Servodirección eléctricamente asistida con inmovilizador.

Sistema de dirección con un acoplamiento forzoso mecánico ininterrumpible entre un volante (1) y un piñón de dirección (4) en forma de un árbol de dirección (2) y con un árbol auxiliar que está acoplado de manera solidaria en rotación con el árbol de dirección (2) a través de un engranaje reductor,

caracterizado por que está previsto un freno magnético conmutable (47) que en un estado de conmutación abierto libera el árbol auxiliar de modo que éste pueda ser hecho girar con el árbol de dirección (2) en una relación de multiplicación fija, y que en un estado de conmutación cerrado bloquea al árbol auxiliar (41) mediante un acoplamiento de rozamiento con respecto a un sujetador fijo a la carrocería, y por que el freno magnético (47) presenta una culata (19, 23, 31) fija a la carrocería y una armadura (17, 35, 48) giratoria con el árbol auxiliar, pudiendo generarse por medio de una fuerza magnética un acoplamiento de rozamiento entre la armadura (17, 35, 48) y la culata (17, 23, 31), y por que la propia armadura (17, 35, 48) es de construcción elástica, presentando un disco de armadura una forma cónica en una posición relajada que corresponde a la posición abierta del freno magnético (47), y pudiendo transferirse el disco de armadura, bajo la influencia de la fuerza magnética, a una forma plana que produce la posición cerrada del freno magnético (47).

Servodirección eléctricamente asistida con inmovilizador

La presente invención concierne a un sistema de dirección con un acoplamiento forzoso mecánico ininterrumpible entre un volante y un piñón de dirección en forma de un árbol de dirección y con un árbol auxiliar que está acoplado con el árbol de dirección (2) de manera solidaria en rotación a través de un engranaje reductor. Tales sistemas de dirección son conocidos especialmente como sistemas de dirección con una asistencia de fuerza auxiliar eléctrica en la que un motor eléctrico introduce su fuerza de asistencia en un mecanismo de dirección a través de un engranaje reductor. En particular, el engranaje reductor puede estar configurado como un engrane de rueda helicoidal. Tales engranajes de rueda helicoidal se disponen preferiblemente en la cadena de dirección entre el volante y el punto de engrane del piñón de dirección con la cremallera. Las direcciones con esta construcción se denominan "column power assisted steering systems (sistemas de dirección servoasistida de columna) o COLPAS.

Un requisito general de tales sistemas de dirección, con o sin asistencia de fuerza auxiliar consiste en proporcionar un inmovilizador que asegure un enclavamiento del giro del husillo de dirección hasta un par de giro prefijable. Existe una serie de soluciones para esto en el estado de la técnica.

El documento EP 1568554 B1, que forma en el preámbulo de la reivindicación 1, muestra una solución para un enclavamiento en la que se utiliza un estrella de encastre que puede enclavarse con la unidad envolvente por medio de un pasador de encastre y que resbala sobre el husillo de dirección al sobrepasarse un par de giro prefijado. De esta manera, se asegura que, por un lado, el husillo de dirección no pueda ser dañado por pares demasiados altos en caso de un robo y que, por otra parte, sea posible un giro del husillo de dirección solamente aplicando un par de giro prefijado correspondientemente elevado. Se puede impedir así el gobierno controlado del vehículo y se realiza la tarea del inmovilizador.

Sin embargo, un inconveniente de esta solución es que la fuerza de frenado tiene que estar diseñada para pares de giro relativamente altos en el intervalo de aproximadamente 1 Nm a 3 Nm. El sistema de enclavamiento constituido por el pasador de enclavamiento y la estrella de encastre tiene que estar construido de manera correspondientemente robusta y costosa.

Se conoce por el documento US26/226942 A1 una dirección con un freno magnético conmutable que está dispuesto directamente en el árbol de dirección y que actúa como cerradura de dirección. En esta disposición el freno magnético tiene que estar diseñado también para un alto par de giro, lo que requiere un alto peso.

