ES2334455T3 - Rueda dentada. - Google Patents
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Abstract
Rueda dentada (1) con a) una corona dentada (2) y una pieza de inserción (3), cuyo diámetro exterior (d3) es mayor que el semi-diámetro exterior (d1) de la rueda dentada (1), en la que la pieza de inserción (3) está rodeada por inyección por medio de fundición de blindaje, b) en la que la pieza de inserción (3) presenta en el lado exterior hacia la corona dentada (2) unas cavidades (32), en las que ha penetrado material de la corona dentada (2), y c) en la que una primera cavidad de las cavidades (32, 33) está dirigida hacia el lado del bebedero fuera del centro en la periferia exterior de la pieza de inserción (3) y está configurada como ranura circundante (32) en la dirección circunferencial, caracterizada d) porque la ranura (32) está prevista como ranura (32) única que se extiende en la circunferencia exterior de la pieza de inserción (3) en dirección circunferencial, y e) porque una pluralidad de segundas cavidades (33) están configuradas paralelas al eje (X) y, en concreto, exclusivamente sobre el lado, alejado del lado del bebedero, de la ranura (32) circunferencial única.
Description
Rueda dentada.
La invención se refiere a una rueda dentada con
las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 ó 2 de
la patente, como se publica en el documento JP 2001116052.
Los documentos WO 2004/065824 A, JP 08 145 146 y
JP 2001 1160052 A describen, respectivamente, una rueda dentada con
una corona dentada y una pieza de inserción, alrededor de la cual se
inyecta la corona dentada por medio de fundición de blindaje. Para
la retención de la corona dentada sobre la pieza de inserción, la
pieza de inserción está provista, en el documento WO 2004/065824 A,
hacia el lado del bebedero con una pluralidad de cavidades
paralelas al eje en la dirección exterior de la pieza de inserción y
en un lado alejado del lado del bebedero con una elevación de forma
anular y que se extiende en dirección radial.
El documento JP 08 145 146 A describe un dentado
de cuña en la periferia exterior de la pieza de inserción.
El documento JP 2001 116 052 A publica una o dos
muescas que se extienden alrededor de la periferia exterior de la
pieza de inserción en dirección circunferencial. En este caso, la
superficie circunferencial exterior de la pieza de inserción puede
estar moleteada.
Como ruedas dentadas se conocen, por ejemplo, a
partir del campo técnico de las direcciones asistidas las llamadas
ruedas dentadas EPAS (EPAS: Electric Power Assisted Steering), que
presentan como elemento central un cubo metálico grande, que está
encolado con un anillo de poliamida fundida en el lado exterior. Por
un cubo metálico grande se entiende en este caso un cubo metálico,
cuyo diámetro exterior es mayor que el semi diámetro exterior de la
rueda dentada. A continuación, se forman los dientes de la corona
dentada propiamente dicha a través de mecanización por arranque de
virutas del material del anillo de poliamida fundida. Tal modo de
proceder condiciona, en la fabricación, grandes costes, puesto que
se requiere una pluralidad de etapas de trabajo costosas. Otro
inconveniente consiste en que una unión encolada de la periferia
exterior del cubo metálico como una pieza de inserción de tal rueda
dentada y de la corona dentada que rodea la pieza de inserción
solamente ofrece un asiento fijo condicionado en el caso de
actuación de fuerzas en la dirección circunferencial o bien en la
dirección de rotación y en direcciones paralelas al eje.
Además, se conoce, como ya se ha mencionado al
principio, rodear con inyección de plástico dicha pieza de
inserción durante la fabricación de una rueda dentada para la
configuración de la corona dentada. Especialmente cuando en este
caso el dentado se configura al mismo tiempo, en caso de
enfriamiento del plástico inyectado, se produce una obstaculización
en el comportamiento de contracción libre del dentado, con lo que el
anillo de plástico está permanentemente bajo tensión de tracción.
De la misma manera, se provoca una tensión de contracción grande
impedida a través de una pieza de inserción grande cuando tal pieza
de inserción se rodea con fundición de plástico. Tales tensiones de
contracción actúan en dirección radial y axial y provocan
especialmente el riesgo de una rotura de dientes.
