ES2362849B1 - Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles. - Google Patents

Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles. Download PDF

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Abstract

Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles.#La invención pretende solucionar el problema de los ejes intermedios, en cuanto el problema técnico que representa para un eje intermedio y sus componentes, para de forma simultánea regular la posición del volante en profundidad, para adaptarse a las medidas del conductor, actuar como medio de seguridad al permitir el colapso en caso de accidente, facilitar el montaje al piñón de la dirección o a las columnas y absorber las deformaciones del chasis/suspensión debido a su interacción con la carretera, para todo lo cual incorpora entre el eje hembra y el eje macho una junta de material plástico (15), que rodea el eje macho (11), sobre la que se dispone una cama elástica (19) una para cada cara del eje (11) y sobre esta cama (19) una lámina metálica (23) a modo de fleje.

Description

cual es necesario para evitar una variación en la fuerza
Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles. Objeto de la invención
Más concretamente, la invención se refiere a una parte de una columna de dirección para automóviles, de las que están formadas entre otros elementos, de un eje intermedio que comprende un miembro macho que desliza de forma telescópica por el interior de un miembro hembra, solidarizándose uno de los extremos del miembro macho al volante, mientras que el otro extremo queda en el interior del miembro hembra, solidarizándose el extremo inferior de este último a una junta cardan y a otros elementos de la dirección, centrándose los perfeccionamientos en una modificación de los medios que impiden la holgura entre dichos miembros, macho y hembra del eje intermedio, así como la vibración de los mismos, o bien la transmisión de las vibraciones generadas por otras partes de la dirección sobre dicho eje intermedio o bien sobre el volante.
Estos medios para evitar vibraciones y permitir un deslizamiento correcto del eje intermedio están formados por la combinación de una camisa de plástico que recubre la totalidad de la superficie lateral del miembro macho, una lámina de elastómero y una pletina plana superpuestos y unidos de la manera más conveniente. Finalidad de la invención
La rodadura del automóvil sobre el asfalto, genera un conjunto de vibraciones y movimientos sobre los diversos órganos del automóvil, principalmente sobre el conjunto de la suspensión y dirección, sin embargo estas partes deben ser capaces de filtrar las mismas y evitar que generen molestias a los ocupantes del automóvil, y más concretamente al conductor, por tanto, y en lo que se refiere a la dirección, si bien su función es transmitir el esfuerzo del conductor sobre el volante, y este sobre el piñón de la dirección y otros elementos de transmisión para girar las ruedas, también debe contar con los medios para evitar que cualquier tipo de vibración sea cual fuere su causa se transmita al interior del vehículo y cause molestias a sus ocupantes.
La función del eje volante de la columna de dirección de un automóvil es regular la situación del volante en profundidad para adaptarse a las medidas del conductor, así como actuar de medio de seguridad al permitir el colapso en caso de accidente. Es por ello que se utilizan también en esta zona de la columna los elementos deslizantes, compuestos de macho y hembra descritos en este documento. Adicionalmente, el eje intermedio también ejerce la función de colapso de manera que, en caso de accidente, el elemento macho se colapsa sobre el elemento hembra gracias a la disposición de medios de absorción de energía.
Para evitar la transmisión de vibraciones a la vez que no se interfiere sobre la capacidad de colapso y de deslizamiento para la unión de la pieza con el piñón de la dirección, así como para absorber los movimientos producidos en el deslizante del eje intermedio para absorber las variaciones del chasis debido a la interacción con la carretera, se disponen en el eje intermedio y entre su eje macho y eje hembra, de unas juntas anti-vibración las cuales deben estar preparadas para de rozamiento entre dichos miembros del eje intermedio, dado que el mismo viene montado en el interior del vano motor y por tanto recibe calor del mismo, lo cual se traduce en situaciones límite en que dicha junta no ejerza su fin cuando al recibir calor o también frío se contrae o bien incrementa sus dimensiones al dilatarse.
