Engranaje de dirección de doble piñón.

Dirección de automóvil con una caja de dirección (7) en la que una cremallera (6) está soportada de forma desplazable en el sentido axial de un eje longitudinal y,

para girar ruedas (9) dirigibles, está unida activamente a estas, en la cual la cremallera (6) está provista de un primer segmento dentado (5) que engrana con un primer piñón de dirección (4), y el piñón de dirección (4) está unido a través de un árbol de dirección (2, 3) de forma no giratoria a un volante (1), y en la cual la cremallera (6) presenta un segundo segmento dentado (13), estando previsto un segundo piñón de dirección (12) que está en engrane con el segundo segmento dentado (13), y en la cual el segundo segmento dentado (13) está dispuesto en el lado opuesto al segmento dentado (4) con respecto al eje longitudinal de la cremallera (6) solapándose con el primer segmento dentado (4) en el sentido axial del eje longitudinal, y en el cual el primer piñón de dirección (4) está acoplado mecánicamente de manera forzada al segundo piñón de dirección (12) para un giro en sentidos contrarios en un flujo de fuerza que actúa independientemente de la cremallera (6), caracterizada porque en dicho flujo de fuerza entre el primer piñón (4) y el segundo piñón (12) está dispuesto al menos un elemento de resorte (100, 101).

Engranaje de dirección de doble piñón La presente invención se refiere a un engranaje de dirección para automóviles con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Los engranajes de dirección con asistencia eléctrica para automóviles se pueden dividir actualmente en dos grupos. El primer grupo incluye aquellos engranajes de dirección en los que tanto el par de dirección aplicado manualmente como el par de asistencia se introducen en la cremallera a través de un piñón. El servoaccionamiento ataca en el árbol de dirección, a saber, o bien en la zona del árbol de dirección superior, o bien cerca del piñón de dirección. Esta forma de construcción resulta adecuada sólo para automóviles relativamente ligeros, ya que en estos vehículos (coches pequeños, coches compactos) son más bien pequeños los pares de dirección necesarios. Para automóviles más grandes y más pesados no resulta adecuado un engranaje de dirección de este tipo. Los pares de giro que se han de transmitir en la zona del piñón se vuelven demasiado grandes para poder transmitirse a través de un engrane. Además, los piñones de dirección no pueden realizarse con un tamaño discrecional, porque el diámetro del piñón de dirección influye también en la relación de multiplicación del engranaje de dirección.

Para vehículos de la llamada clase media, de la clase de lujo y para todoterrenos se prefiere por ello una forma de construcción de la servodirección eléctrica en la que la fuerza de asistencia se introduce en la cremallera a través de un segundo dentado. Para ello, se conocen engranajes de dirección en los que el servoaccionamiento actúe en la cremallera a través de un segundo piñón de dirección y un segundo dentado. Este tipo de engranajes de dirección se describen en las publicaciones para información de solicitud de patente DE102005022867A1, DE102007004218A1 y WO2006/138209A2. Estos engranajes de dirección presentan un volumen de construcción relativamente grande, ya que el servoaccionamiento se prevé por separado además del engrane entre el piñón de dirección y la cremallera. Además, por el documento WO2006/138209A2 antes mencionado se conocen engranajes de dirección en los que además del engrane del piñón de dirección está prevista una rosca de bolas sobre la cremallera, que a través de un accionamiento de rosca de bolas está conectado a un servomotor. Para ello la fuerza auxiliar de dirección se introduce en la cremallera a través de la rosca de bolas. De esta manera, se reduce la solicitación del piñón de dirección. Los engranajes de dirección con un accionamiento de rosca de bolas que actúa sobre la cremallera son relativamente caros.