La figura 9 muestra una vista en perspectiva y
una vista en sección de una pieza de inserción de acuerdo con el
estado de la técnica, en la que en la periferia exterior, en la
dirección radial de la pieza de inserción, están configuradas
elevaciones que, a modo de un dentado, deben servir para engranar en
unión positiva con un material circundante de un anillo dentado. La
figura 10 muestran otras representaciones en sección a este
respecto. Como se puede reconocer a partir de la figura 11, en el
caso de una inyección de material desde un bebedero de inyección,
que se encuentra en la dirección axial de la rueda dentada a
configurar, fluiría, en efecto, material alrededor de tales
elevaciones 34º. Pero durante el enfriamiento o bien el
endurecimiento del material de fundición, sobre el lado de las
elevaciones 34º que está alejado del saliente fundido se forma un
intersticio S entre la corona dentada 2 configurada de esta manera y
la pieza de inserción 3*.
El cometido de la invención consiste en preparar
una rueda dentada del tipo mencionado al principio, que presenta un
desarrollo ventajoso de las tensiones de contracción.
Este cometido se soluciona por medio de una
rueda dentada con las características de la reivindicación 1 de la
patente o con las características de la reivindicación 2 de la
patente.
Se prevé una rueda dentada con una corona
dentada y con una pieza de inserción, cuyo diámetro exterior es
mayor que el semi diámetro exterior de la rueda dentada, en la que
la pieza de inserción está rodeada por fundición por medio de
fundición de blindaje o bien se rodea por inyección en el
procedimiento durante la fabricación.
La corona dentada está o bien es configurada por
medio de la fundición de blindaje como componente que rodea la
pieza de inserción. En comparación con las inyecciones circundantes
conocida, de esta manera se evitan los puntos de costura, que se
producirían en el caso de inyección de plástico desde varios lugares
de inyección distribuidos en dirección radial sobre la periferia.
La ausencia de tales puntos de costura conduce a una resistencia
elevada en la dirección de rotación de dicha rueda dentada
preferida.
La corona dentada está configurada por medio de
la fundición de blindaje, incluyendo una estructura dentada
exterior. La configuración de la estructura dentada exterior junto
con el cuerpo de la corona dentada ahorra un proceso de fresado
posterior para la configuración de dientes a partir de un cuerpo
macizo y, por lo tanto, una etapa de fabricación autónoma
completa.
Una pieza de inserción de acuerdo con la
reivindicación 1 de la invención presenta, entre otras cosas, en el
lado exterior hacia la corona dentada unas cavidades, en las que
está introducido material de la corona dentada, Tales cavidades
están configuradas, por lo tanto, en el lado exterior, es decir, que
están configuradas en un lado exterior radial de la pieza de
inserción hacia la corona dentada. Al menos una parte de las
cavidades están configuradas con preferencia como cavidades del
tipo de globoide. Tales cavidades configuradas especialmente del
tipo de globoide posibilitan una penetración especialmente efectiva
de material de la corona dentada, evitándose, además, durante el
enfriamiento del material de la corona dentada una formación de
intersticio entre la corona dentada y la pieza de inserción.
La pieza de inserción presenta, de acuerdo con
la reivindicación 2 de la invención, entre otras cosas, en el lado
exterior hacia la corona dentada una elevación de forma anular fuera
del centro, que está introducida en el material de la corona
dentada. Tal elevación está dispuesta en el lado exterior, es decir,
que está configurada en un lado exterior radial de la pieza de
inserción hacia la corona dentadas. La elevación dispuesta fuera
del centro está dispuesta desplazada fuera del centro hacia el lado
del bebedero de la fundición de blindaje.
La pieza de inserción está configurada con
preferencia de metal y la pieza exterior está configurada de
plástico. De una manera alternativa, la pieza de inserción puede
estar rodeada también por inyección con un material metálico.