La finalidad de la invención es perfeccionar los medios para evitar tanto las vibraciones y holguras, como prevenir que dichos medios queden afectados por el frío o el calor. Estado de la técnica
Existen en el mercado y por tanto pueden considerarse como estado de la técnica distintos tipos de eje intermedio consistente en un elemento macho y un elemento hembra, ambos provistos de una sección transversal poligonal, por ejemplo triangular entre los cuales se disponen distintos tipos de medios para evitar holguras, absorber vibraciones y permitir el colapso en caso de choque con una fuerza controlada, por ejemplo con:
-
Una disposición de bolas o rodillos en contacto con las caras intermedias del elemento hembra y las caras exteriores del elemento macho, Patente GB 2.349.118.
-
Unos flejes metálicos, en el interior de una jaula de sujeción, tantos como caras presente el elemento macho y el elemento hembra, Patente ES 200400175.
Descripción de la invención
En líneas generales los perfeccionamientos sobre el estado de la técnica y básicamente sobre la anterior Patente de Invención nº 200400175 del mismo titular, consiste en la incorporación entre el eje hembra y el eje macho ambos poligonales que comprende el eje intermedio, de un elemento elástico, por ejemplo un elastómero adherido a un fleje metálico.
El elemento elástico citado esta vaciado por una de sus caras en su zona central, con el objeto de liberar la presión ejercida por dicho elemento elástico sobre el fleje en dicha zona central y con ello conseguir una reducción de la carga de deslizamiento entre el eje macho y el eje hembra. Igualmente, se puede dotar al elemento plástico y elástico de formas diversas (en el caso mostrado en forma de cuña) para variar las características de rigidez torsional del conjunto, de manera que se favorezcan determinadas configuraciones de rigidez.
Al mantener con dichos perfeccionamientos las dimensiones del eje macho y del hembra, se disminuye el espesor del fleje metálico, y por tanto mejora su flexibilidad, consiguiéndose una mejor flexibilidad para la adaptación a las variaciones del eje hembra. Así, es de destacar que su pequeño espesor permite un contacto superficial mucho mayor que el puntual que se obtendría de utilizarse un fleje de espesor mayor, lo cual redunda en incrementos de durabilidad y decrementos de variabilidad de las características del deslizante.
La introducción de una cama de material plástico que mantiene en posición al nuevo fleje, (entendiéndose como tal la combinación del fleje metálico, pero de menor espesor, y el material elástico), y que rodea al miembro macho.
Para evitar que la combinación de cama de material plástico sobre la que descansa el material elastómero y el fleje metálico se desplace sobre el macho al deslizar el eje macho respecto del eje hembra, el conjunto queda sujeto en el macho mediante la previsión de unos pellizcos para evitar el movimiento axial. Dicho movimiento también puede evitarse mediante la incorporación a la cama plástica, de unos tetones de fijación, que se introducen en unos agujeros practicados a tal efecto en el eje macho.
Estos perfeccionamientos introducidos sobre el estado de la técnica recogen varias mejoras tanto en el funcionamiento del eje intermedio en las funciones y finalidades asignadas, como en el proceso de fabricación que a título ilustrativo pero no limitativo se enumeran a continuación:
Desde el punto de vista de las características de funcionamiento:
-
Introducción del elastómero que mejora el aislamiento de vibraciones que se transmiten al conductor.
-
Incorporación de un elemento elástico que permite de manera más efectiva que la invención general, la eliminación de las holguras que se presentan por la limitada capacidad elástica de los componentes actuales que conforman el estado de la técnica.
-
Posibilidad de control y ajuste de las características de rigidez torsional mediante la adecuación de la cuna plástica, (por ejemplo incremento de la rigidez en la zona off center).
-
Disminuir la variabilidad de la carga de deslizamiento que, debido a la dificultad de la consecución de superficies ideales en los elementos involucrados en el deslizamiento (flejes, caras del macho y caras de la hembra) es debida a los contactos puntuales de difícil control y que provocan la falta de una carga constante.
-
Disminución de la carga de deslizamiento (sin detrimento de otras características) gracias al vaciado de la zona central del elemento elástico.
