MXPA06004293A

MXPA06004293A - Junta de rotula para un vehiculo automotor.

Info

Publication number: MXPA06004293A
Application number: MXPA06004293A
Authority: MX
Inventors: Jurgen Graber
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-06-27
Also published as: CN1875197A; US7305864B2; JP2007510102A; KR20060086986A; EP1680608A1; US20070051171A1; DE10350640B4; ATE365874T1; DE10350640A1; ES2286686T3; WO2005045265A1; DE502004004211D1; CN100422579C; EP1680608B1; PT1680608E

Abstract

La invencion se relaciona con una junta de rotula para un vehiculo automotor comprendiendo una caja (6) teniendo una cavidad (5) y comprendiendo un vastago (1) de rotula que tiene un vastago (2) y una esfera (3) de rotula y que esta montado con su esfera (3) de rotula en la cavidad (5) de la caja (6) de modo tal que pueda rotar y pivotar. El vastago (2) sale a traves de una abertura (7) provista en la caja de esta. La junta de rotula inventiva comprende tambien unos fuelles (11) de obturacion que estan dispuestos entre la caja (6) y el vastago (2) y comprende un dispositivo de medicion consistiendo de varios componentes teniendo al menos un emisor (17, 18) de senales y al menos un sensor (20, 21, 22), siendo que el dispositivo de medicion es colocado entre el extremo de la esfera (3) de rotula en el lado del vastago y el extremo del fuelle (11) de obturacion en el lado del vastago.

Description

JUNTA DE RÓTULA PARA UN VEHÍCULO AUTOMOTOR DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con una junta de rótula para un vehículo automotor con una caja que contiene una cavidad, un vástago de rótula conteniendo un vástago y una esfera de rótula que se aloja con su esfera de rótula de modo rotatorio y pivotante en. la cavidad de la caja, siendo que el vástago sale de la caja a través de una abertura prevista en esta, un fuelle de obturación dispuesto en el vástago y un dispositivo de medición consistiendo de varios componentes que comprende al menos un emisor de señales y al menos un sensor. Datos del tren de rodaje con relación al ángulo direccional así como el estado de carga y de posición de resortes se detectan hoy en día mediante unos sensores apropiados en el vehículo con la finalidad de obtener datos para sistemas electrónicos que se aprovechan para regular la dinámica de manejo o, por ejemplo, para regular la distancia de iluminación de los faros. Estos sensores son acoplados a las barras de dirección del tren de rodaje como módulo constructivo separado, frecuentemente mediante algún mecanismo. Existen además esfuerzos para integrar estos sensores en las juntas de rótula de las barras de dirección, de manera que la misma junta forma parte de un dispositivo sensor. Del documento EP 0 617 260 Al se conoce una junta de rótula comprendiendo un alojamiento esférico unido a una caja y una esfera de rótula unida con un vástago que se aloja de modo rotatorio en la caja. En la esfera de rótula se encuentra dispuesto un imán permanente, opuesto al cual se encuentra un ¦ sensor magnético dispuesto en la caja. El dipolo magnético del imán permanente está alineado en sentido vertical con relación al eje longitudinal del vástago de rótula, siendo que un fuelle está previsto para proteger la junta de rótula de agentes ambientales. A causa de un giro de la esfera de rótula en el alojamiento esférico se gira también el imán permanente, de manera que el campo magnético se modifica con relación al sensor que responde a campos magnéticos y se genera una señal de posición. Los movimientos espaciales que se generan adicionalmente pueden aprovecharse para fines de regulación si se procesan de manera correspondiente. Del documento DE 101 10 738 Cl se conoce una junta de rótula comprendiendo una sección de caja y una sección de vástago y comprendiendo un vástago de rótula con una sección esférica que es alojado con su sección de esfera de modo rotatorio y pivotante en un alojamiento previsto en la sección de caja. En la sección de esfera se encuentra dispuesto un imán permanente con alineación radial relativo al centro de la sección de esfera, siendo que un elemento de sensor que responde a campos magnéticos está integrado en el alojamiento. En un movimiento rotatorio de la sección de esfera, el imán permanente se desplaza con relación al elemento sensor, de manera que se puede detectar la posición rotatoria relativa de la sección de esfera en el alojamiento. Semejantes juntas de rótula tienen la desventaja que, debido a la disposición de imán y sensor que responde a campos magnéticos en la región de soporte de la esfera de rótula, es posible que las propiedades tribológicas de la junta de rótula se vean afectadas desfavorablemente. El objetivo de la invención es crear una junta de rótula en que esta afectación desfavorable de las propiedades tribológicas no puede surgir. Este objetivo se logra mediante una junta de rótula teniendo las características según la reivindicación 1. Perfeccionamientos preferentes sn descritos en las reivindicaciones dependientes. La junta de rótula inventiva para un vehículo automotor comprende una caja provista de una cavidad en que un vástago de rótula teniendo un vástago y una esfera de rótula que está alojado con su esfera de rótula de modo rotatorio y pivotante en la cavidad de la caja, siendo que el vástago sale de la caja a través de una abertura prevista en esta, un fuelle1 de obturación dispuesto entre la caja y el vástago y un dispositivo de medición consistiendo de varios componentes con al menos un emisor de señales y al menos un sensor, siendo que el dispositivo de medición está dispuesto entre el extremo de la esfera de rótula que está en el lado del vástago y el extremo del fuelle de obturación que está en el lado del vástago. En la junta de rótula inventiva, el dispositivo de medición está dispuesto completamente fuera de la región de soporte para la esfera de rótula, de manera que el dispositivo de medición no puede derivarse en afectaciones desfavorables del comportamiento tribologico de la junta de rótula. Además, el dispositivo de medición puede protegerse gracias al fuelle de obturación de agentes ambientales como suciedad y agua. Además, gracias a la previsión inventiva del dispositivo de medición en la asi llamada "región de cuello" de la rótula, no existen limitaciones - en comparación con el estado de la técnica - relativos a la medición de movimiento pivotante y/o de giro del vástago de rótula con relación a la caja. Por lo tanto es posible medir con una junta de rótula inventiva el desplazamiento pivotante y/o torsional del vástago de rótula con relación a la caja según todos los tres grados de libertad de la rótula.

