WO2013167765A1 - Mecanismo actuador de dirección para ruedas de un vehículo automóvil - Google Patents

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WO2013167765A1
WO2013167765A1 PCT/ES2013/000067 ES2013000067W WO2013167765A1 WO 2013167765 A1 WO2013167765 A1 WO 2013167765A1 ES 2013000067 W ES2013000067 W ES 2013000067W WO 2013167765 A1 WO2013167765 A1 WO 2013167765A1
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WO
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actuator mechanism
lateral
passage
rotation
internal
Prior art date
Application number
PCT/ES2013/000067
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rafael Teijeiro Castro
Ivan Seras Escolano
Original Assignee
Edai Technical Unit, A.I.E.
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0421—Electric motor acting on or near steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/1581—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by comprising an electrical interconnecting system between the steering control means of the different axles

Definitions

  • the present invention falls within the technical field of steering mechanisms for the wheels of motor vehicles and, particularly that of the actuators for such mechanisms.
  • the term steering of a vehicle is commonly used for all the organs that allow the orientation of the steering wheels, depending on the maneuvers performed by the driver on a drive control.
  • the main function of the steering system is to allow a directional control sufficiently precise to make the tracing in the curves, the overtaking or evasion actions before obstacles present in the road and the maneuvers at low speed, for example the parking maneuver.
  • the design of a steering system in addition, will seek a good isolation of disturbances from the road, while ensuring adequate tire-road contact and achieving an acceptable compromise between reduced efforts in maneuvering steering control at low speed and adequate stability at high speed.
  • a conventional front steering system comprises a steering wheel and a steering column unit, which transmits the force exerted by the driver on the steering wheel to a steering gear unit, which performs the speed reduction of the rotation of the steering wheel, transmitting great force to a steering connection that in turn transmits the movements of the steering gear to the front wheels.
  • the steering gear not only converts the rotation of the steering wheel to the movements which change the direction of rolling of the tires, but also reduces the speed of rotation of the steering wheel to lighten the operating force of the steering, increasing the operating force and transmitting this to the front wheels.
  • the power steering can be hydraulic, electro-hydraulic or electric.
  • the hydraulic steering uses hydraulic power to generate assistance. To do this, it uses a hydraulic pump connected to the engine, the usual thing being that it is directly coupled by a belt. Its operation may vary depending on the manufacturer, but the more general model takes advantage of its own Steering rack as hydraulic piston to generate assistance. In this way, when the driver turns the steering wheel the hydraulic sensor allows the passage of the fluid had to one of the sides of the piston, increasing the pressure on that side and causing the rack to move axially towards the side to which the driver turns the steering wheel. Once the driver stops turning the steering wheel the pressure is equalized and the rack is in its original position.
  • EHPS Electro-Hydraulic Powered Steering
  • EHPS Electric-Hydraulic Powered Steering
  • a hydraulic pump connected to the motor instead of using a hydraulic pump connected to the motor, use an electric motor to move the hydraulic pump. Its main advantage is that not being connected to the vehicle's engine avoids the mechanical problems associated with a belt drive. It also reduces fuel consumption. In this case the hydraulic pump only works when and at the rate needed to operate the steering. The power of the motor that moves the pump is done through the battery.
  • electrical addresses or EPS Electro Mechanical Powered Steering
  • EPS Electronic Powered Steering
  • Column drive Pinion drive
  • Rack drive Pinion drive
  • steering actuator mechanisms for motor vehicles comprising a housing with an intermediate body with an internal chamber, an entrance passage for a rotational transmitter element intended to translate rotating movements, and two lateral bodies with respective internal lateral housings communicated with the internal chamber; as well as a conversion mechanism for converting the rotary movements into axial linear displacements of a linear movement element axially movable to the right and to the left in response to the rotational movements, the linear movement element presenting two laterally emergent free ends of the side bodies of the housing to connect the free ends to respective transmission mechanisms, for example to the wheel sleeves or an intermediate element such as steering rods, connected to the wheels of the motor vehicle.
  • US 2004/0020705 Al describes an actuator mechanism comprising a ball screw that rotates but does not move axially, generating the translation of a ball nut that is serrated in its outer diameter and that engages with a pinion , causing the rotation of the latter
  • the input is the rotation of the ball screw and the output the rotation of the pinion.
  • the pinion will generate a crank-crank-like movement and will orientate the wheels.
  • This actuator mechanism also has the disadvantage that the reduction that can be achieved is limited and does not guarantee the irreversibility of the system.
  • the object of the present invention is to overcome the drawbacks of the state of the art detailed above, by means of a steering actuator mechanism for wheels of a motor vehicle comprising a housing with an intermediate body with an internal chamber, an entry passage for an element Rotation transmitter intended to transfer rotating movements, and two lateral bodies with respective lateral internal housings communicated with the internal chamber; as well as a conversion mechanism for converting the rotary movements into axial linear displacements of a linear movement element axially movable to the right and to the left in response to the rotational movements, the linear movement element presenting two laterally emergent free ends of the side bodies of the housing to connect the free ends to respective transmission mechanisms, for example to the wheel sleeves or intermediate elements such as steering wheels, connected to the wheels of the motor vehicle, in which
  • the rotation transmitter element is an endless spindle that meshes with a toothed ring rotatably mounted in the internal chamber of the housing and which comprises a central opening;
  • the endless spindle is rotatably guided in said inlet passage
  • the linear motion element is a spindle element comprising a intermediate part in the form of a ball screw and two analogously guided end legs in said internal lateral housings of the housing preventing the rotation of said spindle;
  • the ball screw engages the crown by means of transverse grooves of a grooved passage that rotates in solidarity with the crown gear and extends through said central opening of the crown gear.
