ES2872876T3 - Columna de dirección ajustable a motor para un vehículo de motor y accionamiento de ajuste para una columna de dirección - Google Patents

Abstract

Accionamiento de ajuste (5, 6) para una columna de dirección (1) ajustable a motor para un vehículo de motor, que comprende un husillo roscado (52, 62) que encaja en una tuerca de husillo (51, 61), con un eje (G), una unidad de accionamiento (55) y una rueda de engranaje (7) que puede ser accionada por la unidad de accionamiento (55) de forma giratoria en torno al eje (G), presentando esta rueda de engranaje una sección de dentado (72), que está dispuesta axialmente entre dos superficies de apoyo (81) circunferenciales coaxiales con respecto al eje (G), estando unida la rueda de engranaje (7) de forma no giratoria con la tuerca de husillo (51) o el husillo roscado (62), caracterizado por que la rueda de engranaje (7) presenta un elemento central (71), coal que están unidos dos aros de rodamiento (8), que presentan cada uno de ellos una superficie de apoyo (81) y que se apoyan axialmente uno en el otro.

Description

DESCRIPCIÓN

Columna de dirección ajustable a motor para un vehículo de motor y accionamiento de ajuste para una columna de dirección

Estado de la técnica

La invención se refiere a una columna de dirección ajustable a motor para un vehículo de motor, con una unidad de soporte, que puede fijarse en una carrocería de vehículo, y que está sujetada por una unidad de ajuste, en la que está alojado de manera giratoria en torno a su eje longitudinal un husillo de dirección, y con un accionamiento de ajuste, que está unido con la unidad de soporte y con la unidad de ajuste, y con el que la unidad de ajuste es ajustable con respecto a la unidad de soporte, presentando el accionamiento de ajuste un husillo roscado que encaja en una tuerca de husillo, con un eje, una unidad de accionamiento y una rueda de engranaje que puede ser accionada por la unidad de accionamiento de forma giratoria en torno al eje, presentando esta rueda de engranaje una sección de dentado, que está dispuesta axialmente entre dos superficies de apoyo circunferenciales coaxiales con respecto al eje, estando unida la rueda de engranaje de forma no giratoria con la tuerca de husillo o el husillo roscado, y pudiendo ser accionados el husillo roscado y la tuerca de husillo por la unidad de accionamiento de forma giratoria uno con respecto a la otra en torno al eje. Además, la invención se refiere a un accionamiento de ajuste para una columna de dirección ajustable a motor para un vehículo de motor, que comprende un husillo roscado que encaja en una tuerca de husillo, con un eje, una unidad de accionamiento y una rueda de engranaje que puede ser accionada por la unidad de accionamiento de forma giratoria en torno al eje, presentando esta rueda de engranaje una sección de dentado, que está dispuesta axialmente entre dos superficies de apoyo circunferenciales coaxiales con respecto al eje, estando unida la rueda de engranaje de forma no giratoria con la tuerca de husillo o el husillo roscado.

Las columnas de dirección para vehículos de motor presentan un árbol de dirección con un husillo de dirección, en cuyo extremo posterior visto en la dirección de marcha, orientado hacia el conductor, está fijado un volante para que el conductor introduzca un comando de dirección. El husillo de dirección está alojado de forma giratoria en torno a su eje longitudinal en una unidad de ajuste, que está sujetada por una unidad de soporte en la carrocería del vehículo. Puesto que la unidad de ajuste está alojada de forma telescópicamente desplazable en una unidad envolvente unida con la unidad de soporte, denominada también caja guía o brazo basculante de caja, puede realizarse un ajuste longitudinal. Un ajuste de altura puede realizarse por que la unidad de ajuste o una unidad envolvente que la aloja está alojada de forma basculante en la unidad de soporte. El ajuste de la unidad de ajuste en la dirección longitudinal o de altura permite el ajuste de una posición de volante ergonómicamente confortable con respecto a la posición del conductor en la posición de servicio, denominada también posición de conducción o manejo, en la que puede realizarse una intervención manual de dirección.

En el estado de la técnica es conocido prever para el ajuste de la unidad de ajuste con respecto a la unidad de soporte un accionamiento de ajuste a motor con una unidad de accionamiento que comprende un servomotor eléctrico, que está unido, por regla general mediante un engranaje, con un accionamiento de husillo que comprende un husillo roscado enroscado en una tuerca de husillo. Mediante la unidad de accionamiento, el husillo roscado y la tuerca de husillo pueden accionarse de forma giratoria uno con respecto a la otra en torno a un eje, es decir, el eje del husillo roscado, por lo que el husillo roscado y la tuerca de husillo pueden aproximarse o alejarse traslacionalmente según el sentido de giro. En una primera forma de realización, el husillo roscado puede ser accionado por la unidad de ajuste, que está unida de forma estacionaria con la unidad de ajuste o la unidad de soporte, de forma giratoria en torno a su eje de husillo roscado y encaja en la tuerca de husillo, que está fijada de forma estacionaria en la unidad de soporte o alternativamente en la unidad de ajuste con respecto al giro en torno al eje del husillo roscado. En la dirección del eje del husillo roscado, el husillo roscado se apoya en la unidad de soporte o en la unidad de ajuste, y la tuerca de husillo correspondientemente en la unidad de ajuste o alternativamente en la unidad de soporte, de modo que un accionamiento rotatorio del husillo roscado provoca un ajuste traslacional de la unidad de soporte y de la unidad de ajuste de una con respecto a la otra en la dirección del eje del husillo roscado. Por lo tanto, esta realización se denomina también accionamiento de husillo rotatorio.

En una segunda forma de realización alternativa, el husillo roscado está acoplado con respecto al giro en torno a su eje de husillo roscado de forma no giratoria con la unidad de soporte o alternativamente con la unidad de ajuste y la tuerca de husillo está alojada de forma giratoria, pero estacionaria en la dirección del eje del husillo roscado correspondientemente en la unidad de ajuste o alternativamente en la unidad de soporte. Al igual que en la primera forma de realización, el husillo roscado se apoya en la dirección del eje del husillo roscado en la unidad de soporte o en la unidad de ajuste, y la tuerca de husillo correspondientemente en la unidad de ajuste o en la unidad de soporte, de modo que el husillo roscado es desplazable traslacionalmente en la dirección del eje del husillo roscado, siendo accionada la tuerca de husillo de forma giratoria por la unidad de accionamiento. Esta realización se denomina también accionamiento de husillo de inmersión.

