilera 41 en el dibujo tiene la primera distancia a1 desde la (segunda) bola 40 adyacente, que viene dada por la distancia entre los puntos centrales de la bola y corresponde a la distancia entre los alojamientos 51. A la segunda bola 40 le sigue la segunda distancia b1, y luego entre las bolas 40 adicionales de la hilera 41 las distancias b2, b3 y (entre la quinta y la última bola 40) la distancia a2. La longitud de la hilera 41 asciende de acuerdo con la definición a: a1+b1+b2+b3+a2.

De acuerdo con la invención, las distancias a1 y a2 son de menor magnitud que las distancias b1, b2 y b3, aplicándose: b(1,2 o 3) > a(1 o 2). Ventajosamente, una distancia b(1, 2 o 3) es de 1,2 a 4 veces una distancia a(1 o 2); de manera especialmente preferente, la relación es de 1,4 a 3 veces.

La disposición de las distancias a1, b1, b2, b3, a2 puede tener simetría de espejo respecto al centro de la hilera 41, aplicándose entonces, por ejemplo: a1 = a2 y b1 = b2 = b3. Esto da como resultado entonces dentro de la hilera 41 una secuencia de distancias: a1 - b1 - b1 - b1 - a1, ascendiendo b1 preferentemente de 1,2 a 4 veces de a1, de manera especialmente preferente de 1,4 a 3 veces.

Un perfeccionamiento ventajoso prevé que la distancia b2 sea mayor que b1 o b3, así, que se aplique: b2 > b1 y b2 > b3. En una disposición preferente, simétrica al centro de la hilera 41, b1 = b3, de manera que en la dirección longitudinal L la secuencia de las distancias es: a1 - b1 - b2 - b1 - a1. Por ello, en una hilera 41 están implementadas tres distancias a1, b1 y b2 diferentes, lo cual posibilita una adaptación mejorada a la carga que se espera debido a la curva de fuerza y, con ello, una mayor capacidad de carga del árbol de dirección 1, así como un comportamiento de vibración optimizado.

En la figura 4 está mostrada, en la misma vista que en la figura 3, una disposición posible adicional, que consta esta vez de en conjunto cinco bolas 40 en una hilera 42 axial. Desde el extremo izquierdo en el dibujo de la hilera 42, la secuencia de las distancias es: a3 - b4 - b4 - a4, de manera que para la hilera 42 la longitud total da por resultado a3+b4+b4+a4. A este respecto, a su vez, una disposición con simetría de espejo respecto al centro de la hilera 42 se puede seleccionar: a3 - b4 - b4 - a3, con b4 > a3, y siendo preferentemente la distancia b4 de 1,2 a 4 veces una distancia a3; de manera especialmente preferente, b4 es de 1,4 a 3 veces a3.

En una jaula de bolas 50, una o varias hileras 41 de acuerdo con la figura 3 pueden estar implementadas de manera distanciada en la dirección circunferencial, por ejemplo, cuatro hileras 41 idénticas, por ejemplo, en una disposición distribuida uniformemente sobre la circunferencia como en la figura 2. Asimismo, es posible configurar varias hileras 42 idénticas de acuerdo con la figura 4 en una jaula de bolas 50. Aparte de eso, de acuerdo con la invención es necesario combinar entre sí las hileras 41 y 42, que presentan en cada caso diferentes disposiciones de las bolas 40, en una jaula de bolas 50. En la figura 5 está representada una disposición de este tipo de acuerdo con la invención, estando combinadas alternativamente dos hileras 41 en la dirección circunferencial con dos hileras 42, una de las cuales está cubierta por el árbol interno 30. Las líneas de trazos discontinuos muestran cómo las bolas 40 de las hileras 41 y 42 están desplazadas las unas respecto a las otras en la dirección longitudinal, parcialmente colocadas en huecos. Por ello, se puede realizar una transmisión del par motor optimizada, pudiendo implementarse un comportamiento de vibración natural mejorado.

Asimismo, es posible combinar una hilera 41 o 42, o hileras 41 y 42, en un árbol de dirección 1 con una o varias hileras de bolas 40 dispuestas de manera equidistante, distribuidas uniformemente, que no están representadas en este caso, pero se conocen por el estado de la técnica.

La jaula de bolas 50 se puede producir preferentemente como una pieza moldeada por inyección de plástico de una sola pieza hecha de polímero termoplástico, mediante lo cual las distancias a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3 y b4 de acuerdo con la invención se pueden implementar de forma sencilla y precisa como distancias axiales entre las aberturas de alojamiento 51.

Lista de referencias

1 Árbol de dirección

20 Árbol hueco

21 Horquilla

22 Ranura

30 Árbol interno

31 Horquilla

32 Ranura

40 Bola

41, 42 Hilera

50 Jaula de bolas

51 Alojamiento

L Eje longitudinal

a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4 Distancias

Lista de referencias

1 Árbol de dirección

20 Árbol hueco

21 Horquilla

22 Ranura

30 Árbol interno

31 Horquilla

32 Ranura

40 Bola

41, 42 Hilera

50 Jaula de bolas

51 Alojamiento

L Eje longitudinal

a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4 Distancias

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Árbol de dirección (1) para un vehículo de motor, que comprende un árbol hueco (20) y un árbol interno (30), que está dispuesto coaxialmente en el árbol hueco (20), de manera axialmente telescópica con relación al árbol hueco (20) en la dirección del eje longitudinal (L) del árbol de dirección (10) y está conectado de manera solidaria en cuanto al par de giro al árbol hueco (20) a través de bolas (40) que pueden rodar en la dirección del eje longitudinal (L), estando dispuestas las bolas (40) en al menos una hilera axial (41, 42), teniendo las bolas (40) adyacentes unas respecto a las otras en la hilera (41, 42) cada una de ellas una distancia predeterminada las unas de las otras, siendo al menos una de las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4) entre cada una de las bolas (40) adyacentes dentro de una hilera (41, 42) diferente respecto a al menos otra de las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4), caracterizado

por que al menos dos hileras (41,42) están dispuestas de manera distanciada una respecto a la otra en la dirección circunferencial, presentando las hileras (41, 42) una disposición diferente de las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4) entre las bolas (40).

2. Árbol de dirección según la reivindicación 1, caracterizado por que al menos tres de las distancias (a1, b1, b2) entre las bolas (40) dentro de una hilera (41) son diferentes las unas de las otras.

3. Árbol de dirección según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4) están adaptadas a la distribución de una fuerza transversal.

4. Árbol de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las distancias (a1, b1, b3, a3, b4) dentro de una hilera (41, 42) están configuradas para aumentar, comenzando desde un extremo.

5. Árbol de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4) dentro de una hilera (41, 42) presentan una distancia máxima (b2, b3, b4) o una distancia mínima, y están configuradas para disminuir o aumentar hacia los extremos de la hilera (41, 42).

6. Árbol de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4) dentro de una hilera (41,42) están dispuestas de manera simétrica.

7. Árbol de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las distancias (a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3, b4) dentro de una hilera (41,42) están dispuestas de manera asimétrica.