Por medio de la fundición de blindaje en la
pared de la pieza de inserción, en la dirección axial de la pieza
de inserción, se genera un cuerpo de fundición lateral. Un cuerpo
lateral en dirección axial generado por medio de la fundición de
blindaje es separado finalmente de nuevo. La corona dentada se
configura ya por medio de la fundición de blindaje incluyendo una
estructura dentada en el lado exterior.
A través de la fundición circundante por medio
de un procedimiento de fundición de blindaje se consigue una alta
resistencia en la corona dentada, puesto que ésta no presenta
ninguna costura de unión y, por lo tanto, tampoco ningún punto
teórico de rotura predeterminado.
De manera más ventajosa, la fundición de
blindaje se realiza de pared muy fina, especialmente con una anchura
en el lateral de la pieza de inserción de más de 60%, en particular
desde aproximadamente 60% hasta 150% de un espesor de pared máximo
de la corona dentada, para poder rellenar la corona dentada durante
la fundición por inyección libre de rechupes y libre de burbujas,
respectivamente.
Las cavidades y las elevaciones en la zona de
transición entre el inserto y la corona dentada, entendiendo por la
corona dentada en el presente caso también una sección de forma
anular configurada entre los dientes propiamente dichos y la pieza
de inserción, provocan un buen arrastre del par motor y una buena
transmisión de la fuerza axial en virtud de la unión positiva
condicionada de esta manera en el cubo.
Un componente de este tipo, incluida la
fundición de blindaje, presenta habitualmente también tensiones
axiales altas. La fundición de blindaje tira del anillo de la
corona dentada axialmente en la dirección de la fundición de
blindaje. Condicionado por ello, las elevaciones lejos del bebedero
sobre la pieza de inserción configurada como cubo de acero conducen
al ensanchamiento de a corona dentada a una elevación de la corona
dentada desde la pieza de inserción. Por lo tanto, de acuerdo con
la reivindicación 2, entre otras cosas, está previsto un seguro
axial en forma de una elevación en forma de anillo fuera del centro
sobre el lado próximo al bebedero en la periferia exterior de la
pieza de inserción. Lejos del bebedero solamente se prevén cavidades
en la pieza de inserción en su periferia exterior, de manera que se
evitan en la mayor medida posible las elevaciones.
A continuación se explica en detalle un ejemplo
de realización con la ayuda del dibujo. Cuando se utilizan en las
diferentes figuras los mismos signos de referencia, se trata en cada
caso de componentes o de características funcionales iguales o
equivalentes, de manera que a este respecto se pueden tener en
cuenta también las descripciones de otras figuras. En este
caso:
Las figuras 1a-1c muestran
componentes de tres etapas de fabricación de una rueda dentada en
vista lateral en perspectiva.
Las figuras 2a-2c muestran
componentes de tres etapas de fabricación de una rueda dentada en
vista lateral en sección.
Las figuras 3a-3d muestran
diferentes vistas en perspectiva y vistas en sección de una rueda
dentada ejemplar según las figuras 1 y 2.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva de
una pieza de inserción de acuerdo con una forma de realización con
elevaciones dispuestas fuera del centro en la periferia
exterior.
Las figuras 5a y 5b muestran una vista lateral y
una ampliación de un fragmento de la pieza de inserción según la
figura 4 para la ilustración de tales elevaciones en la zona
periférica.
La figura 6 muestra una vista en sección
ampliada a través de la pieza de inserción según las figuras 4 y
5.
La figura 7 muestra ampliada de la sección
parcial como diagrama de tensión a través de una zona de transición
entre una pieza de inserción con una cavidad y una corona dentada
moldeada por inyección en ella por medio de fundición de
blindaje.
La figura 8 muestra una representación en
sección ampliada de este tipo de un diagrama de la tensión en el
caso de una elevación dispuesta fuera del centro en la periferia
exterior de la pieza de inserción.
Las figuras 9a y 9b muestran una vista lateral
en perspectiva y una vista en sección de una pieza de inserción con
elevaciones centrales en la periferia exterior de acuerdo con el
estado de la técnica.