Gracias al accionamiento rotatorio del husillo roscado se provoca, al igual que en la primera alternativa, un ajuste traslacional de la unidad de soporte y de la unidad de ajuste de una con respecto a la otra en la dirección del eje del husillo roscado. En las dos realizaciones, el accionamiento de husillo forma un accionamiento de ajuste a motor que actúa entre la unidad de soporte y la unidad de ajuste, mediante el que puede ajustarse la unidad de ajuste para el ajuste con respecto a la unidad de soporte.

Para la realización de un ajuste longitudinal de la unidad de ajuste en la dirección del eje longitudinal del husillo de dirección, un accionamiento de husillo de un accionamiento de ajuste puede estar dispuesto entre la unidad de ajuste y una unidad envolvente que aloja a la misma axialmente de forma longitudinalmente ajustable, denominada también caja guía o brazo basculante de caja, que está unida con la unidad de soporte, y pudiendo estar orientado el eje del husillo roscado esencialmente en paralelo al eje longitudinal. Para el ajuste de altura, un accionamiento de husillo puede estar dispuesto entre la unidad de soporte y una unidad de ajuste o unidad envolvente alojada de forma basculante en altura en esta, en la que está alojada la unidad de ajuste. En una columna de dirección, un ajuste longitudinal y de altura a motor puede estar realizado de forma individual o en combinación.

El accionamiento del accionamiento de husillo se realiza por medio de la unidad de accionamiento mediante una rueda de engranaje que puede accionarse de forma giratoria en torno a su eje, que es idéntico al eje del husillo roscado, estando unida esta rueda de engranaje según la realización del accionamiento de husillo de forma no giratoria con la tuerca de husillo o con el husillo roscado. La rueda de engranaje presenta una sección de dentado en forma de una rueda dentada recta, con un dentado circunferencial exterior o un dentado helicoidal. La sección de dentado está dispuesta en la dirección del eje entre dos superficies de apoyo circunferenciales en el lado frontal, coaxiales con respecto al eje. Las superficies de apoyo están dispuestas en una disposición de rodamientos entre superficies de apoyo exteriores correspondientes, que están realizadas de forma estacionaria en la unidad de ajuste o la unidad de soporte, por ejemplo en una carcasa de rodamiento. Gracias a ello, se transmiten las fuerzas de sujeción y ajuste que actúan sobre la rueda de engranaje en las dos direcciones axiales del eje del husillo roscado a través de las superficies de apoyo a las superficies de apoyo exteriores en la unidad de ajuste o la unidad de soporte y la rueda de engranaje se apoya axialmente.

Un accionamiento de ajuste de este tipo con una rueda de engranaje alojada de forma giratoria y apoyada axialmente se conoce, por ejemplo, por el documento US 4,967,618. La rueda de engranaje presenta superficies de apoyo axiales, dispuestas axialmente a los dos lados con respecto a una sección de dentado, que presentan pistas de rodadura para elementos rodantes, concretamente pistas de rodadura para bolas de rodamientos de bolas. Entre estas pistas de rodadura para bolas y pistas de rodadura para bolas correspondientes en superficies de apoyo exteriores estacionarias, axialmente u oblicuamente opuestas, están dispuestas bolas como elementos rodantes. Por ello se forma una disposición de rodamientos en la que la rueda de engranaje está alojada apoyada en la dirección axial entre dos rodamientos de empuje, que están formados respectivamente por una superficie de apoyo, una superficie de apoyo exterior y las bolas dispuestas entre ellas.

Las pistas de rodadura para bolas pueden estar formadas de acuerdo con el documento US 4,967,618 directamente en la rueda de engranaje, que está realizada de una sola pieza con el dentado y la tuerca de husillo, es decir, que presenta la rosca interior continua en la dirección del eje de la tuerca de husillo. En esta realización es ventajoso que un solo componente puede reunir en sí las funciones esenciales de un elemento de apoyo y de accionamiento. Un inconveniente es, no obstante, que para el dentado, la rosca de la tuerca de husillo y las pistas de rodadura para bolas se requieren propiedades mecánicas diferentes, que están parcialmente en conflicto y no pueden realizarse mediante un componente de una sola pieza de un material único. Los materiales de plástico son, por ejemplo, especialmente adecuados para el dentado y la rosca, pero no son adecuados para las pistas de rodadura para bolas, que están hechas preferentemente de un acero duro para rodamientos. Ciertamente se propone en el estado de la técnica indicado también sujetar la rueda de engranaje axialmente entre dos rodamientos de empuje separados. No obstante, por el arriostramiento axial sin juego, que es necesario para una marcha sin desgaste y poco ruidosa y por las cargas que se producen durante el funcionamiento, se ejercen permanentemente fuerzas axiales elevadas sobre la rueda de engranaje, que conducirían a una deformación plástica de una rueda de engranaje hecha de plástico. No es aceptable el juego que se genera por ello. Además, los rodamientos de empuje separados conducen a un elevado esfuerzo de fabricación y de montaje.

En vista de la problemática que se ha explicado anteriormente un objetivo de la presente invención es indicar una columna de dirección con un accionamiento de ajuste mejorado con una rueda de engranaje optimizada, que tenga propiedades mecánicas mejoradas, y un accionamiento de ajuste mejorado para una columna de dirección para un vehículo de motor.

Descripción de la invención

Este objetivo se consigue mediante una columna de dirección ajustable a motor para un vehículo de motor con las características de la reivindicación 1 y un accionamiento de ajuste con las características de la reivindicación 2. Perfeccionamientos ventajosos se deducen de las reivindicaciones secundarias.