En la junta de rótula inventiva, el emisor de señales y el sensor forman en cada caso una parte del dispositivo de medición, siendo que para determinar el desplazamiento pivotante y/o torsional del vástago de rótula con relación a la caja, una parte del dispositivo de medición se aloja preferentemente en el vástago y la otra parte del dispositivo de medición en la caja. La región marginal de la caja que circunda la abertura es particularmente conveniente para fijar el sensor o el emisor de señales. Para la medición simultánea de desplazamiento pivotante y torsional del vástago de rótula ha resultado ser conveniente si el emisor de señales produce un campo dipolar. Mediante la alineación y la intensidad del campo dipolar se puede detectar el desplazamiento pivotante y/o torsional del vástago de rótula de manera sencilla mediante uno o dos sensores. Como campo dipolar puede seleccionarse un campo eléctrico, pero se prefiere un campo magnético como campo dipolar en base a la . insensibilidad contra interferencias de campos magnéticos, siendo que el emisor de señales se -conforma como imán y el sensor como sensor sensible a campos magnéticos. Para el sensor sensible a campos magnéticos son convenientes todos los sensores magnéticos usuales, siendo que según la aplicación se pueden emplear, por ejemplo, un sensor de Hall o un sensor con magnetoresistencia . La junta de rótula inventiva, sin embargo, no se limita a mediciones de campos magnéticos o eléctricos, de manera que se pueden usar también mediciones ópticas o acústicas (por ejemplo ultrasonido), que pueden usarse, por ejemplo, mediante la detección de cambios de reflexión (intensidad) o de interferencias' en superficies planas alineadas para determinar el desplazamiento pivotante respectivamente torsional del vástago de rótula. Se pueden usar también métodos de inducción o mediciones de periodos, asi como combinaciones de los métodos de medición precedentemente mencionados . En el caso de usar un emisor de señales magnéticas, este puede estar conformado como imán permanente. También es posible en particular, sin embargo, conformar el emisor de señales como electroimán, siendo que se puede superponer una señal en la corriente generada por el campo magnético respectivamente puede modularse la corriente que genera el campo magnético. La modulación del campo magnético que de esto resulta permite el aprovechamiento de efectos adicionales durante la medición. En ángulos de giro pequeños puede ser suficiente un sólo sensor para medir el desplazamiento pivotante y/o torsional del vástago de rótula. Al tener ángulos de giro mayores, sin embargo, es conveniente prever varios sensores respectivamente varios emisores de señales, siendo que ya con dos sensores pueden lograrse buenos resultados. La distinción entre movimientos oscilantes y torsionales puede calcularse a partir de las señales individuales de los sensores, que se disponen preferentemente en un circulo. Tanto mayor la cantidad de sensores, tanto mayor la resolución que puede lograrse con la medición, siendo que existe la posibilidad de integrar varios sensores individuales como asi llamados arreglos de sensores en un único elemento constructivo. Estos pueden suministrar también magnitudes vectoriales de medición que son ventajosos para el cálculo de la alineación de un campo dipolar . Preferentemente, el dispositivo de medición comprende dos emisores de señales y tres sensores, lo que permite detectar también ángulos de giro mayores, por ejemplo, superiores a 90°, sin problema. En esto ha resultado ser una ventaja si los dos emisores de señales se disponen diametralmente opuestos entre si en el vástago y los sensores en la región marginal que rodea la abertura de la caja de manera que formen las esquinas de un triángulo. Al usar varios emisores de señales y varios sensores puede evitarse que los sensores suministran información ambigua en el caso de movimientos torsionales y pivotantes superpuestas. Si se usan tres sensores hasta es posible excluir, ampliamente, puntos muertos en la medición . Si dos emisores de señales son conformados como imanes que están dispuestos diametralmente opuestos en el vástago, entonces se ubica en particular el polo norte del primer imán frente al polo sur del segundo imán y el polo norte del segundo imán frente al polo sur del primer imán. Además, la magnetización resultante de cada imán puede encontrarse en un plano que se extiende verticalmente con relación al eje longitudinal medio del vástago de rótula. Los sensores, que se disponen preferentemente en la región marginal de la caja que rodea la abertura, son conformados en esto en particular como sensores que responden a campos magnéticos . En lugar de campos bipolares pueden aprovecharse también campos cuadripolares u otros campos con geometría divergente, siendo que estos campos pueden ser, por ejemplo, campos magnéticos que se generan con un anillo magnetizado con los polos correspondientes que se monta en el vástago. La invención se describe a continuación mediante una modalidad preferida con referencia al dibujo. En el dibujo muestran: Figura 1: una vista seccionada de una primera modalidad de la junta de rótula inventiva, Figura 2: Una vista seccionada