Servodirección eléctrica de automóvil con un engranaje de bolas circulantes.

Servodirección eléctrica para automóviles, con un motor de accionamiento (9) eléctrico que mediante unengranaje de bolas circulantes está acoplado con una cremallera (1) que puede moverse en el sentido axial,

paragenerar una fuerza lineal, en la que el elemento de circulación de bolas presenta una tuerca esférica (11) que en unrodamiento (14) está alojada de forma giratoria en un cárter de dirección (15), y en la que el rodamiento (14)presenta un anillo exterior (31) que con un medio de sujeción elástico está fijado de forma móvil dentro del cárter dedirección (15), y en la que el medio de sujeción elástico es un elemento de resorte (28, 40) anular, caracterizadaporque el elemento de resorte (28) está realizado como ballesta cónica anular que con su menor diámetro está encontacto con una superficie frontal del anillo exterior (31) y porque el elemento de resorte (28, 40) presiona el anilloexterior (31) sobre la superficie de contacto mediante una fuerza de presión tan fuerte que el cierre por fricciónoriginado fija el anillo exterior (31) en su asiento (29) de forma inmóvil en el sentido radial bajo las condiciones defuncionamiento.

Servodirección eléctrica de automóvil con un engranaje de bolas circulantes

Ámbito técnico La presente invención se refiere a una servodirección eléctrica de automóvil con un engranaje de bolas circulantes con las características del preámbulo de la reivindicación 1. Una dirección de este tipo se conoce por el documento US2003/012174A1.

Estado de la técnica Otro dispositivo se conoce por el documento DE 102005017883A1.

El documento describe una servodirección eléctrica de automóvil con un engranaje de bolas circulantes en el que una cremallera para el accionamiento de ruedas dirigidas de forma giratoria de un automóvil puede desplazarse dentro de un cárter de dirección en el sentido axial de la cremallera. Una columna de dirección está unida a través de un piñón de dirección y un dentado correspondiente. Una fuerza auxiliar de dirección es aportada por el electromotor que actúa sobre una tuerca esférica de un husillo de rosca de bolas. La tuerca esférica está en engrane, a través de bolas circulantes, con una rosca de bolas dispuesta al lado del dentado de piñón de la cremallera en el contorno exterior de la cremallera. Un giro de la tuerca esférica provoca un desplazamiento axial de la cremallera apoyando el movimiento de dirección del conductor. En el documento está previsto acoplar el husillo de rosca de bolas con el electromotor a través de una cremallera.

La tuerca esférica está alojada de forma giratoria en un cárter de dirección, en un rodamiento de bolas que protege radial y axialmente. Sobre el rodamiento actúan desde fuera al menos 3 influjos en total, a saber, por una parte, las fuerzas axiales que actúan sobre la cremallera, los momentos de bsaculamiento de la cremallera causados por la actuación de fuerzas situadas fuera del eje, así como influjos de temperatura.

Las meras fuerzas axiales causan la misma fuerza axial sobre el rodamiento, que ha de ser absorbida entonces por el asiento de rodamiento. Los momentos de basculamiento causan un basculamiento del rodamiento en el asiento de rodamiento, que igualmente ha de ser absorbido. Las diferencias de temperatura durante el funcionamiento provocan, a causa de los diferentes coeficientes de dilatación térmica de los semicojinetes y del cárter de dirección, la formación de hendiduras en la zona del asiento de rodamiento, si el rodamiento está montado directamente dentro del cárter de dirección.

Para poder absorber estos tres influjos sin desventaja para el elemento de circulación de bolas, en el documento se propone un alojamiento de goma en el que el rodamiento de bolas de la tuerca esférica está engarzado en goma con respecto al cárter de dirección, en el sentido axial y en el sentido radial.

Sin embargo, el engarce del rodamiento en goma es complejo y caro. Además, el material goma envejece, al igual que otros elastómeros, de modo que a lo largo de la duración útil del automóvil puede producirse una alteración de las propiedades o incluso un defecto.

El documento DE 102004034701A1 muestra además diferentes formas de realización de rodamientos que en la zona del anillo exterior están provistos de elementos de resorte o elementos de amortiguación para permitir movimientos giratorios.

Por el documento DE 60211965T2 se conoce una servodirección eléctrica con una circulación de bolas en la que el elemento de circulación de bolas es accionado a través de un engranaje de ruedas cónicas. Una ballesta está dispuesta entre el cárter de dirección y el rodamiento del elemento de circulación de bolas para pretensar el elemento de circulación de bolas en la dirección del engrane del engranaje de ruedas cónicas. El rodamiento y el elemento de circulación de bolas quedan apartados del asiento de rodamiento por la ballesta. El rodamiento puede realizar movimientos axiales, pero no puede realizar movimientos radiales ni movimientos de basculamiento.

Por último, el documento EP1410974B1 muestra en la figura 5 una servodirección eléctrica con circulación de bolas. El rodamiento del elemento de circulación de bolas está asentado en un asiento del cárter de dirección. Se pretensa al asiento a través de una ballesta. El rodamiento no presenta ningún juego radial en el asiento. Por lo tanto, no puede moverse radialmente ni volcarse.

Frente a este estado de la técnica, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar una servodirección con elemento de circulación de bolas en la que el soporte de la tuerca esférica está fijado de tal forma que pueden ser absorbidos los momentos de basculamiento y la dilatación térmica logrando una fijación en la que se eliminan al menos en parte las desventajas descritas anteriormente.

Este objetivo se consigue mediante una servodirección con las características de la reivindicación 1.