  • the endless spindle transfers the rotary movements received to the crown, so that a reduction of the incoming rotary movement is achieved and, in turn, the system is irreversible.
  • the axis of rotation of the endless spindle can be, for example, perpendicular to the axis of rotation of the crown gear
  • the rotating movement of the crown gear is transmitted to the ball screw by means of the grooved passage.
  • the circulation of the balls between the grooved passage and the grooves of the ball screw mechanically joins the chorana and the ball screw, so that the rotating movement of the crown is transformed into a linear right / left movement of the ball screw element .
  • the end parts are axially guided in the lateral internal housings, the ball screw element cannot move radially or rotatably, whereby the respective transmitting mechanisms only receive linear movements.
  • the end pieces of the ball screw element are axially guided in respective anti-rotation parts mounted in said side housings in respective end zones, each one close to one of the free ends of a respective end part of the ball screw element.
  • the toothed crown can comprise a central cylindrical part through which the grooved passage extends and with lateral parts with respective external contact surfaces protruding laterally from the toothed crown, as well as bearings mounted in the internal chamber of the housing and rolling on said contact surfaces.
  • the grooved passage may be an internal axial passage of a cylindrical nut attached to the crown gear.
  • the actuator mechanism may comprise at least one lateral retaining part comprising a contact surface and fixed to one side of the crown gear and at least one bearing mounted on the housing chamber and which rolls on said raceway surface.
  • the actuator mechanism can comprise at least a first retaining part fixed to a first side of the crown gear and comprising a first contact surface, and at least a first bearing mounted on a first internal part of the internal chamber and that rolls on said first contact surface, as well as at least a second retaining part fixed to a second side of the toothed chorana and comprising a second contact surface, and at least a second bearing mounted on a second internal part of the internal chamber and that rolls on said second contact surface
  • the inner chamber comprises an open intermediate annular part had at the passage and entrance, and both lateral annular parts, so that the toothed crown rotates in said Intermediate part, and each of the bearings is mounted at least partially in one of the lateral annular parts.
  • the intermediate ring is larger in diameter than the lateral annular parts, although other possibilities are also possible, for example, that all the annular parts have the same diameter, or that the three annular parts have different diameters, or that two of the annular parts have an equal diameter and the other a different diameter-
  • the auger spindle can be rotatably guided in the entrance passage of the housing by a first bearing close to a first end of the entrance passage and a second bearing near a second end
  • the first end can be an open end and the second end a closed end, although there is also the possibility that both ends are open ends.
  • the endless spindle can be coupled to a rotating shaft that moves movements swivels of a steering element, such as a steering column, an intermediate element between the colu mna of direction and auger spindle such as a multiplier reducer or, in the case of a rear direction, by means of a forwarding of the front steering mechanism, or the output shaft of a motor that can be, for example, electric, hydraulic or magnetic
  • the actuator mechanism serves both for the front and rear direction of a motor vehicle, and also for motor vehicles with more than two axles having any of them address.
  • this actuator mechanism occupies very little volume and is therefore also susceptible for application to small vehicles, it has little weight, it is sent in terms of its structure and robust, it can be detachable from the steering column and requires effort reduced entry
  • Figure 1 is a front view of an embodiment of an actuator mechanism in accordance with the present invention and its connection to the front wheels of a motor vehicle;
  • Figure 2 is an axial sectional view of the actuator mechanism shown in Figure 1;
  • Figure 3 is an enlarged partial sectional view of the actuator mechanism shown in Figure 2;
  • Figure 4 is a partially sectioned front perspective view of the actuator mechanism shown in Figure 2;
  • Figure 5 is a partially sectioned rear perspective view of the actuator mechanism shown in Figure 2;
  • Figure 6 is a sectional view along the line A-A shown in Figure 2.
  • generator element or rotation transmitter (steering column, motor or transmitter element)
  • the steering actuator mechanism -1- for wheels of a motor vehicle comprises a housing -1- with an intermediate body -la- and two lateral bodies -Ib, l e-.
  • the ends of a ball screw element -5- protrude which are connected in a conventional manner, through respective connecting ball joints -16a, 16b-, with two connecting rods direction -17a, 17b- each coupled to the wheel sleeve -20- on which a tire with its corresponding tire is mounted.
  • damping springs -18a, 18b- and suspension arms -19a, 19b- are also provided.
  • the housing -1- has at its front a pair of fastening lugs -l e- that serve to attach the housing -1- to the chassis of the motor vehicle by means of screws or studs and corresponding nuts.