Para conseguir el objetivo indicado, se propone una columna de dirección ajustable a motor para un vehículo de motor, con una unidad de soporte, que puede fijarse en una carrocería de vehículo, y que está sujetada por una unidad de ajuste, en la que está alojado de manera giratoria en torno a su eje longitudinal un husillo de dirección, y con un accionamiento de ajuste, que está unido con la unidad de soporte y con la unidad de ajuste, y con el que la unidad de ajuste es ajustable con respecto a la unidad de soporte, presentando el accionamiento de ajuste un husillo roscado que encaja en una tuerca de husillo, con un eje, una unidad de accionamiento y una rueda de engranaje que puede ser accionada por la unidad de accionamiento de forma giratoria en torno al eje, presentando esta rueda de engranaje una sección de dentado, que está realizada axialmente entre dos superficies de apoyo circunferenciales coaxiales con respecto al eje, estando unida la rueda de engranaje de forma no giratoria con la tuerca de husillo o el husillo roscado, y pudiendo ser accionados el husillo roscado y la tuerca de husillo por la unidad de accionamiento de forma giratoria uno con respecto a la otra en torno al eje. De acuerdo con la invención, la rueda de engranaje presenta un elemento central, con el que están unidos dos aros de rodamiento, que presentan respectivamente una superficie de apoyo y se apoyan axialmente uno en otro.

Preferentemente, el elemento central está dispuesto en el exterior del flujo de fuerza entre los aros de rodamiento. De este modo, una fuerza que actúa sobre los aros de rodamiento en la dirección del eje, no se transmite al elemento central. Los aros de rodamiento que se apoyan uno en otro forman un equipo de soporte, que soporta fuerzas de compresión que actúan axialmente sobre los aros de rodamiento en el exterior del elemento central, manteniéndolas por lo tanto alejadas del elemento central.

Además, para conseguir el objetivo se propone un accionamiento de ajuste para una columna de dirección ajustable a motor para un vehículo de motor, que comprende un husillo roscado que encaja en una tuerca de husillo, con un eje, una unidad de accionamiento y una rueda de engranaje que puede ser accionada por la unidad de accionamiento de forma giratoria en torno al eje, presentando esta rueda de engranaje una sección de dentado, que está dispuesta axialmente entre dos superficies de apoyo circunferenciales coaxiales con respecto al eje, estando unida la rueda de engranaje de forma no giratoria con la tuerca de husillo o el husillo roscado. De acuerdo con la invención se propone para un accionamiento de ajuste genérico con las características anteriormente indicadas que la rueda de engranaje presente un elemento central, con el que están unidos dos aros de rodamiento, que presentan respectivamente una superficie de apoyo y se apoyan axialmente uno en otro.

Preferentemente, el elemento central está dispuesto en el exterior del flujo de fuerza entre los aros de rodamiento. De este modo, una fuerza que actúa sobre los aros de rodamiento en la dirección del eje, no se transmite al elemento central. Los aros de rodamiento que se apoyan uno en otro forman un equipo de soporte, que soporta fuerzas de compresión que actúan axialmente sobre los aros de rodamiento en el exterior del elemento central, manteniéndolas por lo tanto alejadas del elemento central.

En la rueda de engranaje de acuerdo con la invención, los aros de rodamiento están unidos en el lado frontal con un elemento central, de modo que se pone a disposición un componente de una sola pieza fácil de montar. Los aros de rodamiento están fijados axialmente a los dos lados de la sección de dentado, y tienen respectivamente una superficie de apoyo en sus lados exteriores no orientados hacia el elemento central, que forman también lados exteriores de la rueda de engranaje. A este respecto, los aros de rodamiento están unidos de acuerdo con la invención de tal modo entre sí que una fuerza aplicada en dirección axial a las superficies de apoyo, es transmitida por un aro de rodamiento al otro aro de rodamiento, sin que el elemento central quede cargado por la fuerza entre los aros de rodamiento. En otras palabras, el elemento central queda sujetado entre los aros de rodamiento en la dirección del eje con pocas cargas al actuar una fuerza axial, por ejemplo al aplicar una fuerza de sujeción axial para el ajuste sin juego de los rodamientos. A este respecto, el flujo de fuerza axial entre los aros de rodamiento puede establecerse de tal modo que los dos aros de rodamiento entran en contacto el uno con el otro y se apoyan axialmente de forma directa o indirecta uno en el otro, pudiendo estar dispuesto entre los dos aros de rodamiento un elemento de transmisión de fuerza, que tampoco transmite fuerza en la dirección axial al elemento central. La transmisión de fuerza en dirección axial se produce en cualquier caso sin intercalado del elemento central mediante la estructura rígida formada por los aros de rodamiento para la transmisión o conducción de la fuerza independientemente del elemento central.

Las superficies de apoyo están dispuestas entre superficies de apoyo exteriores de una disposición de rodamientos. A este respecto, respectivamente una superficie de apoyo exterior, que está dispuesta habitualmente en un aro exterior, está opuesta axialmente a una superficie de apoyo, de modo que entre la superficie de apoyo exterior y la superficie de apoyo se encuentra la ranura de rodamiento. Puesto que las superficies de apoyo exteriores se ajustan axialmente una con respecto a la otra, puede ajustarse la distancia a las superficies de apoyo y, por lo tanto, el juego del rodamiento y puede aplicarse una fuerza axial, para arriostrar las superficies de apoyo sin juego entre las superficies de apoyo exteriores.

Las fuerzas axiales que actúan sobre los aros de rodamiento se transmiten gracias al apoyo mutuo de acuerdo con la invención en un flujo de fuerza axial pasando al lado del elemento central, se compensa una carca ejercida axialmente sobre las superficies de apoyo mediante la estructura de acuerdo con la invención entre los aros de rodamiento, manteniéndose de este modo alejadas del elemento central. Puesto que no hay ningún material del elemento central en el flujo de fuerza axial, no queda cargado por las fuerzas que se producen al arriostrar el rodamiento y las fuerzas que se generan en el funcionamiento.