Las figuras 10a y 10b muestran otra
representación en sección y una ampliación de un fragmento en
sección de la forma de realización según la figura 9 con corona
dentada moldeada por inyección en la dirección circunferencial de
acuerdo con el estado de la técnica, y
La figura 11 muestra un diagrama de la tensión
de un fragmento ampliado de tal forma de realización con una
elevación central en la periferia exterior de la pieza de inserción
de acuerdo con el estado de la técnica.
Como se deduce a partir de la figura 1, una
rueda dentada 1 ejemplar se fabrica en varias etapas de fabricación.
En una primera etapa de fabricación se prepara una pieza de
inserción 3, que configura un cubo propiamente dicho. En la pieza
de inserción 3 se trata de manera preferida de una pieza de
inserción fabricada de metal, especialmente de acero, para la
configuración, por ejemplo, de un cubo de acero conocido en sí.
En una etapa de fabricación siguiente, se rodea
con inyección esta pieza de inserción 3 para la configuración de
una corona dentada 2, de manera que se utiliza un procedimiento de
fundición de blindaje para la inyección circundante. De una manera
correspondiente, la figura central muestra la pieza de inyección
totalmente rodeada con inyección de plástico en la dirección de la
visión, la cual presenta en la dirección circunferencial ya una
estructura dentada 21. Tal estructura dentada 21 se puede fundir
directamente al mismo tiempo. Durante la fundición de blindaje se
rodea por inyección la pieza de inserción 3 desde la dirección axial
de un eje X, que configura con preferencia el eje de rotación de la
rueda dentada. Se representa el lado, desde el que se rodea con
inyección la pieza de inserción 3, de manera que la figura central
representa una etapa central de la fabricación, en la que un
bebedero de blindaje 46 está configurado todavía en el lateral de la
pieza de inserción. En el centro o bien axialmente se puede
reconocer un bebedero 45.
El bebedero de blindaje 46 cubre una pared
lateral de la pieza de inserción 3 colocada en dirección axial con
un espesor tal que se posibilita, durante la fundición por
inyección, una inyección libre de burbujas también de zonas
alejadas desde la visión del punto de fundición. El espesor del
material de fundición en dirección axial en el lateral de la pieza
de inserción 3 es con preferencia mayor del 60%, especialmente está
aproximadamente entre el 60% y el 150% del espesor más ancho de la
corona dentada 2 a configurar en su extensión axial. En particular,
en función del comportamiento fluido del material utilizado en la
fundición de blindaje, puede ser necesario, sin embargo, un espesor
menor o mayor para la consecución de un resultado óptimo.
Una fundición de blindaje posibilita
especialmente también la configuración de una ranura 23 o
estructuras de profundización similares en una pared lateral,
colocada en dirección axial, de la corona dentada 2 configurada por
medio de la fundición por inyección.
A continuación se separa la fundición de
blindaje 46 desde el lado de la pieza de inserción 3, por ejemplo
por medio de un procedimiento por arranque de virutas. De esta
manera se genera en último término la rueda dentada representada en
el lado derecho de la figura 1, que muestra la pieza de inserción
central 3 con un soporte de árbol central 31, en el que la pieza de
inserción 3 está rodeada por inyección en la dirección
circunferencial ya con la corona dentada 2 acabada, incluyendo una
estructura dentada 2 y, dado el caso, estructuras en forma de
ranura como la ranuras 23.
Especialmente en una comparación de la figura
izquierda y de la figura derecha de la figura 1 se puede reconocer
que tal modo de proceder posibilita especialmente también la
fabricación de ruedas dentadas 1 con una pieza de inserción 3
grande. Por una pieza de inserción 3 grande se entiende una pieza de
inserción 3, cuyo diámetro exterior d3 es mayor que el semi
diámetro exterior d1 de la ruda dentada 1 acabada.