  • the intermediate body of the housing -1- comprises an internal chamber -2a, 2b, 2c, 2g- and an entrance passage -2d- provided in an input body -Id- which is part of the intermediate body -1- and communicates with the upper part of the internal chamber -2a, 2b, 2 ⁇ 2g-.
  • the lateral bodies -le, lb- comprise respective internal housings -2e, 2f- laterals communicated with the internal chamber -2a, 2b, 2c-.
  • the internal chamber -2a, 2b, 2c, 2g- comprises an intermediate annular part -2a- and two lateral annular parts -2b, 2c-.
  • the intermediate annular part -2a- It is larger in diameter than the lateral annular parts -2b, 2c- and is open to the entrance passage -2d-.
  • the internal chamber -2a, 2b, 2c-, the lateral housings -2e-, 2f- and the inlet passage -2d- can be filled with a lubricant (not shown in the figures) that can be introduced through an inlet hole sealed by an upper plug -14a- and which can be evacuated through an outlet opening sealed by a lower plug -14b-
  • an endless spindle -3- is rotatably mounted
  • the input passage -2d- of the housing -1- comprises an open end and a closed end
  • the endless spindle -3- is guided in a way rotating on a first bearing -9a- near said open end and on second bearing -9b- near said closed end
  • the end of the endless spindle next to the first bearing -9a- is coupled, by coupling flanges -15a, 15b- a a rotating shaft, specifically a rotation generating element -10- that transmits rotating movements of a steering element, such as the steering wheel (not shown in the figures) of the motor vehicle or an engine.
  • the endless spindle -3- acts as a rotational transmitter element of the rotational generating element -10-.
  • the endless spindle -3- engages with a toothed crown -4- rotatably mounted on the intermediate annular part -2a- of the inner chamber -2a, 2b, 2c- of the housing -1- and comprising a central opening - 4a-, in which a nut -6- is fixedly mounted with an internal axial passage in the form of a grooved passage -6a-.
  • two retaining parts -8a, 8b- are mounted with respective contact surfaces, and fixed on both sides of the toothed crown -4-.
  • bearings -7a, 7b- are also mounted on the contact surfaces
  • the axis of rotation of the endless spindle -3- is perpendicular to the axis of rotation of the toothed crown -4-.
  • a spindle element -5- comprising an intermediate part in the form of a ball screw -5a- and two axially-guided end portions -5b- in the housings lateral internal -2e, 2f- of the housing -1-.
  • the ball screw -5a- engages with transverse grooves of the grooved passage -6a- which rotates in solidarity with the toothed crown -4- and extends through said central opening -4a- of the toothed crown -4-.
  • the end parts -5b, 5c- of the ball screw element -5- are axially guided by respective anti-rotation parts -l ia, 11b- mounted on the lateral housings -2e. 2f-.
  • the anti-rotation parts -li a, 11b- are mounted in an end zone near the free end of a respective end part -5b, 5c- of the ball screw element -5-.
  • the free ends of the extreme parts of the spindle element -5- are coupled to the ball joints -16a, 16b-.
  • the lateral housings -2e, 2f- are sealed by respective lateral plugs -12a, 12b- whose function is to axially guide the spindle element -S- and also press on O-rings seals -13a, 13b- which in turn embrace the respective ones extreme parts -Sb, Se- of the spindle element -S- inside the lateral housings -2e, 2f-.

Landscapes

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Abstract

Mecanismo actuador de dirección para ruedas de un vehículo automóvil que comprende una carcasa (1) con un cuerpo intermedio (la] que comprende una cámara interna (2a, 2b, 2c), un paso de entrada (2d) para un elemento transmisor de rotaciones previsto para trasladar movimientos giratorios, y sendos cuerpos laterales (1b, 1c) con respectivos alojamientos internos (2e, 2f) laterales comunicados con la cámara interna (2a, 2b, 2c, 2g); y un mecanismo de conversión para convertir los movimientos giratorios en desplazamientos lineales axiales de un elemento de movimiento lineal desplazable axialmente hacia la derecha y hacia la izquierda en respuesta a los movimientos giratorios, presentando el elemento de movimiento lineal sendos extremos libres lateralmente emergentes de los cuerpos laterales (1b, 1c) de la carcasa (1) para conectar los extremos libres a respectivos mecanismos transmisores conectados a las ruedas del vehículo automóvil; donde el elemento transmisor de rotaciones es un husillo sinfín (3] que engrana con una corona dentada (4) montada de forma giratoria en la cámara interna (2a, 2b, 2c, 2g) de la carcasa (1) y que comprende una abertura central (4a); el husillo sinfín (3) está guiado de forma giratoria en dicho paso de entrada (2d); el elemento de movimiento lineal es un elemento de husillo (5) que comprende una parte intermedia en forma de husillo de bolas (5a] y sendas partes extremas (5b, 5c) axialmente guiadas en dichos alojamientos internos laterales (2e, 2f) de la carcasa (1); el husillo de bolas (5a) engrana con la corona dentada (4) mediante ranuras transversales de un paso ranurado (6a) que gira solidariamente con la corona dentada (4) y se extiende a través de dicha abertura central (4a) de la corona dentada (4).