Gracias a ello surge la posibilidad de optimizar los materiales de los aros de rodamiento y del elemento central con respecto a las propiedades requeridas en el funcionamiento, unos independientemente de los otros. Los aros de rodamiento pueden estar hechos preferentemente de un material duro, inflexible a la compresión, que permite una unión axial rígida y sólida, adecuada para la recepción de fuerzas que actúan sobre la superficie de apoyo, y que permite preferentemente una configuración integrada de superficies de apoyo o pistas de rodadura para elementos rodantes. Por ejemplo el acero cumple bien estos requisitos. El elemento central puede estar hecho, por el contrario, de un material más blando, por ejemplo de aleaciones metálicas más blandas, como por ejemplo latón, o plástico. En particular los plásticos pueden optimizarse con respecto a sus propiedades según los requisitos correspondientes, por ejemplo con respecto a la elasticidad y las propiedades de deslizamiento para la realización de engranajes y accionamientos de husillo con poco juego y de marcha suave. La propiedad de los materiales de plástico de este tipo, de fluir bajo presión y de deformarse plásticamente, no es determinante en el diseño de acuerdo con la invención de una rueda de engranaje, porque las fuerzas potencialmente perjudiciales son absorbidas por los aros de rodamiento que se apoyan mutuamente, quedando así prácticamente excluida una deformación no deseada del elemento central dispuesto en las direcciones axiales entre los aros de rodamiento. De este modo es posible una libertad de configuración más amplia que en el estado de la técnica con respecto a la combinación de diferentes materiales para los aros de rodamiento y el elemento central.

Los aros de rodamiento pueden estar unidos fijamente, preferentemente de forma no separable con el elemento central, por ejemplo mediante una unión material como soldadura o pegado, o incorporación o recubrimiento por extrusión. Gracias a ello, la rueda de engranaje puede ponerse a disposición como componente realizado de una sola pieza, fácil de montar.

Los aros de rodamiento están dispuestos preferentemente en los dos lados frontales axiales del elemento central, estando orientadas las superficies de apoyo vistas desde el elemento central axialmente hacia el exterior, por ejemplo como superficies de apoyo esencialmente en forma de anillos circulares o cónicas. En una disposición de rodamientos, las superficies de apoyo están en contacto deslizante, o están en contacto rodante mediante elementos rodantes con superficies de apoyo exteriores correspondientes, dispuestas axialmente a los dos lados de la rueda de engranaje. A este respecto, pueden realizarse rodamientos oblicuos mediante superficies de apoyo cónicas, que también pueden estar provistas de pistas de rodadura para elementos rodantes dispuestas oblicuamente con respecto al eje, que permiten al mismo tiempo un soporte y apoyo radial y axial optimizados.

Los aros de rodamiento pueden ponerse a disposición en primer lugar como dos componentes separados, que se unen en la rueda de engranaje con el elemento central, de modo que se unen en la dirección axial de forma directa o indirecta para la transmisión axial de fuerza. La transmisión de fuerza puede realizarse en el contacto directo, o mediante elementos de transmisión de fuerza intercalados, aunque estos no aplican ninguna fuerza en la dirección axial al elemento central.

Puede estar previsto que los dos aros de rodamiento estén realizados juntos de una sola pieza. A este respecto, los dos aros de rodamiento están realizados en un elemento de aro de rodamiento integral de una sola pieza. Un elemento de aro de rodamiento de este tipo puede estar realizado, por ejemplo, en forma de manguito o tambor, encontrándose las superficies de apoyo en la zona de los lados frontales axiales. Las superficies de apoyo están unidas en la dirección axial mediante el elemento de aro de rodamiento de una sola pieza de forma continua entre sí. El flujo de fuerza en caso de una carga axial tiene lugar, por consiguiente, a través del material continuo del elemento de aro de rodamiento. También es concebible y posible fabricar en primer lugar aros de rodamiento separados, y unir estos en otra etapa para formar un elemento de aro de rodamiento, antes de realizarse la unión con el elemento central.

El alojamiento de la rueda de engranaje puede realizarse en rodamientos, presentando las superficies de apoyo de los aros de rodamiento pistas de rodadura para elementos rodantes, preferentemente pistas de rodadura para bolas. Las superficies de apoyo exteriores asignadas a los aros de rodamiento, axialmente opuestas, también tienen pistas de rodadura para bolas correspondientes, y entre las pistas de rodadura para bolas están dispuestas como elementos rodantes bolas de modo que pueden rodar. En esta realización, los aros de rodamiento forman aros interiores de rodamientos, preferentemente con superficies de apoyo o pistas de rodadura para bolas dispuestas oblicuamente con respecto al eje de modo que se forman rodamientos de bolas de contacto angular, que permiten en una estructura compacta la absorción de cargas del rodamiento en la dirección axial y radial. Preferentemente, las superficies de apoyo están realizadas de tal modo que la rueda de engranaje queda alojada mediante un alojamiento X en la carcasa.

Los aros de rodamiento y las superficies de apoyo exteriores también pueden presentar superficies de deslizamiento que deslizan unas en otras, de modo que queda formada una disposición de cojinetes de deslizamiento.

Es posible que los aros de rodamiento estén realizados como piezas formadas de chapa, preferentemente de chapa de acero. Las piezas formadas de chapa de este tipo pueden fabricarse de forma rentable como piezas prensadas/estampadas con las propiedades requeridas. Pueden ponerse a disposición aros de rodamiento individuales como cazoletas, que presentan respectivamente una superficie de apoyo y que se unen de acuerdo con la invención entre sí y con el elemento central. Los dos aros de rodamiento también pueden estar dispuestos en un solo elemento de aro de rodamiento que se fabrica mediante la unión de dos aros de rodamiento o que puede estar hecho como pieza formada de chapa de una sola pieza, fabricada de una única sección de chapa. La pieza formada de chapa puede presentar pistas de rodaduras formadas de modo integral para elementos rodantes, preferentemente pistas de rodadura para bolas, que pueden estar configuradas suficientemente duros, por ejemplo también mediante temple completo o parcial o un recubrimiento duro. La unión de las pistas de rodadura se realiza mediante secciones de chapa continuas de una sola pieza. Alternativamente, también es concebible y posible que los aros de rodamiento estén realizados como pieza extrusionada en frío o como componente de fusión selectiva por láser.