-
Mejora la carga de deslizamiento bajo par, principalmente debido a la evitación del acuñamiento que se produce entre el fleje, el macho y la hembra cuando se da este tipo de solicitaciones.
-
Evita el contacto metal-metal entre macho y hembra que se produce cuando el eje intermedio está sometido a momentos flectores inherentes a su normal funcionamiento.
-
Evita el desgaste excesivo que se produce como consecuencia de la fricción entre los extremos de los flejes y el eje macho, consecuencia lógica de la diferencia de dureza de materiales.
-
Favorece la lubricación hidrodinámica, al distribuir mediante el contacto superficial, que no puntual como en la invención original, las presiones de contacto.
-
Mantenimiento de las características funcionales del eje después de los ensayos de durabilidad y fatiga, principalmente gracias a la reducción del desgaste de los componentes.
-
Merced a que la incorporación del elemento elástico mantiene constante el contacto entre los tres elementos (eje macho, eje hembra, y flejes), así como a la eliminación de la jaula y a la incorporación de la cuna de material plástico, los típicos ruidos de los deslizantes, especialmente catalogados en la industria como “knock” desaparecen.
-
La posibilidad de trabajar con unos límites de carga de deslizamiento y de rigidez torsional no solo más estrechos, sino también más exigentes tecnológicamente, permite la aplicación de esta modificación de la invención original en un mayor número de aplicaciones, lo que redunda en importantes beneficios consecuencia de una mayor escala de fabricación.
-
Tanto el elemento elástico como el plástico proporcionan al eje intermedio alta resistencia eléctrica, condición indispensable en ciertas aplicaciones en columnas de dirección.
Desde el punto de vista del proceso de fabricación:
-
Eliminación definitiva de la jaula tal y como se proyectó en la Patente de Invención nº 20040075, tal y como estaba concebida, pasando esta a formar parte del eje macho, con la consiguiente eliminación de elementos móviles que provocan no solo ruidos sino también problemas de ajuste y fijación en el proceso.
-
Disminución de los costes de fabricación de los elementos gracias a la incorporación del elemento elástico que proporciona la conveniente adaptación entre ellos, reduciendo por tanto la necesidad de tolerancias estrechas que son de costosa fabricación.
-
Introducción de la posibilidad de automatización del montaje de flejes, eliminando la influencia del operario en el proceso (variabilidad, errores de montaje y otros).
-
Reducción del porcentaje de piezas chatarreadas, así como retrabados, piezas de garantía, quejas de clientes, y, en definitiva, costes de calidad, por el simple hecho de ser más robusto no solo el diseño del propio deslizante, sino también por la baja variabilidad del proceso.
-
Reducción de los costes de materiales, tanto por la reducción de las características constructivas del fleje (dimensiones, acabado superficial y estrechez de tolerancias) como por la eliminación de la jaula.
Otros detalles y características se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en los que se hace referencia a los dibujos que a esta memoria se acompañan, en los a que se muestra a título ilustrativo pero no limitativo una realización práctica de la invención.
Descripción de las figurasLa figura nº 1 es una perspectiva del eje macho
(11), rodeando el cual se encuentra una junta (15), so
bre la que se apoya en cada cara (16) una junta de
elastómero (20) y sobre ésta última un fleje metálico
(23). La figura nº 2 es una vista en planta del eje macho
(11).
La figura nº 3 es una vista en planta de la junta (15).
La figura nº 4 es una vista superior en planta de la cama elástica (19).
La figura nº 5 es una vista superior en planta de un fleje elástico (23). Descripción de un realización preferida de la invención
En una de las realizaciones preferidas de la invención y tal y como puede verse en la figura nº 1, los medios preconizados comprende una junta (15) que rodea al eje macho (11) y a la totalidad de su superficie lateral, sobre la que se dispone una cama elástica (19), una para cada cara del eje (11), y sobre esta cama (19) una lámina metálica (23) a modo de fleje.
El eje macho (11) es un cuerpo poligonal, tal y como puede verse en la figura nº 2, de sección transversal sensiblemente triangular, de caras interiores (12), y caras exteriores (26), afectadas en su zona media por un rehundido longitudinal (13), cuya función es la de permitir el ajuste de la junta (15) a dicho eje macho (11).