La figura 2 muestra sucesivamente tres etapas de
fabricación para la fabricación de una rueda dentada 1 de este tipo
en vista en sección. La representación más alta muestra la pieza de
inserción 3 sobre un sustrato 50 o bien una parte inferior de una
herramienta 5. En el soporte del árbol 31 de la pieza de inserción 3
está introducido un inserto, que impide una entrada de material de
fundición por inyección durante la fundición por inyección. A una
distancia por encima y en la dirección circunferencial en el lado
exterior de la pieza de inserción 3, una parte superior de la
herramienta 51 está colocada sobre el sustrato 50. De una manera
correspondiente, se obtiene de este modo un espacio de fundición por
inyección 54, en el que se configura una fundición de blindaje 46
durante la fundición por inyección de la corona dentada 2 así como
en dirección axial en el lateral de una pared lateral 30 de la
pieza de inserción 3. La parte superior de la herramienta 51
presenta un canal de inyección 52 para la inyección del material de
fundición por inyección, de manera que el canal de inyección 52 se
extiende con preferencia entre el centro y en dirección axial con
respecto al eje X de la rueda dentada a configurar. La parte
superior de la herramienta 51 y el sustrato 50 presentan con
preferencia ya estructuras de herramienta 55, que están formadas
para la configuración, por ejemplo, de la ranura 23 y para la
configuración de una estructura dentada de manera
correspondiente.
Un elemento inyectado con una disposición de
este tipo está constituido, por lo tanto, como se muestra en la
representación central de la figura 2, por la pieza de inserción 3,
que está rodeada por inyección en la dirección circunferencial por
la corona dentada 2 y en dirección lateral axial por la fundición de
blindaje. En dirección circunferencial, la pieza de inserción 3
presenta en su superficies unas estructuras dentadas, que sirven
para configurar una conexión por unión positiva entre la periferia
exterior de la pieza de inserción 3 y la periferia interior de la
corona dentada 2. Como estructuras dentadas se representan dos
cavidades 32, 33 de diferente tipo, que están configuradas en la
pared circunferencial radialmente exterior de la pieza de inserción
3 y son rellenadas durante la fundición por inyección con el
material de fundición por inyección. Una primera cavidad 32 está
configurada, por ejemplo, a modo de una ranura circundante en la
dirección circunferencial o bien en la dirección de rotación, para
configurar una estructura dentada de estabilización o bien de
retención en la dirección axial del eje x. Esta primera cavidad 32
está configurada en este caso fuera del centro de la periferia
exterior de la pieza de inserción 3 y, en concreto, dirigida hacia
el lado del bebedero fuera del centro en la periferia exterior de
la pieza de inserción 3.
Una pluralidad de segundas cavidades 33 están
configuradas paralelas al eje X y están formadas con preferencia en
forma de globoide. Esta pluralidad de segundas cavidades 33 provoca,
después de la entrada del material de fundición por inyección y de
su endurecimiento, una conexión de unión positiva con la corona
dentada 2, que posibilita una buena transmisión de fuerza en
dirección de rotación.
Después de la separación a lo largo de una línea
de separación C, por ejemplo, por medio de un procedimiento por
arranque de virutas, se obtiene la rueda dentada 1 acabada, que se
representa en la parte inferior de la figura 2.
Las figuras 4 a 6 muestran una forma de
realización modificada con respecto a las figuras anteriores. En
lugar de una primera cavidad a modo de una ranura circundante (32
en la figura 1), sobre la superficie circunferencial exterior en
dirección radial de la pieza de inserción 3* están configuradas unas
elevaciones 34 fuera del centro, que encajan después de la
fundición en el material endurecido de la corona dentada. Estas
elevaciones 34 están dispuestas en este caso fuera del centro hacia
un lado del bebedero hacia la corona dentada, para impedir una
elevación del material de fundición durante el proceso de
solidificación o bien de enfriamiento hasta el endurecimiento.
Tales elevaciones 34 se pueden extender en este caso en dirección
circunferencial, como se representa, para formar una retención de
unión positiva entre la pieza de inserción 3* y la corona dentada
en la dirección axial del eje X.
Con preferencia, la pieza de inserción 3*
presenta en una sección circunferencial adyacente a la elevación 34
de nuevo cavidades 33* paralelas al eje, que están configuradas, por
ejemplo, alargadas y no en forma de globoide en la forma de
realización representada. Los radios de estas cavidades 33* están
seleccionados en este caso de tal forma que el material de
fundición por inyección puede fluir dentro de ellas durante la
fundición por inyección y se evita totalmente o al menos en la
mayor medida posible una elevación durante el endurecimiento
siguiente.