En ambos tipos de construcción citados se añade que el guiado de la cremallera en la zona del piñón de dirección se tiene que mantener sin juego a través de una pieza de presión. Este tipo de soporte también conlleva gastos de producción y en la práctica constituye una fuente de ruidos indeseable. El documento DE10341266A1 muestra por ejemplo un engranaje de dirección con un accionamiento de la cremallera a través de dos piñones dispuestos en lados opuestos de la cremallera. Los piñones engranan en dos segmentos dentados que igualmente se encuentran en lados opuestos con respecto al eje longitudinal de la cremallera, pero que en el sentido axial de la cremallera se encuentra a tanta distancia una de otra que no se cubran. Por ello, los piñones no se pueden apoyar uno a otro. En este engranaje de dirección se requiere una pieza de presión para cada piñón, es decir, en total dos piezas de presión.

El documento JP-A-58110373 da a conocer una dirección genérica con piñones de dirección que giran en sentidos contrarios.

Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar un engranaje de dirección que se pueda fabricar de forma económica, que presente unas dimensiones compactas y que, no obstante, sea capaz de proporcionar las fuerzas auxiliares de dirección necesarias para automóviles pesados, utilizando dos piñones sin que se produzca una sobredeterminación mecánica.

Este objetivo se consigue con un engranaje de dirección con las características de la reivindicación 1.

Dado que en una dirección de automóvil con una caja de dirección en la que una cremallera está soportada de forma desplazable longitudinalmente y concebida para girar ruedas dirigibles, y e la que la cremallera engrana con un primer segmento dentado en un primer piñón de dirección y el piñón de dirección está unido de forma no giratoria con el volante a través de un árbol de dirección, la cremallera presenta dos dentados opuestos con respecto al eje longitudinal de la cremallera, y dado que están previstos dos piñones de dirección que atacan en segmentos dentados opuestos y que están acoplados mecánicamente de forma forzada para el giro conjunto, pero en sentidos contrarios, con el mismo diámetro de piñón que en una servodirección convencional con un solo piñón de dirección es posible transmitir el doble par de giro con un gasto de fabricación sólo ligeramente mayor. El dentado adicional, previsto en el lado opuesto al dentado unido al árbol de dirección, con respecto al eje longitudinal, solapándose en el sentido axial, siendo preferentemente congruentes, permite también la supresión de

una costosa pieza de presión en la forma conocida ahora.

El primer piñón de dirección se acopla mecánicamente de forma forzada con el segundo piñón de dirección para un giro en sentidos contrarios en un flujo de fuerza que actúa independientemente de la cremallera. Entre el primer piñón y el segundo piñón está dispuesto al menos un elemento de resorte, de modo que a través del acoplamiento forzado y el elemento de resorte se consigue una ausencia de juego sin que se produzcan las desventajas de una sobredeterminación mecánica. De esta manera, los pares de giro se pueden distribuir de manera adecuada entre los piñones. Preferentemente, el elemento de resorte es un resorte de torsión. El resorte de torsión puede estar formado de manera sencilla por una sección menos rígida a la torsión, en comparación con las secciones de árbol adyacentes, en el árbol para el accionamiento de al menos uno de los piñones.

En una dirección de este tipo, el servoaccionamiento, preferentemente un electromotor, puede engranar en el piñón de dirección unido al árbol de dirección o en el segundo piñón de dirección. El acoplamiento de los dos piñones de dirección se puede realizar a través de ruedas frontales o ruedas cónicas, de forma que sea posible un acoplamiento forzado con una relación fija del ángulo de giro.

Resulta especialmente preferible que los ejes de giro de los dos piñones opuestos estén dispuestos en un ángulo agudo uno respecto a otro y que los dos segmentos de cremallera, opuestas en la cremallera con respecto al eje longitudinal, estén dispuestos en planos inclinados uno respecto a otro, porque de esta manera se puede conseguir una ausencia de juego de los engranes de dentados mediante un pretensado de la cremallera al interior del ángulo encerrado.