En una de las realizaciones posibles, las caras (26) incorporan unos orificios (31), tal y como puede verse en la figura nº 2, para el paso e inmovilización de los tetones (30) previstos en la junta (15), véase figura nº
3.
La junta plástica (15), tal y como muestra la figura nº 3, presenta una configuración acorde con la del eje macho (11), poligonal, cuyas caras (27) exteriores forman una cuna (16), constituida por unos planos inclinados (27) que confluyen en su punto más bajo en un rehundido (17), mientras que las caras interiores de dicha junta (15), (28), presentan en su zona media un resalte longitudinal (18), que encaja con el rehundido
(13) presente en la cara exterior del eje macho (11).
La cama elástica (19) tal y como puede verse en la figura nº 4 presenta un cuerpo de sección sensiblemente triangular, cuya base superior (20) presenta en su zona central un surco (29), cuya función es permitir tal y como se ha descrito anteriormente liberar presión sobre el fleje (23), cuya configuración se aprecia en la figura nº 5. En la confluencia de los lados (21) la cama elástica (19) presenta un resalte (22) cuya finalidad es apoyarse en el rehundido (17) de la junta (15).
El fleje (23) es una lámina metálica de escaso espesor que se apoya por su base (25) sobre la cama elástica (19), tal y como se aprecia en la figura nº 1.
Para evitar el movimiento relativo de la junta (15), la cama elástica (19) y el fleje (23) respecto del eje macho (11) se han previsto unos pellizcos (14), que sobresalen de las caras exteriores (26), tal y como puede verse en la figura nº 1.
Alternativamente puede lograrse el mismo efecto de inmovilización axial mediante la previsión de sendos tetones (30) en las caras internas (28) de la junta (15), que encajan en sendos orificios (31), previstos en las caras (26) del eje macho (11).
Descrita suficientemente la invención en correspondencia con las figuras anexas, fácil es comprender que podrán introducirse en la misma, cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no se introduzcan variaciones que afecten la esencia de la invención que queda resumida en las siguientes reivindicaciones.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles de los que están formados por un eje macho que se ajusta telescópicamente en un eje hembra, intercalando entre el eje macho y el eje hembra, unos medios diseñados para evitar la transmisión de ruidos y vibraciones al interior del vehículo automóvil a la vez que permiten sin alterarlo el colapso del eje intermedio en caso de choque, así como las holguras entre el eje macho y el eje hembra, caracterizado en que dichos medios comprenden una junta (15) de material plástico que rodea al eje macho (11) y a la totalidad de su superficie lateral, sobre la que se dispone una cama elástica (19), una para cada cara del eje (11), y sobre esta cama (19) una lámina metálica (23) a modo de fleje.
  2. 2.
    Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles según la 1ª reivindicación caracterizado en que el eje macho (11), acorde con la configuración de la junta (15), presenta una sección transversal poligonal de aras planas (26), en cuya parte central se han previsto unos rehundidos longitudinales (13), en los que se encaja un resalte longitudinal (18).
  3. 3.
    Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles según la 1ª reivindicación caracterizado en que la junta plástica (15) presenta una configuración acorde con la del eje macho (11), poligonal, cuyas ca
    ras (27) exteriores forman una cuna (16), constituida por unos planos inclinados (27) que confluyen en su punto más bajo en un rehundido (17), mientras que las caras interiores de dicha junta (15), (28) presentan en su zona media, un resalte longitudinal (18), que encaja con el rehundido (13) presente en la cara exterior del eje macho (11).
  4. 4.
    Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles según la 1ª reivindicación caracterizado en que la cama elástica (19) presenta un cuerpo de sección sensiblemente triangular, cuya base superior (20) presenta en su zona central un surco (29), en la confluencia de los lados (21) la cama elástica (19) presenta un resalte (22) cuya finalidad es apoyarse en el rehundido (17) de la junta (15).
  5. 5.
    Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles según la 1ª reivindicación caracterizado en que el fleje (23) es una lámina metálica de escaso espesor que se apoya por su base (25) sobre la cama elástica (19).
  6. 6.
    Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles según la 1ª reivindicación caracterizado en que en las partes extremas del eje macho (11) se han previstos unos pellizcos (14) u orificio (31), para evitar el movimiento axial de la junta (15), la cama (19) y el fleje (23) respecto del eje macho (11), al disponerse unos tetones (30) en las caras internas (28) de la junta (15).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200802628
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 16.09.2008
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    ES 2045726 T3 (REICHE & CO) 16.01.1994, columna 2, líneas 29-68; figuras 1,2. 1-4
    A
    JP 2008120277 A (FUJI KIKO KK) 29.05.2008, figuras & Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE; Número de acceso: 2008-G45292. 1-5
    A
    ES 2238009 A1 (DAUMAL CASTELLON MELCHOR) 01.08.2005, todo el documento. 1,2,5
    A
    GB 2349118 A (NASTECH EUROP LTD) 25.10.2000, todo el documento. 1,2,5
    A
    ES 2238132 A1 (DAUMAL CASTELLON MELCHOR) 16.08.2005, todo el documento. 1,2,5,6
    A
    ES 279735 U (REICHE & CO) 16.11.1984, todo el documento. 1-3,6
    A
    DE 3813422 A1 (LEMFOERDER METALLWAREN AG) 02.11.1989, todo el documento. 1,2,4,5
    A
    GB 2429762 A (NSK STEERING SYS EUROP LTD et al.) 07.03.2007, todo el documento. 1-3,6
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 01.07.2011
    Examinador D. Hermida Cibeira Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200802628
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD
    B62D1/185 (2006.01) F16C3/03 (2006.01) F16C29/02 (2006.01) F16D3/06 (2006.01)
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    B62D, F16C, F16D
    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)
    INVENES, EPODOC, WPI
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200802628
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 01.07.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200802628
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    ES 2045726 T3 (REICHE & CO) 16.01.1994
  7. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    La presente invención se refiere a un eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección perfeccionado para automóviles.
    Se considera que el documento D01 es el más cercano del estado de la técnica al objeto de la reivindicación 1. En dicho documento, al cual pertenecen las referencias numéricas empleadas a continuación, se divulga (columna 2, líneas 29-68; figuras 1, 2) un eje intermedio (2, 3, 4) de una columna de dirección (1) formado por un eje macho (4) que se ajusta telescópicamente en un eje hembra (2, 3). Entre el eje macho (4) y el eje hembra (3) se intercala una junta (5), que puede estar fabricada en plástico. La junta (5) rodea la totalidad de la superficie lateral del eje macho (4). En una de las caras de la junta (5), en un tramo parcial centrado, se dispone una cuna constituida por dos planos inclinados (6, 7) sobre la cual se apoyan sendas cuñas (8, 9), que pueden estar fabricadas en plástico. Dichas cuñas (8, 9) presionan en contacto directo la superficie interior del eje hembra (3) con una fuerza elástica cuya intensidad queda determinada por un muelle (11) situado entre ambas cuñas (8, 9). Así se consigue evitar holguras en el deslizamiento telescópico entre los dos ejes (3, 4).
    Se observa que existen diferencias entre la invención divulgada en el documento D01 y el objeto de la reivindicación 1, ya que no se emplean láminas metálicas ni camas elásticas en la invención del documento D01. Debido a estas diferencias se considera que la reivindicación 1 y sus reivindicaciones dependientes 2-6 son nuevas (Art. 6, LP 11/1986).
    En cuanto a la actividad inventiva de la reivindicación 1, se considera que a un experto en la materia no le resultaría evidente desarrollar el objeto de la reivindicación 1 a partir del documento D01 y tampoco a partir de una combinación del documento D01 con otro posible documento del estado de la técnica. Por tanto, se estima que la reivindicación 1 y sus reivindicaciones dependientes 2-6 sí tienen actividad inventiva (Art. 8, LP 11/1986).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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