esquemática de la modalidad según la linea de sección A-A' de la figura 1, Figura 3: un diagrama de bloques esquemático del dispositivo de medición con la unidad de proceso, Figura 4: un diagrama de bloques esquemático de una modalidad modificada comprendiendo un electroimán y electrónica de control y Figura 5: una representación esquemática de un arreglo de sensores. En la figura 1 se aprecia una modalidad de la junta de rótula inventiva, siendo que un vástago 1 de rótula comprendiendo un vástago 2 y una esfera 3 de rótula están alojados de modo rotatorio y pivotante en una cavidad 5 en una caja 6 interponiendo un casquillo 4 de cojinete. El vástago 1 de rótula sale con su vástago 2 a través de una abertura 7 prevista en la caja 6 de ésta, siendo que la caja 6 está cerrada con una tapa 8 en un extremo opuesto a la abertura 7. La tapa 8 encaja, junto con un resalto 9 radial del casquillo 4 de cojinete en una ranura 10 anular prevista en la caja 6, de manera que la tapa 8 y el casquillo 4 de cojinete están fijados en la caja 6 en unión positiva . Entre la caja 6 y el vástago 2 se encuentra dispuesto un fuelle 11 de obturación que se apoya con su extremo en el lado de la caja en una ranura 12 formada en la caja 6 y es sujetado mediante uno anillos 13 tensores. En el extremo en el lado del vástago, el fuelle 11 de obturación tiene una región 14 de obturación que se apoya en el vástago 2 del vástago 1 de rótula para obturar. En el vástago 2 se están previendo dos entalladuras 15 y 16 (véase también Fig. 2) en que están dispuestos en cada caso un imán 17 respectivamente 18. Los imanes 17 y 18 están dispuestos, en esto, de modo que se oponen diametraímente en el vástago 2, siendo que el polo N norte del imán 17 se encuentra frente al polo S sur del imán 18 y el polo N norte del imán 18 al polo S sur del imán 17 (véase Fig. 2). Los imanes 17 y 18 están dispuestos a la altura de la región 14 de obturación en el vástago 2, siendo que la magnetización resultante en cada imán 17, 18 se ubica en un plano que se extiende en sentido vertical con relación al eje L longitudinal medio del vástago de rótula . En una región 19 marginal de la caja que rodea la abertura 7 se encuentran dispuestos tres sensores 20, 21 y 22 (véase Fig. 2) de manera que se ubican en un circulo, que pueden detectar el campo magnético emitido por los imanes 17 y 18. Un procesamiento de las señales detectados por los sensores mediante la unidad 25 de procesamiento electrónico (véase Fig. 3) revela en esto el desplazamiento pivotante a y/o torsional ? del vástago 1 de rótula con relación a la caja 6. En la figura 2 se aprecia una vista desde arriba sobre la sección a lo largo de la linea de sección A-A' de la figura 1, siendo que para mejor claridad se representa sólo el vástago 2 seccionado con las entalladuras 15 y 16 y los imanes 17 y 18, asi como los tres sensores 20, 21 y 22 sensibles a campos magnéticos. El curso de campo magnético generado por los imanes 17 y 18 es insinuado mediante las lineas 23. Como se aprecia en la figura 2, los sensores 20, 21 y 22 sensibles a campos magnéticos están dispuestos en las esquinas de un triángulo, siendo que los dos imanes 17 y 18 se ubican dentro del área del triángulo. En la Fig. 3 se aprecia una representación esquemática de un circuito eléctrico, siendo que los tres sensores 20, 21, 22 están conectados a través de conductos 24 eléctricos con la unidad 25 de procesamiento electrónico. Los sensores 20, 21, 22 y los emisores de señales 17, 18 forman en esto las partes de un dispositivo M de medición de varios componentes que está representado con linea interrumpida. En la modalidad apreciable en las Fig. 1 a 3, los imanes 17 y 18 están conformados como imanes permanentes. Según una modalidad apreciable en la Fig. 4, los imanes 17 y 18, sin embargo, pueden estar conformados también como electroimanes 26 y 27, que son alimentados con energía mediante una electrónica 28 de control a través de los conductos 29 de alimentación. Es posible en esto superponer a la corriente que genera el campo una señal adicional. La Fig. 5 muestra varios sensores 30, 31, 32 que están reunidos como elemento constructivo único en un así llamado arreglo 33 de sensores. Los sensores 20, 21 -y 22 pueden sustituirse o complementarse cada uno o en total por uno o varios de estos arreglos 33 de sensores, siendo que los sensores 30, 31 y 32 son sensores sensibles a campos magnéticos. Lista de símbolos de referencia 1 vástago de rótula 2 vástago 3 esfera de rótula 4 casquillo de cojinete 5 cavidad en la caja 6 caj a 7 abertura en la caja 8 tapa 9 resalto radial en el casquillo de cojinete 10 ranura anular en la caja 11 fuelle de obturación 12 ranura de fuelle en la caja 13 anillos tensores ? 14 región de obturación del fuelle de obturación 15,16 entalladuras en el vástago 17,18 imanes 19 región marginal 20,21,22 sensores sensibles a campos magnéticos 23 campo magnético 24 conducciones eléctricas 25 unidad de procesamiento electrónico 26,27 electroimanes 28 electrónica de control 29 conducciones de alimentación L " eje longitudinal medio M dispositivo de medición de varios componentes N polo norte de los imanes S polo sur de los imanes a desplazamiento pivotante ? desplazamiento torsional