Una forma de realización ventajosa prevé que la sección de dentado y/o la tuerca de husillo y/o una pieza de unión esté realizada de forma integral de una sola pieza con el elemento central. El elemento central puede estar hecho de materiales que por sus propiedades de materiales son idóneos para el uso como elementos de engranajes. Por ejemplo, los plásticos son idóneos para poner a disposición dentados y accionamientos roscados de marcha suave y poco desgaste. De acuerdo con la invención, el dentado puede estar formado en el elemento central hecho de plástico para encajar para el accionamiento en la unidad de accionamiento, y, en un accionamiento de husillo de inmersión con tuerca de husillo que puede accionarse de forma giratoria, la rosca interior de la tuerca de husillo puede estar formada en el elemento central hecho de plástico. En un accionamiento de husillo rotatorio, el elemento central también puede presentar un dentado formado en el plástico de una sola pieza, y una pieza de unión para la unión no giratoria de la rueda de engranaje con el husillo roscado.

Es ventajoso que el elemento central esté realizado como pieza moldeada por inyección de plástico. La fabricación en el procedimiento de moldeo por inyección de plásticos termoplásticos, por ejemplo polipropileno (PP), polioximetileno (POM) o similares, es rentable y permite una conformación flexible, también con respecto a la configuración del dentado o de la rosca interior. Dado el caso, el plástico puede estar provisto de un refuerzo, por ejemplo mediante la adición de fibras de refuerzo, para aumentar la estabilidad.

La fabricación del elemento central como pieza moldeada por inyección de plástico permite una unión especialmente ventajosa con los aros de rodamiento por que el elemento central está inyectado sobre los aros de rodamiento. A este respecto, los aros de rodamiento se disponen en la cavidad de una herramienta para moldeo por inyección y quedan al menos parcialmente envueltos por el plástico fundido inyectado en la misma, de modo que después del enfriamiento quedan unidos por unión material con el plástico del elemento central. Una unión especialmente sólida puede conseguirse por que los aros de rodamiento presentan elementos de unión positiva unidos por unión material o positiva con el elemento central. Los elementos de unión positiva pueden presentar, por ejemplo, perforaciones y/o salientes y/o un moleteado del o de los aro(s) de rodamiento, que al inyectar el elemento central son penetrados por el material de plástico y quedan incorporados en el mismo. Después del enfriamiento, los aros de rodamiento o un elemento de aros de rodamiento que presenta los dos aros de rodamiento queda(n) anclado(s) de forma inseparable por unión positiva y material en el elemento central. Gracias a ello, el dentado, la rosca interior y/o una pieza de unión pueden unirse a largo plazo de forma segura y en posición exacta con los aros de rodamiento. Los elementos de unión positiva pueden servir también en un elemento central no fabricado como pieza moldeada por inyección para generar una unión positiva entre el elemento central y uno o los dos aros de rodamiento.

En un accionamiento de ajuste de acuerdo con la invención, los aros de rodamiento pueden estar arriostrados entre aros de rodamiento exteriores correspondientes de una disposición de rodamientos. En los aros de rodamiento exteriores, la rueda de engranaje está alojada de forma giratoria mediante las superficies de apoyo de los aros de rodamiento. Para ajustar y minimizar el juego del rodamiento, los aros de rodamiento exteriores pueden moverse en dirección axial uno con respecto al otro, y por lo tanto con respecto a los aros de rodamiento respectivamente correspondientes y pueden apretarse contra los mismos con una fuerza previa. La fuerza previa puede generarse mediante elementos de pretensión elásticos, que se apoyan en dirección axial en un contrasoporte fijo, por ejemplo una carcasa de rodamiento. Según la realización de la columna de dirección, el contrasoporte puede estar fijado fijamente en dirección axial en la unidad de ajuste, la unidad de soporte o una unidad envolvente unida con la unidad de soporte. Un elemento de pretensión de este tipo puede presentar un elemento de resorte, por ejemplo un resorte de disco o un resorte ondulado, o también un elemento de elastómero en forma de un aro de goma o similares.

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 una columna de dirección de acuerdo con la invención,

la figura 2 otra vista esquemática en perspectiva de la columna de dirección de acuerdo con la invención según la figura 1 desde otro ángulo de observación,

la figura 3 un corte longitudinal a lo largo del eje del husillo roscado de un accionamiento de husillo de un equipo de ajuste de una columna de dirección de acuerdo con la figura 1 y 2 en una vista en perspectiva,

la figura 4 un corte longitudinal como en la figura 3 en vista lateral,

la figura 5 una representación desarrollada del accionamiento de husillo de acuerdo con las figuras 3 y 4,

la figura 6 una vista detallada del accionamiento de husillo de acuerdo con la figura 5,

la figura 7 otra vista detallada del accionamiento de husillo de acuerdo con la figura 5,

la figura 8 una vista lateral de aros de rodamiento de acuerdo con la invención en una primera forma de realización,

la figura 9 una vista lateral de aros de rodamiento de acuerdo con la invención como en la figura 8 en una segunda forma de realización,

la figura 10 un corte longitudinal a lo largo del eje del husillo roscado de un accionamiento de husillo de un equipo de ajuste de una columna de dirección de acuerdo con las figuras 1 y 2 en una segunda forma de realización.

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 una columna de dirección 1 de acuerdo con la invención en una vista en perspectiva esquemática desde arriba, lado derecho, oblicua del extremo posterior con respecto a la dirección de marcha de un vehículo no representado, donde un volante no representado en este caso está sujetado en la zona de manejo. La figura 2 muestra la columna de dirección 1 en una vista desde el lado opuesto, es decir, visto desde arriba, lado derecho.

La columna de dirección 1 comprende una unidad de soporte 2, que está configurada como consola, que presenta medios de fijación 21 en forma de taladros de fijación, para la fijación en una carrocería del vehículo no representada. La unidad de soporte 2 sujeta una unidad de ajuste 3, que está alojada en una unidad envolvente 4, denominada también caja guía o brazo basculante de caja.

La unidad de ajuste 3 presenta un tubo envolvente 31, en el que está alojado un husillo de dirección 32 de forma giratoria en torno a un eje longitudinal L, que discurre axialmente en la dirección longitudinal, es decir, en la dirección del eje longitudinal L. En el extremo posterior, en el husillo de dirección 32 está configurada una sección de fijación 33, en la que puede fijarse un volante no representado.

Para la realización de un ajuste longitudinal, la unidad de ajuste 3 está alojada de forma telescópicamente desplazable en la unidad envolvente 4 en la dirección del eje longitudinal L, para poder posicionar el volante unido con el husillo de dirección 32 hacia adelante y hacia atrás con respecto a la unidad de soporte 2 en la dirección longitudinal, como se indica con la flecha doble en paralelo al eje longitudinal L.