Description

MECANISMO ACTUADOR DE DIRECCIÓN PARA RUEDAS DE UN VEHÍCULO
AUTOMÓVIL CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuadra en el campo técnico de los mecanismos de dirección para las ruedas de vehículos automóviles y, particularmente el de los actuadores para tales mecanismos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El término dirección de un vehículo se emplea comúnmente para el conjunto de los órganos que permiten orientar las ruedas directrices, en función de las maniobras realizadas por el conductor sobre un mando de accionamiento. La función principal del sistema de dirección es permitir un control direccional suficientemente preciso para realizar el trazado en las curvas, las acciones de adelantamiento o de evasión ante obstáculos presentes en la calzada y las maniobras a baja velocidad, por ejemplo la maniobra de aparcamiento. El diseño de un sistema de dirección, además, buscará un buen aislamiento de las perturbaciones procedentes de la carretera, al mismo tiempo que asegure un contacto adecuado neumático-calzada y que logre un compromiso aceptable entre esfuerzos reducidos en el mando de la dirección en maniobras a baja velocidad y una adecuada estabilidad a velocidad elevada.
Un sistema de dirección delantera convencional comprende un volante de dirección y una unidad de la columna de dirección, que transmite la fuerza ejercida por el conductor sobre el volante a una unidad del engranaje de dirección, que lleva a cabo la reducción de velocidad del giro del volante de dirección, transmitiendo una gran fuerza a una conexión de dirección que a su vez transmite los movimientos del engranaje de dirección a las ruedas delanteras. El engranaje de dirección no solamente convierte la rotación del volante de dirección a los movimientos los cuales cambian la dirección de rodadura de los neumáticos, sino también reduce la velocidad del giro del volante de dirección a ñn de aligerar la fuerza de operación de la dirección, incrementando la fuerza de operación y transmitiendo esta a las ruedas delanteras.
Para ayudar a reducir la fuerza que el conductor debe ejercer en el volante para realizar el giro de las rueda se usan los sistemas de dirección asistida. La dirección asistida puede ser hidráulica, electro-hidráulica o eléctrica.
La dirección hidráulica utiliza energía hidráulica para generar la asistencia. Para ello utiliza una bomba hidráulica conectada al motor siendo lo habitual que ésta esté acoplada directamente mediante una correa. Su funcionamiento puede variar dependiendo del fabricante, pero el modelo más general aprovecha la propia cremallera de la dirección como pistón hidráulico para generar la asistencia. De esta forma, cuando el conductor gira el volante el sensor hidráulico permite el paso del fluido had a uno de los lados del pistón, aumentando la presión en ese lado y haciendo que la cremallera se desplace axialmente hacia el lado al que el conductor gira el volante. Una vez que el conductor deja de girar el volante la presión se iguala y la cremallera queda en su posición original.
La dirección electro-hidráulica o EHPS (Electro-Hydraulic Powered Steering) es una evolución de la dirección hidráulica. En vez de utilizar una bomba hidráulica conectada al motor utiliza un motor eléctrico para mover la bomba hidráulica. Su principal ventaja es que al no estar conectada al motor del vehículo evita los problemas mecánicos asociados a una transmisión por correa. Además reduce el consumo de combustible. En este caso la bomba hidráulica sólo funciona cuándo y al ritmo que se necesita para operar la dirección. La alimentación del motor que mueve la bomba se hace a través de la batería.
Finalmente, las direcciones eléctricas o EPS (Electrical Powered Steering) son el tipo más reciente de dirección asistida. Su nombre se debe a que utilizan un motor eléctrico para generar la asistencia en la dirección, y su ventaja frente a las direcciones hidráulicas y electro-hidráulicas es que, al no utilizar energía hidráulica son más ligeras y simples al eliminar la instalación y bomba hidráulica. Atendiendo al lugar donde se aplica la asistencia, las direcciones eléctricas se dividen en tres grupos: Column drive, Pinion drive y Rack drive.
En los documentos DE- 10310492-A1, DE-102009046386-A1, DE- 102008041303-A1, DE-102007000955-A1 y DE-10353161-A1 se describen mecanismos actuadores de dirección para vehículos automóviles que comprenden una carcasa con un cuerpo intermedio con una cámara interna, un paso de entrada para un elemento transmisor de rotaciones previsto para trasladar movimientos giratorios, y sendos cuerpos laterales con respectivos alojamientos internos laterales comunicados con la cámara interna; así como un mecanismo de conversión para convertir los movimientos giratorios en desplazamientos lineales axiales de un elemento de movimiento lineal desplazable axialmente hacia la derecha y hacia la izquierda en respuesta a los movimientos giratorios, presentando el elemento de movimiento lineal sendos extremos libres lateralmente emergentes de los cuerpos laterales de la carcasa para conectar los extremos libres a respectivos mecanismos transmisores, por ejemplo a las manguetas de las ruedas o a un elemento intermedio como bieletas de dirección, conectados a las ruedas del vehículo automóvil. Estos mecanismos actuado res implican el uso de una transmisión motor-tuerca se hace mediante una correa con los inconvenientes que ésta presenta, por ejemplo montaje, aseguramiento continuo de la tensión, mantenimiento, desgaste, posibilidad de que patine... etc. Por otra parte, en la asistencia a la dirección, la fuerza necesaria del motor correspondiente debe ser relativamente elevada porque la reducción que se puede llegar a hacer en una transmisión por correa es limitada, además de que los mecanismos de correa no garantizan la irreversibilidad del sistema.