Con la ayuda de la figura 7 se representa un
diagrama de la tensión para una sección circunferencial de la zona
de transición entre la pieza de inserción 3 y la corona dentada 2
después de la fundición por inyección por medio de la fundición de
blindaje y antes de la separación de un bebedero de blindaje
lateral. Especialmente en una comparación con la figura 11, que
representa una configuración de acuerdo con el estado de la técnica,
se puede reconocer con la ayuda de la figura 7 una curva de la
tensión ventajosa, que impide una elevación del material de
plástico endurecido de la corona dentada en una sección alejada del
bebedero. A través del endurecimiento se retrae el material, con
preferencia plástico, solamente en la dirección del bebedero o bien
en la dirección del lado del bebedero, como se puede reconocer, pero
esto no conduce o no en una medida considerable a una elevación
fuera de la superficie circunferencial de la pieza de inserción
3.
La figura 8 muestra un diagrama de la tensión de
un fragmento correspondiente de la zona de transición entre la
pieza de inserción 3* y la corona dentada 2 de la forma de
realización de acuerdo con las figuras 4 a 6. De la misma manera,
se puede reconocer bien que durante el endurecimiento o bien el
enfriamiento de la masa de plástico de la corona dentada 2 se
inicia, en efecto, una retracción, que conduce a un desplazamiento
en el extremo alejado del bebedero, pro no se produce ninguna
formación de intersticio con una elevación del plástico como
material de fundición desde la superficie adyacente de la pieza de
inserción 3* o no en una extensión perturbadora.
Claims (5)
1. Rueda dentada (1) con
- a)
- una corona dentada (2) y una pieza de inserción (3), cuyo diámetro exterior (d3) es mayor que el semi-diámetro exterior (d1) de la rueda dentada (1), en la que la pieza de inserción (3) está rodeada por inyección por medio de fundición de blindaje,
- b)
- en la que la pieza de inserción (3) presenta en el lado exterior hacia la corona dentada (2) unas cavidades (32), en las que ha penetrado material de la corona dentada (2), y
- c)
- en la que una primera cavidad de las cavidades (32, 33) está dirigida hacia el lado del bebedero fuera del centro en la periferia exterior de la pieza de inserción (3) y está configurada como ranura circundante (32) en la dirección circunferencial, caracterizada
- d)
- porque la ranura (32) está prevista como ranura (32) única que se extiende en la circunferencia exterior de la pieza de inserción (3) en dirección circunferencial, y
- e)
- porque una pluralidad de segundas cavidades (33) están configuradas paralelas al eje (X) y, en concreto, exclusivamente sobre el lado, alejado del lado del bebedero, de la ranura (32) circunferencial única.
2. Rueda dentada (1) con
- a)
- una corona dentada (2) y una pieza de inserción (3), cuyo diámetro exterior (d3) es mayor que el semi-diámetro exterior (d1) de la rueda dentada (1), en la que la pieza de inserción (3) está rodeada por inyección por medio de fundición de blindaje,
- b)
- una pluralidad de cavidades (33*) en la circunferencia exterior de la pieza de inserción (3), que están configuradas paralelas al eje (X) de la pieza de inserción (3), caracterizada
- c)
- porque la pieza de inserción (3) presenta fuera del centro en su circunferencia exterior, dirigida hacia el lado del bebedero, una elevación (34) en forma de anillo y que se extiende en dirección radial, la cual está introducida en el material de la corona dentada (2),
- d)
- y porque la pluralidad de cavidades (33*) en la circunferencia exterior de la pieza de inserción (3) están configuradas sobre el lado de la elevación (34) que está alejado del lado del bebedero.
3. Rueda dentada de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que al menos una parte de las cavidades
están configuradas como cavidades (33) del tipo de globoide.
4. Rueda dentada de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en la que la pieza de inserción (3)
está configurada de metal y la corona dentada (2) está configurada
de plástico.
5. Rueda dentada de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, en la que la pieza de inserción (3) está
rodeada por inyección con un material metálico.
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