La unidad envolvente 4 está alojada de forma giratoria en un cojinete giratorio 22 en la unidad de soporte 2 en torno a un eje de giro S horizontal, dispuesto transversalmente con respecto al eje longitudinal L. En la zona posterior, la unidad envolvente 4 está unida mediante una palanca de ajuste 41 con la unidad de soporte 2. Mediante un movimiento giratorio de la palanca de ajuste 41 mediante un accionamiento de ajuste 6 representado (véase la Figura 2), la unidad envolvente 4 puede girarse con respecto a la unidad de soporte 2 en torno al eje de giro S dispuesto horizontalmente en el estado montado, por lo que puede realizarse un ajuste en la dirección de altura H de un volante fijado en la sección de fijación 33, lo que está indicado con la doble flecha.

Un primer accionamiento de ajuste 5 para el ajuste longitudinal de la unidad de ajuste 3 con respecto a la unidad envolvente 4 en la dirección del eje longitudinal L presenta un accionamiento de husillo con una tuerca de husillo 51 con una rosca interior 74 que discurre longitudinalmente a lo largo de un eje G, en la que encaja un husillo roscado 52, es decir, está enroscado con su rosca exterior en la rosca interior 74 correspondiente de la tuerca de husillo 51. El eje de husillo roscado del husillo roscado 52 es idéntico al eje G y discurre esencialmente en paralelo al eje longitudinal L.

La tuerca de husillo 51 está alojada de forma giratoria en torno al eje G en una carcasa de rodamiento 53, que está unida fijamente con la unidad envolvente 4. En la dirección del eje G, la tuerca de husillo 51 se apoya axialmente mediante la carcasa de rodamiento 53 en la unidad envolvente 4, como se explicará con más detalle después.

El husillo roscado 52 está unido con un elemento de fijación 54 configurado en su extremo posterior mediante un elemento de transmisión 34 con la unidad de ajuste 3, concretamente fijamente en la dirección del eje G o del eje longitudinal L y de forma estacionaria con respecto al giro en torno al eje G. Mediante la tuerca de husillo 51 que acciona de forma giratoria y el husillo roscado 52 estacionario con respecto al giro se realiza un llamado accionamiento de husillo de inmersión.

El elemento de transmisión 34 discurre de la unidad de ajuste 3 a través de una abertura de paso 42 en forma de ranura en la unidad envolvente 4. Para el ajuste de la columna de dirección 1 en la dirección longitudinal, el elemento de transmisión 34 puede moverse libremente a lo largo de la dirección longitudinal en la abertura de paso 42.

El accionamiento de ajuste 5 presenta un servomotor eléctrico 55, que puede accionar de forma giratoria la tuerca de husillo 51 con respecto al eje G relativo al husillo roscado 52 estacionario. De este modo, el husillo roscado 52 puede desplazarse traslacionalmente con respecto a la tuerca de husillo 51 en la dirección del eje G, según el sentido de giro del servomotor 55, de modo que el equipo de ajuste 3 unido con el husillo roscado 52 se ajusta correspondientemente con respecto a la unidad envolvente 4 unida con la tuerca de husillo 51 en la dirección del eje longitudinal L. El accionamiento de la tuerca de husillo 51, así como el apoyo de la tuerca de husillo 51 en la dirección del eje G en la unidad envolvente 4 se explicará con más detalle a continuación.

En la figura 2, que muestra una vista en perspectiva de la columna de dirección 1 desde el lado dispuesto en la figura 1 en la parte posterior, puede verse como está fijado un segundo accionamiento de ajuste 6 en la columna de dirección 1 para el ajuste en la dirección de altura H. Este accionamiento de ajuste 6 comprende una tuerca de husillo 61, en cuya rosca interior 74 encaja un husillo roscado 62 a lo largo de un eje G. El husillo roscado 62 está alojado en una carcasa de rodamiento 63, que está fijada en la unidad envolvente 4, de forma giratoria en torno al eje G y se apoya axialmente, en la dirección del eje G, en la unidad envolvente 4, y puede ser accionado de forma giratoria en torno al eje G por un servomotor eléctrico 65, opcionalmente en los dos sentidos de rotación. Esto se explicará con más detalle a continuación.

La tuerca de husillo 61 está fijada de forma estacionaria con respecto a un giro en torno al eje G en un extremo de la palanca de ajuste 41 de dos brazos, que está alojada de manera giratoria en torno a un cojinete giratorio 23 en la unidad de soporte 22, y cuyo otro brazo está unido con el otro extremo con la unidad envolvente 4.

Mediante el giro del husillo roscado 61, la tuerca de husillo 61 puede desplazarse traslacionalmente con respecto a la tuerca de husillo 62 en la dirección del eje G, según el sentido de giro del servomotor 65, de modo que puede ajustarse correspondientemente la unidad envolvente 4 unida mediante la palanca de ajuste 41 con la tuerca de husillo 41 junto con el equipo de ajuste 3 alojado en esta unidad envolvente hacia arriba o hacia abajo en la dirección de altura H con respecto a la unidad de soporte 2, como se indica mediante la doble flecha. El accionamiento del husillo roscado 62, así como el apoyo del husillo roscado 62 en la dirección del eje G en la unidad envolvente 4 se explicará con más detalle a continuación.

La figura 3 y la figura 4 representan un corte longitudinal de la carcasa de rodamiento 63 del accionamiento de ajuste 6 a lo largo del eje G en diferentes vistas.

En el husillo roscado 62 está fijada de forma no giratoria con respecto al eje G una rueda de engranaje 7 configurada de acuerdo con la invención. La rueda de engranaje 7 presenta un elemento central 71 hecho de plástico, que está hecho preferentemente de un plástico termoplástico como PP, POM o similares como pieza moldeada por inyección. En su circunferencia exterior, el elemento central 7 presenta un dentado 72 circunferencial coaxial con respecto al eje G, que en el ejemplo representado está configurado como dentado helicoidal, de modo que la rueda de engranaje 7 forma una rueda helicoidal. En el dentado 72 encaja un tornillo sin fin 66 que puede ser accionado de forma giratoria por el servomotor 65.