Claims

REIVINDICACIONES

1. Junta de rótula para un -vehículo automotor comprendiendo una caja teniendo una cavidad, un vástago de rótula teniendo un vástago y una esfera de rótula que está alojado con su esfera de rótula en la cavidad de la caja de modo rotatorio y pivotante, siendo que el vástago sale a través de una abertura prevista en la caja de ésta, un fuelle de obturación dispuesto entre la caja y el vástago y un dispositivo de medición consistiendo de varios componentes que comprende al menos un emisor de señales y al menos un sensor, caracterizada porque el dispositivo de medición está dispuesto entre el extremo de la esfera de rótula en el lado del vástago y el extremo del fuelle de obturación en el lado del vástago.

2. Junta de rótula según la reivindicación 1, caracterizada porque un componente del dispositivo de medición está dispuesto en el vástago y el otro componente del dispositivo de medición en la caja.

3. Junta de rótula según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque un componente del dispositivo de medición está dispuesto en la región marginal de la caja alrededor de la abertura.

4. Junta de rótula según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el emisor de señales está diseñado para la generación de un campo dipolar.

5. Junta de rótula según la reivindicación 4, caracterizada porque el emisor de señales es formado por un imán y el sensor es formado por un sensor sensible a campos magnéticos.

6. Junta de rótula según la reivindicación 5, caracterizada porque el emisor de señales es formado por un imán permanente o por un electroimán.

7. Junta de rótula según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dispositivo de medición comprende varios emisores de señales y varios sensores.

8. Junta de rótula según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dispositivo de medición comprende dos emisores de señales y tres sensores.

9. Junta de rótula según la reivindicación 8, caracterizada porque los dos emisores de señales están dispuestos diametralmente opuestos entre si en el vástago y los sensores en las regiones marginales de la caja que rodea la abertura de manera que forman las esquinas de un triángulo .