Por otra parte, el documento US 2004/0020705 Al describe un mecanismo actuador que comprende un husillo de bolas que rota pero no se desplaza axialmente, generando la traslación de una tuerca a bolas que está dentada en su diámetro exterior y que engrana con un piñón, provocando la rotación de ésta La entrada es la rotación del husillo a bolas y la salida la rotación del piñón. El piñón generará un movimiento parecido al de biela-manivela y orientará las ruedas. También este mecanismo actuador tiene el inconveniente de que reducción que se puede conseguir es limitada y que no garantiza la irreversibilidad del sistema
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene por objeto superar los inconvenientes del estado de la técnica mis arriba detallados, mediante un mecanismo actuador de dirección para ruedas de un vehículo automóvil que comprende una carcasa con un cuerpo intermedio con una cámara interna, un paso de entrada para un elemento transmisor de rotaciones previsto para trasladar movimientos giratorios, y sendos cuerpos laterales con respectivos alojamientos internos laterales comunicados con la cámara interna; así como un mecanismo de conversión para convertir los movimientos giratorios en desplazamientos lineales axiales de un elemento de movimiento lineal desplazable axialmente hacia la derecha y hacia la izquierda en respuesta a los movimientos giratorios, presentando el elemento de movimiento lineal sendos extremos libres lateralmente emergentes de los cuerpos laterales de la carcasa para conectar los extremos libres a respectivos mecanismos transmisores, por ejemplo a las manguetas de las ruedas o a elementos intermedios como bid etas de dirección, conectados a las ruedas del vehículo automóvil, en el que
el elemento transmisor de rotaciones es un husillo sinfín que engrana con una corona dentada montada de forma giratoria en la cámara interna de la carcasa y que comprende una abertura central;
el husillo sinfín está guiado de forma giratoria en dicho paso de entrada;
el elemento de movimiento lineal es un elemento de husillo que comprende una parte intermedia en forma de husillo de bolas y sendas paites extremas analmente guiadas en dichos alojamientos internos laterales de la carcasa impidiendo la rotación de dicho husillo;
el husillo de bolas engrana con la corona mediante ranuras transversales de un paso ranurado que gira solidariamente con la corona dentada y se extiende a través de dicha abertura central de la corona dentada. En este mecanismo actuador, el husillo sinfín traslada los movimientos giratorios recibidos a la corona, de forma que se consigue una reducción del movimiento giratorio entrante y, a su vez, que el sistema sea irreversible. El eje de giro del husillo sinfín puede ser, por ejemplo, perpendicular a] eje de giro de la corona dentada
El movimiento giratorio de la corona dentada se transmite al husillo de bolas mediante el paso ranurado. La circulación de las bolas entre el paso ranurado y las ranuras del husillo de bolas une mecánicamente la corana y el husillo de bolas, de forma que el movimiento giratorio de la corona se transforma en un movimiento lineal derecha/izquierda del elemento de husillo de bolas. Dado que las partes extremas están axialmente guiadas en los alojamientos internos laterales el elemento de husillo de bolas no puede desplazarse ni radial ni de forma giratoria, por lo que los respectivos mecanismos transmisores sólo reciben movimientos lineales. Para ello, las paites extremas del elemento de husillo de bolas están axialmente guiadas en respectivas piezas antigiro montadas en dichos alojamientos laterales en respectivas zonas extremas, cada una próxima a uno de los extremos libres de una respectiva parte extrema del elemento de husillo de bolas.
De acuerdo con la invención, la corona dentada puede comprender una parte cilindrica central por la que se extiende el paso ranurado y con partes laterales con respectivas superficies de contacto externas que sobresalen lateralmente de la corona dentada, así como rodamientos montados en la cámara interna de la carcasa y que ruedan en dichas superficies de contacto.