El elemento central 71 está unido de forma no giratoria con el husillo roscado 62 en la zona de una sección de unión 73 central que forma una pieza de unión. La unión puede estar realizada, por ejemplo, como unión material, estando inyectado el elemento central 71 sobre el husillo roscado 62 en moldeo por inyección sobre el husillo roscado 62. Adicionalmente o alternativamente puede estar prevista una fijación por unión positiva y/o de otro tipo.

Unos aros de rodamiento 8 están unidos fijamente con el elemento central 71. Cada aro de rodamiento 8 presenta una superficie de apoyo 81 anular coaxial con respecto al eje G, realizada como pista de rodadura para bolas. Vistas desde el elemento central 71, las dos superficies de apoyo 81 convergen en el lado frontal cónicamente hacia el exterior. En otras palabras, las pistas de rodadura para bolas están dispuestas oblicuamente con respecto al eje G.

Los aros de rodamiento 8 presentan secciones de apoyo 82 orientadas unas hacia otras axialmente en la dirección del eje G, que en el ejemplo mostrado asientan directamente una contra la otra, de modo que los aros de rodamiento 8 se apoyan directamente uno en otro en la dirección del eje G. En particular, no hay material de plástico del elemento central 71 entre las secciones de apoyo 82 que están en contacto unas con otras de los aros de rodamiento 8.

Los aros de rodamiento 8 están configurados preferentemente como piezas formadas de chapa, de forma especialmente preferible como piezas prensadas/estampadas de chapa de acero. Para la unión con la rueda de engranaje 7, los aros de rodamiento 8 están recubiertos por extrusión con el plástico del elemento central 71, y están incorporados así por unión material y positiva en el elemento central 71, con excepción de las superficies de apoyo 81 puestas al descubierto hacia el exterior. Opcionalmente puede estar previsto un elemento de fijación 83, en el que los dos aros de rodamiento 8 quedan posicionados y sujetados uno con respecto al otro durante el recubrimiento por extrusión con plástico, de modo que asientan uno contra el otro axialmente en la dirección del eje G. No obstante, también puede prescindirse del elemento de fijación 83. Alternativamente también es concebible unir los aros de rodamiento 8 directamente entre sí antes del recubrimiento por extrusión, por ejemplo mediante una soldadura por puntos o similares.

Las superficies de apoyo 81 forman los aros interiores de una disposición de rodamientos 9, que comprende bolas 91, que están sujetadas de forma giratoria en una jaula de bolas 92 y que están dispuestas de forma que pueden rodar en la ranura axial del rodamiento entre dichas pistas de rodadura para bolas de las superficies de apoyo 81 y pistas de rodadura para bolas correspondientes en aros de rodamiento exteriores 93. Vistos desde la rueda de engranaje 7, los aros de rodamiento exteriores 93 se apoyan en los dos lados frontales axialmente hacia el exterior mediante elementos de resorte 94 elásticos, en el ejemplo mostrado aros de elástomero o de goma, en contrasoportes axiales en forma de aros de seguridad 95, que están unidos a su vez en la dirección axial del eje G de forma estacionaria con la carcasa de rodamiento 93, por ejemplo mediante aseguramiento con chaveta, retacado o bloqueo. El elemento de resorte 94 también puede estar configurado como resorte ondulado o resorte de disco.

En el montaje de la disposición de rodamientos 9, se aplica una fuerza previa F axial para evitar un juego del rodamiento en la dirección del eje G. Esta se aplica mediante los aros de seguridad 95, los elementos de resorte 94, y las bolas 91 a las superficies de apoyo 81 de los aros de rodamiento 8 y sobre los aros de rodamiento 8, como se indica en la figura 4 con las flechas que representan la fuerza. Gracias a los elementos de resorte 94 elásticos, la fuerza previa F se mantiene durante toda la vida útil. Gracias a ello, los dos aros de rodamiento 8 se aprietan axialmente uno contra el otro, transmitiéndose la fuerza F que actúa durante el funcionamiento sobre las superficies de apoyo 81 completamente en el flujo de fuerza por medio de los aros de rodamiento 8. A este respecto es ventajoso, en particular, que el material de plástico del elemento central 71 no se encuentra en el flujo de fuerza entre los aros de rodamiento 8, es decir que no se solicita por compresión. Gracias a esta descarga queda garantizado que el material de plástico no se deforma plásticamente por fluencia.

En la figura 5, los componentes individuales de la rueda de engranaje 7 de la disposición de rodamientos 9 se muestran en una representación despiezada unos separados de los otros en la dirección del eje G. La figura 6 muestra una vista detallada ampliada.

La figura 7 y la figura 8 muestran los aros de rodamiento 8 en el posicionamiento en el que están inyectados en el plástico, no estando representado el elemento central 71 para mayor claridad. Allí se ve claramente la disposición en forma de tambor o de manguito tubular formado por los dos aros de rodamiento 8 que asientan axialmente uno contra el otro en la zona de las secciones de apoyo 82, que permite el flujo de fuerza de acuerdo con la invención de la fuerza F entre las superficies de apoyo 81 opuestas unas a otras, sin que el material de plástico del elemento central 71 participe en ello.

Para el anclaje en el plástico del elemento central 71, los aros de rodamiento 8 pueden presentar elementos de unión positiva en forma de perforaciones 84, que en el ejemplo mostrado en la figura 8 atraviesan abiertamente la chapa entre las secciones de apoyo 82, y que también están abiertas en la dirección axial. En el moldeo por inyección para la fabricación del elemento central 71, la masa fundida de plástico fluye alrededor de las perforaciones 84 y estas quedan incorporadas, por lo tanto, por unión material y positiva en el elemento central 71.

La figura 9 muestra una realización alternativa en la misma vista que en la figura 8. En ella, las perforaciones 84 están realizadas como aberturas cerradas en los bordes. Como elemento de unión positiva adicional está previsto un saliente 85 abultado, que sobresale hacia el exterior, en la zona de la sección de apoyo 82, en la que los aros de rodamiento 8 asientan uno contra el otro en la dirección del eje G. De este modo, los aros de rodamiento 8 también quedan posicionados y sujetados de forma segura uno con respecto al otro.