Por este motivo, en el documento DE 636694 T2 se propone hacer que el dispositivo de enclavamiento, que es accionado con un actuador electromagnético, ataque en una sección de engrane que está dispuesta en el árbol del servomotor o en un árbol unido con este árbol de manera solidaria en rotación. No se puede deducir de esta solicitud una protección contra sobrecarga mecánica, de modo que, en caso de uso fraudulento, el husillo de dirección puede estar expuesto a pares de giro muy altos.

Por tanto, el problema de la invención consiste en proporcionar un inmovilizador que sea de construcción lo más sencilla y compacta posible y que, no obstante, satisfaga los requisitos anteriormente descritos.

Este problema se resuelve por medio de una dirección con las características de la reivindicación 1.

Partiendo de un sistema de dirección con un acoplamiento forzoso mecánico ininterrumpible entre un volante y un piñón de dirección en forma de un árbol de dirección y con un árbol auxiliar que está acoplado con el árbol de dirección de manera solidaria en rotación a través de un engranaje reductor, se resuelve el problema debido a que está previsto un freno magnético conmutable que en su estado de conmutación cerrado bloquea el árbol auxiliar por un acción de rozamiento con respecto a un sujetador fijo a la carrocería y libera el árbol auxiliar en un estado de conmutación abierto, de modo que este árbol auxiliar puede girar en una relación de multiplicación fija con el árbol de dirección.

La invención se puede aplicar especialmente a sistemas de dirección en los que el árbol auxiliar está formado por un árbol de un servomotor de una asistencia de fuerza auxiliar eléctrica o está acoplado de manera solidaria en rotación con un árbol de un servomotor de una asistencia de fuerza auxiliar eléctrica, que introduce un par de asistencia en el sistema de dirección a través del engranaje reductor. En este caso, el sujetador fijo a la carrocería está formado ventajosamente por una carcasa del servomotor de la asistencia de fuerza auxiliar eléctrica que está dispuesta fijamente en la carrocería. El acoplamiento solidario en rotación ha de entenderse aquí a su vez en el sentido de que los números de revoluciones de los dos árboles acoplados de manera solidaria en rotación no tienen que ser iguales.

El freno magnético se puede utilizar en versiones diferentes que se describen más adelante. Las versiones comprenden componentes que se denominan placas de armadura o discos de armadura. Como término general para las diferentes versiones se elige seguidamente la designación armadura. El freno tiene exclusivamente la

función de un inmovilizador y no la función de un freno de seguridad en el caso de un funcionamiento defectuoso del motor eléctrico. Puede ser activado por el controlador de tal manera que sea posible una conmutación del freno al estado cerrado solamente en estado parado del vehículo y con el motor de accionamiento parado. El sujetador está fijo a la carrocería y, en caso de un bloqueo del árbol auxiliar por la construcción del engranaje, que no se representa con detalle, el husillo de dirección es bloqueado también en su giro.

La consecución del par de bloqueo necesario del freno se logra estableciendo a través de una fuerza magnética un acoplamiento de rozamiento entre la armadura y la culata. En este caso, la propia armadura está configurada elástica como un disco de freno, de modo que no es necesario muelle separado para levantar el disco de freno.

Para lograr coeficientes de rozamiento definidos exactos entre la armadura y la culata puede estar previsto un forro de fricción o un revestimiento que incremente el rozamiento de adherencia.

Preferiblemente, el engranaje reductor está construido como un engranaje helicoidal.

El engranaje puede ser un engranaje axial que permite un modo de construcción especialmente compacto.

En el caso del sistema de dirección con asistencia de fuerza auxiliar eléctrica el motor eléctrico acciona entonces de manera correspondiente al engranaje con su árbol de salida, que abraza al husillo de dirección, para proporcionar la servoasistencia. En el extremo alejado del lado de engranaje está fijado preferiblemente el freno sobre el árbol de salida del motor eléctrico. Dado que la carcasa del engranaje y el freno están dispuestos fijamente en la carrocería, el árbol del motor y el árbol del husillo de dirección están montados de manera giratoria con respecto al freno y a la carcasa.

El freno magnético puede estar apantallado contra campos magnéticos externos por medio de una encapsulación adecuada, de modo que no sea posible una suelta del freno magnético ni involuntariamente por una influencia perturbadora ni por un mal uso debido a manipulación por medio de campos externos.