Alternativamente, el paso ranurado puede ser un paso axial interno de una tuerca cilindrica fijada a la corona dentada. En este caso el mecanismo actuador puede comprender al menos una pieza de retención lateral que comprende una superficie de contacto y fijada a un lado de la corona dentada y al menos un rodamiento montado en la cámara de la carcasa y que rueda en dicha superficie de rodadura. Así, el mecanismo actuador puede comprender al menos una primera pieza de retención fijada a un primer lado de la corona dentada y que comprende una primera superficie de contacto, y al menos un primer rodamiento montado en una primera parte interna de la cámara interna y que rueda en dicha primera superficie de contacto, así como al menos una segunda pieza de retención fijada a un segundo lado de la corana dentada y que comprende una segunda superficie de contacto, y al menos un segundo rodamiento montado en una segunda parte interna de la cámara interna y que rueda en dicha segunda superficie de contacta
En una realización preferente, la cámara interna comprende una parte anular intermedia abierta had a el paso e entrada, y sendas partes anulares laterales, , de manera que la corona dentada gira en dicha parte Intermedia, y cada uno de los rodamientos está montado al menos parcialmente en una de las partes anulares laterales. Preferentemente, la paite anular intermedia es de mayor diámetro que las partes anulares laterales, aunque también son posibles otras posibilidades, por ejemplo que todas las partes anulares tengan el mismo diámetro, o que las tres partes anulares tengan diámetros distintos, o que dos de las partes anulares tengan un diámetro igual y la otra un diámetro distinto- De acuerdo con la invend ón, el husillo sinfín puede estar guiado de forma giratoria en el paso de entrada de la carcasa mediante un primer rodamiento próximo a un primer extremo del paso de entrada y un segundo rodamiento próximo a un segundo extrema El primer extremo puede ser un extremo abierto y el segundo extremo un extremo cerrado, si bien también existe la posibilidad que ambos extremos sean extremos abierta El husillo sinfín puede ser acoplable a un eje giratorio que traslada movimientos giratorios de un elemento de dirección, como por ejemplo una columna de direcd ón, un elemento intermedio entre la columna de direcd ón y el husillo sinfín tal como una reductora multíplicadora o, en caso de una direcd ón trasera, mediante un reenvío del mecanismo de direcd ón delantera, o el eje de salida de un motor que puede ser, por ejemplo, eléctrico, hidráulico o magnética
De acuerdo con lo que se desprende de la anterior descripdón, el mecanismo actuador conforme a la presente invend ón sirve tanto para la dirección delantera como para la direcd ón trasera de un vehículo automóvil, y además para vehículos automóviles con más de dos ejes teniendo cualquiera de ellos dirección. Además, este mecanismo actuador ocupa muy poco volumen y por tanto es susceptible también para su aplicación a vehículos pequeños, tiene poco peso, es send llo en cuanto a su estructura y robusta, puede ser desacoplable de la columna de direcd ón y requiere un esfuerzo de entrada reducida
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
A continuad ón se describen aspectos y realizad ones de la invención sobre la base de unos dibujos, en los que
la figura 1 es una vista delantera de una realizad ón de un mecanismo actuador conforme a la presente invención y su conexión a las ruedas delanteras de un vehículo automóvil;
las figura 2 es una vista en sección axial del mecanismo actuador mostrado en la figura 1;
la figura 3 es una vista parcial ampliada en sección del mecanismo actuador mostrado en la figura 2;
la figura 4 es una vista en perspectiva frontal parcialmente seccionada del mecanismo actuador mostrado en la figura 2;
la figura 5 es una vista en perspectiva trasera parcialmente seccionada del mecanismo actuador mostrado en la figura 2;
la figura 6 es una vista en sección por la linea A-A mostrada en la figura 2.
En estas figuras aparecen referencias numéricas que identifican los siguientes elementos:
1 carcasa
la cuerpo intermedio
Ib. l e cuerpos laterales
Id parte de entrada
l e orejetas de sujeción
2a, 2b.2c cámara interna
2a parte anular intermedia
2b, 2c partes anulares laterales
2d paso de entrada
2e, 2f alojamientos internos
2g cámara axial
3 husillo sinfín
4 corona dentada
4a abertura central
5 elemento de husillo
5a husillo de bolas
5b. 5c partes extremas
6 tuerca cilindrica
6a paso ranurado
7a, 7b rodamientos
8a, 8b piezas de retención
9a primer rodamiento 9b segundo rodamiento
10 elemento generador o transmisor de rotaciones (columna de dirección, motor o elemento transmisor)
l i a, 11b piezas antigiro
12a, 12b tapones laterales
13a, 13b junta tórica
14a tapón superior
14b tapón inferior
15a, 15b bridas de acoplamiento
16a, 16b rótulas de conexión
17a, 17b bieletas de conexión
18a, 18b muelles amortiguadores
19a, 19b brazos de suspensión
20 mangueta
21 neumático
MODOS DE REALIZAR LA INVENCIÓN
En la realización ilustrada en la figura 1, el mecanismo actuador de dirección -1- para ruedas de un vehículo automóvil comprende una carcasa -1- con un cuerpo intermedio -la- y sendos cuerpos laterales -Ib, l e-. De los cuerpos laterales -I b, l c- sobresalen los extremos de un elemento de husillo de bolas -5- que están conectados de forma en sí convencional, a través de respectivas rótulas de conexión -16a, 16b-, con sendas bieletas de dirección -17a, 17b- acopladas cada una a la mangueta de la rueda -20- en el que está montada una llanta con su neumático correspondiente. Están previstos, también de forma en si convencional, muelles de amortiguación -18a, 18b- y brazos de suspensión -19a, 19b-. La carcasa -1- presenta en su parte delantera una pareja de orejetas de sujeción -l e- que sirven para acoplar la carcasa -1- al chasis del vehículo automóvil mediante tornillos o espárragos y tuercas correspondientes.
Como se puede apreciar en las figuras 2 a 5, el cuerpo intermedio de la carcasa -1- comprende una cámara interna -2a, 2b , 2c, 2g- y un paso de entrada -2d- previsto en un cuerpo de entrada -Id- que forma parte del cuerpo intermedio -1- y comunica con la parte superior de la cámara interna -2a, 2b, 2ς 2g-. mientras que los cuerpos laterales -l e, l b- comprenden respectivos alojamientos internos -2e, 2f- laterales comunicados con la cámara interna -2a, 2b, 2c-. La cámara interna -2a, 2b, 2c, 2g- comprende una parte anular intermedia -2a- y sendas partes anulares laterales -2b, 2c-. La parte anular intermedia -2a- es de mayor diámetro que las partes anulares laterales -2b, 2c- y está abierta hada el paso de entrada -2d-.