En la misma vista que en la figura 4, en la figura 10 se muestra un corte longitudinal de la disposición de husillo de inmersión del accionamiento de ajuste 5 de la figura 1, que tiene un husillo roscado 52 que puede ser accionado de forma giratoria por el motor de accionamiento 55. Este accionamiento de ajuste 5 también presenta una rueda de engranaje 7, en cuyo elemento central 71 la tuerca de husillo 51 está configurada de forma integral. Para ello, en el elemento central 71 se ha formado una rosca interior 74 en un procedimiento de moldeo por inyección. Esto tiene la ventaja especial de que, gracias al contacto entre el plástico y el metal entre la rosca interior 74 de la tuerca de husillo 51 y el husillo roscado 52 hecho de acero, el accionamiento de husillo tiene una marcha especialmente suave, además de tener poco juego y poco desgaste. Por lo demás, los componentes funcionales individuales de la rueda de engranaje 7 están configurados como en el ejemplo del accionamiento de husillo rotatorio descrito en relación con la figura 4. Las ventajas con respecto a la fijación del elemento central 71 esencialmente sin fuerzas en la dirección del eje G son idénticas.

Lista de referencias

1 Columna de dirección

2 Unidad de soporte

21 Medio de fijación

22, 23 Cojinete giratorio

3 Unidad de ajuste

31 Tubo envolvente

32 Husillo de dirección

33 Sección de fijación

34 Elemento de transmisión

4 Unidad envolvente

41 Palanca de ajuste

42 Abertura de paso

5,6 Accionamiento de ajuste

51, 61 Tuerca de husillo

52, 62 Husillo roscado

53, 63 Carcasa de rodamiento

54 Elemento de fijación

55, 65 Servomotor

56, 66 Tornillo sin fin

7 Rueda de engranaje

71 Elemento central

72 Dentado (dentado helicoidal)

73 Sección de unión

74 Rosca interior

8 Aro de rodamiento

81 Superficie de apoyo (pista de rodadura para bolas)

82 Sección de apoyo

83 Elemento de fijación

84 Perforaciones

85 Saliente

9 Disposición de rodamientos

91 Bolas

92 Jaula de bolas

93 Aros de rodamiento exteriores

94 Elementos de resorte

95 Aros de seguridad

L Eje longitudinal

H Dirección de altura

G Eje (eje del husillo roscado)

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Accionamiento de ajuste (5, 6) para una columna de dirección (1) ajustable a motor para un vehículo de motor, que comprende un husillo roscado (52, 62) que encaja en una tuerca de husillo (51, 61), con un eje (G), una unidad de accionamiento (55) y una rueda de engranaje (7) que puede ser accionada por la unidad de accionamiento (55) de forma giratoria en torno al eje (G), presentando esta rueda de engranaje una sección de dentado (72), que está dispuesta axialmente entre dos superficies de apoyo (81) circunferenciales coaxiales con respecto al eje (G), estando unida la rueda de engranaje (7) de forma no giratoria con la tuerca de husillo (51) o el husillo roscado (62),

caracterizado por

que la rueda de engranaje (7) presenta un elemento central (71), coal que están unidos dos aros de rodamiento (8), que presentan cada uno de ellos una superficie de apoyo (81) y que se apoyan axialmente uno en el otro.

2. Accionamiento de ajuste (5, 6) según la reivindicación 1, caracterizado por que los aros de rodamiento (8) están realizados unidos de una sola pieza de forma continua entre sí.

3. Accionamiento de ajuste (5, 6) según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que las superficies de apoyo (81) de los aros de rodamiento (8) presentan pistas de rodadura para elementos rodantes, preferentemente pistas de rodadura para bolas.

4. Accionamiento de ajuste (5, 6) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los aros de rodamiento (8) están configurados como piezas formadas de chapa.

5. Accionamiento de ajuste (5, 6) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la sección de dentado (72) y/o la tuerca de husillo (51) y/o una pieza de unión (73) están realizadas de una sola pieza con el elemento central (71).

6. Accionamiento de ajuste (5, 6) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el elemento central (71) está configurado como pieza de plástico moldeada por inyección.

7. Accionamiento de ajuste (5, 6) según la reivindicación 6, caracterizado por que el elemento central (71) está inyectado sobre los aros de rodamiento (8).

8. Accionamiento de ajuste (5, 6) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que los aros de rodamiento (8) presentan elementos de unión positiva (84, 85) unidos al elemento central (71).

9. Accionamiento de ajuste (5, 6) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que los aros de rodamiento (8) están arriostrados entre aros de rodamiento exteriores (93) correspondientes de una disposición de rodamientos (9).

10. Columna de dirección (1) ajustable a motor para un vehículo de motor, con una unidad de soporte (2), que puede fijarse en una carrocería de vehículo, y que está sujetada por una unidad de ajuste (3), en la que está alojado un husillo de dirección (32) de forma giratoria en torno a un eje longitudinal (L), y con un accionamiento de ajuste (5, 6) según la reivindicación 1, que está unido a la unidad de soporte (2) y a la unidad de ajuste (3), y con el que la unidad de ajuste (3) es ajustable con respecto a la unidad de soporte (2), presentando el accionamiento de ajuste (5, 6) un husillo roscado (52, 62) que encaja en una tuerca de husillo (51), con un eje(G), una unidad de accionamiento (55, 65) y una rueda de engranaje (7), que puede ser accionada por la unidad de accionamiento (55, 65) de forma giratoria en torno al eje (G), presentando esta rueda de engranaje una sección de dentado (72), que está dispuesta axialmente entre dos superficies de apoyo (81) que giran coaxialmente con respecto al eje (G), estando unida la rueda de engranaje (7) de forma no giratoria a la tuerca de husillo (51) o al husillo roscado (62), y pudiendo ser accionados el husillo roscado (52, 62) y la tuerca de husillo (51, 61) por la unidad de accionamiento (55, 65) de forma giratoria uno con respecto a la otra en torno al eje (G),

caracterizada por

que la rueda de engranaje (7) presenta un elemento central (71), al que están unidos dos aros de rodamiento (8), que presentan cada uno de ellos una superficie de apoyo (81) y se apoyan axialmente uno en el otro.