Si la cremallera presenta además en la zona de los segmentos dentados al menos una guía que actúe en conjunto con al menos un elemento guía para guiar la cremallera en la dirección de los ejes de giro de los piñones de dirección, paralelos o dispuestos en un ángulo agudo uno respecto a otro, y los piñones de dirección se mantienen prácticamente libres de fuerzas axiales, se puede ajustar el juego y la cremallera se guía con precisión.

A continuación, se describe en detalle un ejemplo de realización de la presente invención con la ayuda del dibujo. La invención está representada en las figuras 3 y 5 a 7. Muestran:

la figura 1:una dirección de automóvil con dos piñones de accionamiento opuestos, en una representación en perspectiva; la figura2: la zona del engranaje de dirección de la figura 1, en una representación aumentada; la figura 3: el engranaje de dirección de la figura 2 en otra representación aumentada; la figura 4: una vista del engranaje de dirección de la figura 3 en la dirección del eje longitudinal de la cremallera; la figura 5: un engranaje de dirección similar a la figura 3, con un elemento de resorte adicional en el árbol de servomotor; la figura 6: una representación esquemática de un engranaje de dirección en el que en el flujo de fuerzas entre las dos ruedas cónicas y los piñones están dispuestos sendos elementos de resorte, en una vista en el sentido longitudinal de la cremallera; así como la figura 7: un engranaje de dirección en una representación como en la figura 6, estando previsto un elemento de resorte sólo entre un piñón y una... [Seguir leyendo]

1. Dirección de automóvil con una caja de dirección (7) en la que una cremallera (6) está soportada de forma desplazable en el sentido axial de un eje longitudinal y, para girar ruedas (9) dirigibles, está unida activamente a 5 estas, en la cual la cremallera (6) está provista de un primer segmento dentado (5) que engrana con un primer piñón de dirección (4) , y el piñón de dirección (4) está unido a través de un árbol de dirección (2, 3) de forma no giratoria a un volante (1) , y en la cual la cremallera (6) presenta un segundo segmento dentado (13) , estando previsto un segundo piñón de dirección (12) que está en engrane con el segundo segmento dentado (13) , y en la cual el segundo segmento dentado (13) está dispuesto en el lado opuesto al segmento dentado (4) con respecto al eje longitudinal de la cremallera (6) solapándose con el primer segmento dentado (4) en el sentido axial del eje longitudinal, y en el cual el primer piñón de dirección (4) está acoplado mecánicamente de manera forzada al segundo piñón de dirección (12) para un giro en sentidos contrarios en un flujo de fuerza que actúa independientemente de la cremallera (6) , caracterizada porque en dicho flujo de fuerza entre el primer piñón (4) y el segundo piñón (12) está dispuesto al menos un elemento de resorte (100, 101) .

2. Dirección de automóvil según la reivindicación 1, caracterizada porque el al menos un elemento de resorte (100, 101) es un resorte de torsión.

3. Dirección de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está previsto un 20 servoaccionamiento (11) eléctrico que engrana en el árbol de dirección (2, 3) .

4. Dirección de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está previsto un servoaccionamiento (11) eléctrico que actúa sobre el primer piñón de dirección (4) o sobre el segundo piñón de dirección (12) .

5. Dirección de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está previsto un servoaccionamiento (11) eléctrico que ataca en el segundo piñón de dirección (12) .

6. Dirección de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el acoplamiento 30 mecánico de los dos piñones de dirección (4, 12) se realiza a través de ruedas frontales o ruedas cónicas (16, 17) .

7. Dirección de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los ejes de giro de los dos piñones de dirección (4, 12) opuestos están dispuestos en un ángulo agudo uno respecto a otro.

8. Dirección de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los segmentos dentados (5, 13) están dispuestos en planos inclinados uno respecto a otro.

9. Dirección de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la cremallera (6) presenta en la zona de los segmentos dentados (13) al menos una guía (14) que actúa en conjunto con al menos un elemento guía (15) para el guiado de la cremallera (6) en la dirección de los ejes de giro de los piñones de dirección (4, 12) .