La cámara interna -2a, 2b, 2c-, los alojamientos laterales -2e-, 2f- y el paso de entrada -2d- se pueden rellenar de un lubricante (no mostrado en las figuras) que se puede introducir por un orificio de entrada obturable por un tapón superior -14a- y que puede evacuar por un orificio de salida obturable por un tapón inferior -14b-
En el paso de entrada -2á- está montada de forma giratoria un husillo sinfín -3- El paso de entrada -2d- de la carcasa -1- comprende un extremo abierto y un extremo cerrada El husillo sinfín -3- está guiado de forma giratoria en un primer rodamiento -9a- próximo a dicho extremo abierto y en segundo rodamiento -9b- próximo a dicho extrema cerrada El extremo del husillo sinfín próximo al primer rodamiento -9a- está acoplado, mediante bridas de acoplamiento -15a, 15b- a un eje giratorio, concretamente un elemento generador de rotaciones -10- que transmite movimientos giratorios de un elemento de dirección, como por ejemplo el volante (no mostrado en las figuras) del vehículo automóvil o un motor. De esta manera, el husillo sinfín -3- actúa como elemento transmisor de rotaciones del elemento generador de rotaciones-10-.
El husillo sinfín -3- engrana con una corona dentada -4- montada de forma giratoria en la parte anular intermedia -2a- de la cámara interna -2a, 2b , 2c- de la carcasa -1- y que comprende una abertura central -4a-, en la que está fijamente montado una tuerca -6- con un paso axial interno en forma de paso ranurado -6a-. En las partes anulares laterales -2b, 2c- están montadas sendas piezas de retención -8a, 8b- laterales con respectivas superficies de contacto, y fijadas a ambos lados de la corona dentada -4-. En las cámaras anulares laterales -2b, 2o también están montados rodamientos -7a, 7b- sobre las superficies de contacta El eje de gira del husillo sinfín -3- es perpendicular al eje de giro de la corona dentada -4-.
Por el paso ranurado -6a- de la tuerca -6- se extiende un elementa de husillo -5- que comprende una parte intermedia en forma de husillo de bolas -5a- y sendas partes extremas -5b, 5c- axialmente guiadas en los alojamientos internos laterales -2e, 2f- de la carcasa -1-. El husillo de bolas -5a- engrana con ranuras transversales del paso ranurado -6a- que gira solidariamente con la corona dentada -4- y se extiende a través de dicha abertura central -4a- de la corona dentada -4-. Las partes extremas -5b, 5c- del elemento de husillo de bolas -5- están axialmente guiadas por respectivas piezas antigiro -l ia, 11b- montadas en los alojamientos laterales -2e. 2f-. Las piezas antigiro -li a, 11b- está montada en una zona extrema próxima al extremo libre de una respectiva parte extrema -5b, 5c- del elemento de husillo de bolas -5-. Los extremos libres de las partes extremas del elemento de husillo -5- están acoplados a las rótulas -16a, 16b-. Los alojamientos laterales -2e, 2f- están obturados por respectivos tapones laterales -12a, 12b- que tienen como función guiar axialmente el elemento husillo -S- y además presionan sobre sendas juntas tóricas -13a, 13b- que a su vez abrazan las respectivas partes extremas -Sb, Se- del elemento de husillo -S- en el interior de los alojamientos laterales -2e, 2f-.