Discrecionalmente, en la armadura o en la culata del imán está previsto adicionalmente un imán permanente que genera un campo magnético en cualquier momento.

La fuerza magnética del imán permanente se ha diseñado en este caso de modo que ésta sea insuficiente para provocar un movimiento axial entre la armadura y la culata y cerrar el entrehierro y transferir así el freno al estado cerrado. Por tanto, estando cerrado el freno, se incrementa ventajosamente el par de frenado por efecto de la fuerza magnética adicional del imán permanente.

Mediante un diseño correspondiente de la armadura y la culata o de partes de la carcasa y el árbol para lograr un flujo magnético óptimo se puede generar una mayor fuerza de atracción entre la armadura y la culata.

A continuación, se describen con más detalles ejemplos de realización de la presente invención ayudándose del dibujo. Muestran:

La figura 1, un sistema de dirección electromagnético en una representación en perspectiva esquemática;

La figura 2, un corte longitudinal a través de un servoaccionamiento para el sistema de dirección según la... [Seguir leyendo]

1. Sistema de dirección con un acoplamiento forzoso mecánico ininterrumpible entre un volante (1) y un piñón de dirección (4) en forma de un árbol de dirección (2) y con un árbol auxiliar que está acoplado de manera solidaria en rotación con el árbol de dirección (2) a través de un engranaje reductor, caracterizado por que está previsto un freno magnético conmutable (47) que en un estado de conmutación abierto libera el árbol auxiliar de modo que éste pueda ser hecho girar con el árbol de dirección (2) en una relación de multiplicación fija, y que en un estado de conmutación cerrado bloquea al árbol auxiliar (41) mediante un acoplamiento de rozamiento con respecto a un sujetador fijo a la carrocería, y por que el freno magnético (47) presenta una culata (19, 23, 31) fija a la carrocería y una armadura (17, 35, 48) giratoria con el árbol auxiliar, pudiendo generarse por medio de una fuerza magnética un acoplamiento de rozamiento entre la armadura (17, 35, 48) y la culata (17, 23, 31), y por que la propia armadura (17, 35, 48) es de construcción elástica, presentando un disco de armadura una forma cónica en una posición relajada que corresponde a la posición abierta del freno magnético (47), y pudiendo transferirse el disco de armadura, bajo la influencia de la fuerza magnética, a una forma plana que produce la posición cerrada del freno magnético (47).

2. Sistema de dirección según la reivindicación 1, caracterizado por que el árbol auxiliar está formado por un árbol (41) de un servomotor de una asistencia de fuerza auxiliar eléctrica o está acoplado de manera solidaria en rotación con un árbol (141) de un servomotor de una asistencia de fuerza auxiliar eléctrica que introduce un par de asistencia en el sistema de dirección a través del engranaje reductor (11, 12, 44).

3. Sistema de dirección según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que entre la armadura (17, 35, 48) y la culata (19, 23, 31) está previsto un forro de fricción (38) o un revestimiento que incrementa el rozamiento de adherencia.

4. Sistema de dirección según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el engranaje reductor está configurado como un engranaje helicoidal (11, 12), estando acoplado directamente un árbol helicoidal (12) con el árbol auxiliar de una manera solidaria en rotación.

5. Sistema de dirección según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el engranaje reductor es un engranaje (44) que rodea coaxialmente al árbol de dirección (2).

6. Sistema de dirección según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el árbol de motor (41) es un árbol hueco que rodea al árbol de dirección (2), por que el engranaje reductor (44) está dispuesto en un lado del árbol auxiliar y por que el freno magnético (47) está dispuesto en el lado del árbol auxiliar que queda enfrente del engranaje reductor (44).

7. Sistema de dirección según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el freno magnético (47) está apantallado contra campos magnéticos exteriores por medio de una encapsulación.

8. Sistema de dirección según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la culata magnética (19, 23, 31) y/o la armadura (17, 35, 48) están provistas de un imán permanente (25), estando concebida la intensidad del campo magnético del Imán permanente (25) de modo que solamente debido a la intensidad de campo del Imán permanente (25) no se pueda transferir el freno (47) al estado cerrado.