Dado que en una servodirección según la invención está previsto que el medio de sujeción elástico sea una ballestas, es posible un movimiento del rodamiento bajo crestas de carga, mientras que está fijado bajo condiciones normales. Además, la ballesta es económica y duradera.

Dado que la ballesta está realizada además como ballesta anular, cónica y con su diámetro más pequeño está en contacto con una superficie frontal del anillo exterior, queda garantizada la acción de una fuerza homogénea por todas partes, lo que previene la deformación del anillo exterior del rodamiento. Lo mismo es válido si el anillo exterior está en contacto, por la superficie frontal opuesta a la ballestas, con una superficie de contacto del cárter de dirección.

La aparición de tensiones térmicas entre el cárter de metal ligero y el anillo de acero del rodamiento se evita si el anillo exterior está insertado en un asiento con un juego radial con respecto al cárter de dirección. La ballesta se configura de tal forma que presione el anillo exterior sobre la superficie de contacto por una fuerza de presión, de tal

forma que el cierre por fricción generado fija el anillo exterior en su asiento en el sentido radial bajo las condiciones de funcionamiento. Resulta especialmente ventajoso que radialmente entre el anillo exterior del rodamiento y el cárter no esté dispuesto ningún tipo de elementos amortiguadores o elásticos.

Para evitar daños del engranaje, las cargas cresta son absorbidas en diferentes sentidos de carga, si el anillo exterior puede desplazarse y/o volcar temporalmente y de forma reversible en su asiento en el sentido radial y/o en el sentido axial, contra la fuerza de resorte de la ballesta, a causa de solicitaciones bruscas.

Un pretensado sencillo y de construcción exactamente definida se produce si la ballesta está en contacto, por su contorno exterior, con el reborde anular de un cuerpo base del cárter, si el anillo exterior está asentado en un asiento de una pieza final de cárter, y si la ballesta queda pretensada en el cuerpo base en el espacio intermedio por la fijación de la pieza final del cárter, mediante tornillos de fijación.

A continuación, se describe un ejemplo de realización de la presente invención con la ayuda del dibujo. Muestran:

la figura 1 una servodirección eléctrica con elemento de circulación de bolas accionado por correa, en una vista en perspectiva;

la figura 2 el elemento de circulación de bolas de la figura 1 en sección longitudinal; y

las figuras 3 a 5 un elemento de resorte que puede usarse en lugar de la ballesta.

En la figura 1 está representada en perspectiva la estructura interna de una servodirección eléctrica de automóvil. El cárter de dirección no está incluido en esta representación.

La dirección comprende una cremallera 1 que se extiende desde una primera conexión 2 para una articulación esférica hacia una segunda conexión 3 para una articulación esférica correspondiente. Las articulaciones esféricas son las articulaciones interiores de barras de acoplamiento 4 que a su vez están unidas con las ruedas dirigibles con los muñones de eje. Un desplazamiento de la cremallera 1 en su sentido axial causa un giro de las ruedas.

La cremallera 1 presenta una primera zona de dentado no visible que engrana con un piñón (= piñón de dirección) 5. Una pieza de presión 6 causa un engrane sin juego de la cremallera 1 en el piñón 5. Este dentado sirve para el accionamiento manual de la dirección por el giro de un volante unido de forma no giratoria con el piñón 5.

Además del dentado en el que engrana el piñón 5, la cremallera está provista de una rosca esférica 10 que forma parte de un husillo de rosca esférica que además comprende una tuerca esférica 11 con bolas circulantes dispuestas dentro del mismo. El elemento de circulación de... [Seguir leyendo]

1. Servodirección eléctrica para automóviles, con un motor de accionamiento (9) eléctrico que mediante un engranaje de bolas circulantes está acoplado con una cremallera (1) que puede moverse en el sentido axial, para 5 generar una fuerza lineal, en la que el elemento de circulación de bolas presenta una tuerca esférica (11) que en un rodamiento (14) está alojada de forma giratoria en un cárter de dirección (15) , y en la que el rodamiento (14) presenta un anillo exterior (31) que con un medio de sujeción elástico está fijado de forma móvil dentro del cárter de dirección (15) , y en la que el medio de sujeción elástico es un elemento de resorte (28, 40) anular, caracterizada porque el elemento de resorte (28) está realizado como ballesta cónica anular que con su menor diámetro está en contacto con una superficie frontal del anillo exterior (31) y porque el elemento de resorte (28, 40) presiona el anillo exterior (31) sobre la superficie de contacto mediante una fuerza de presión tan fuerte que el cierre por fricción originado fija el anillo exterior (31) en su asiento (29) de forma inmóvil en el sentido radial bajo las condiciones de funcionamiento.

2. Servodirección según la reivindicación 1, caracterizada porque el anillo exterior (31) está en contacto, por una superficie frontal opuesta al elemento de resorte (28, 40) , con una superficie de contacto (23) del cárter de dirección (15) .

3. Servodirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el anillo exterior (31) está 20 insertado en un asiento (29) con un juego radial con respecto al cárter de dirección (15) .

4. Servodirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque a causa de solicitaciones por choques, el anillo exterior (31) puede desplazarse y/o volcarse temporalmente y de forma reversible en su asiento en el sentido radial y/o en el sentido axial, contra la fuerza de resorte del elemento de resorte (28, 40) .

5. Servodirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque, con su contorno exterior, el elemento de resorte (28, 40) está en contacto con un reborde anular (23) de un cuerpo base de cárter (16) , porque el anillo exterior (31) está asentado en un asiento (29) de una pieza final de cárter (17) , y porque el elemento de resorte (28, 40) queda pretensado por la fijación de la pieza final de carcasa (17) al cuerpo base (16) .