Cuando se gira el volante del automóvil, el movimiento rotacional correspondiente se transmite, a través del elemento generador de rotaciones -10- al husillo sinfín -3-. El movimiento giratorio correspondiente del husillo sinfín -3- hace girar la corona dentada -4- cuyo giro arrastra la tuerca -6-, de manera que el movimiento giratorio de la corana dentada -4- se transmite al husillo de bolas -5a- a través del paso ranura do -6a-. La circulación de las bolas entre el paso ranurado -6a- y las ranuras del husillo de bolas -5a- une mecánicamente la corona dentada -4- y el husillo de bolas -5a-. Así, el movimiento giratorio de la corona dentada -4- se transforma, de acuerdo con lo que muestran las flechas en las figuras 2 y 3, en un movimiento lineal derecha/izquierda del husillo de bolas en la cámara axial -2g- y, por tanto, también de la totalidad de elemento de husillo -5-, Dado que las partes extremas -5b, 5c- del elemento de husillo -5- están axialmente guiadas en los alojamientos internos laterales -2e, 2f-, el elemento de husillo de bolas -5- no puede desplazarse ni radial ni de forma giratoria, por lo que los respectivos mecanismos transmisores, es decir, las bieletas de dirección -17a 17b- sólo reciben movimientos lineales.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Mecanismo actuador de dirección para ruedas de un vehículo automóvil que comprende una carcasa (1) con un cuerpo intermedio (l a) que comprende una cámara interna (2a, 2b , 2c, 2g), un paso de entrada (2d) para un elemento transmisor de rotaciones previsto para trasladar movimientos giratorios, y sendos cuerpos laterales (Ib, l e) con respectivos alojamientos internos (2e, 2f) laterales comunicados con la cámara interna (2a, 2b, 2c, 2g);
un mecanismo de conversión para convertir los movimientos giratorios en desplazamientos lineales axiales de un elemento de movimiento lineal desplazable analmente hacia la derecha y hacia la izquierda en respuesta a los movimientos giratorios, presentando el elemento de movimiento lineal sendos extremos libres lateralmente emergentes de los cuerpos laterales (Ib, l e) de la carcasa (1) para conectar los extremos libres a respectivos mecanismos transmisores conectados a las ruedas del vehículo automóvil;
caracterizado porque
el elemento transmisor de rotaciones es un husillo sinfín (3) que engrana con una corona dentada (4) montada de forma giratoria en la cámara interna (2a, 2b , 2c, 2g) de la carcasa (1) y que comprende una abertura central (4a);
el husillo sinfín (3) está guiado de forma giratoria en dicho paso de entrada (2d); el elemento de movimiento lineal es un elemento de husillo (5) que comprende una parte intermedia en forma de husillo de bolas (5a) y sendas partes extremas (5b, 5c) axiajmente guiadas en dichos alojamientos internos laterales (2e, 2f) de la carcasa (1); el husillo de bolas (5a) engrana con la carona dentada (4) mediante ranuras transversales de un paso ranurado (6a) que giran solidariamente con la corana dentada (4) y se extiende a través de dicha abertura central (4a) de la corona dentada (4).
2. Mecanismo actuador, según la reivindicación 1, caracterizado porque
la corona dentada (4) comprende una parte cilindrica central por la que se extiende el paso ranurado (6a) y con partes laterales con respectivas superficies de contacto extemas que sobresalen lateralmente de la corona dentada (4);
comprende rodamientos (7a, 7b) montados en la cámara interna (2a, 2b, 2c) de la carcasa (1) y que ruedan en dichas superficies de contacta
3. Mecanismo actuador, según la reivindicación 1, caracterizado porque el paso ranurado (6a) es un paso axial interno de una tuerca cilindrica (6) fijada a la corona dentada (4).
4. Mecanismo actuador, según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende al menos una pieza de retención (8a, 8b) lateral que comprende una superficie de contacto y fijada a un lado de la corona dentada (4) ya al menos un rodamiento (7a, 7b) montado en la cámara interna (2a, 2b, 2c, 2g) de la carcasa (1) y que rueda en dicha superficie de rodadura.
5. Mecanismo, según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende
al menos una primera pieza de retend ón (8a) fijada a un primer lado de la corona dentada (4) y que comprende una primera superficie de contacto, y al menos un primer rodamiento (7a) montado en una primera parte interna (2b) de la cámara interna (2a, 2b, 2c, 2g) y que rueda en dicha primera superficie de contacto;
al menos una segunda pieza de retención (8b) fijada a un segundo lado de la corona dentada (4) y que comprende una segunda superficie de contacto, y al menos un segundo rodamiento (7b) montado en una segunda parte interna (2c) de la cámara interna (2a, 2b, 2c, 2g) y que rueda en dicha segunda superficie de contacta
6. Mecanismo actuador, según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque
la cámara interna (2a, 2b, 2c, 2g) comprende una parte anular intermedia (2a) abierta hacia el paso de entrada (2d), y sendas partes anulares laterales (2b, 2c).
la corona dentada (4) gira en dicha parte intermedia (2a), y cada uno de los rodamientos (7a, 7b) está montado al menos parcialmente en una de las partes anulares laterales (2b, 2c).
7. Mecanismo actuador, según la reivindicación 6, caracterizado porque la parte anular intermedia (2a) es de mayor diámetro que las partes anulares laterales (2b, 2c).
8. Mecanismo actuador, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque
el paso de entrada (2d) de la carcasa (1) comprende un primer extremo y un segundo extremo;
el husillo sinfín (3) está guiado de forma giratoria en un primer rodamiento (9a) próximo a dicho primer extremo y en segundo rodamiento (9b) próximo a dicho segundo extremo.
9. Mecanismo actuador, según la reivindicación 8, caracterizado porque el primer extremo del paso de entrada (2d) es un extremo abierto y el segundo extremo del paso de entrada es un extremo cerrada 10. Mecanismo actuador, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el husillo sinfín (3) es acoplable a un eje giratorio
(10) que traslada movimientos giratorios de un elemento de dirección.
11. Mecanismo actuador, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el husillo sinfín (3) tiene un eje de giro perpendicular al eje de giro de la corona dentada (4).
12. Mecanismo actuador, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque
las partes extremas laterales (5b, 5c) del elemento de husillo de bolas (5) están axialmente guiados en respectivas piezas antigiro (11a, 11b) montadas en dichos alojamientos laterales (2e.2f);
cada una de las piezas antigiro (l i a, 11b) está montada en una zona extrema próxima al extremo libre de una respectiva parte extrema (5b, 5c) del elemento de husillo de bolas (5).
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