ES2831101T3

ES2831101T3 - Cremallera y un procedimiento para la fabricación de una cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil

Info

Publication number: ES2831101T3
Application number: ES17737538T
Authority: ES
Inventors: Ralf Eckstein; Helmut Braun; Walter Bernold; Detlev Lindner
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2021-06-07
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: EP3481702A1; EP3481702B1; DE102016212301A1; WO2018007380A1; CN109415082B; CN109415082A; PL3481702T3; US10919107B2; US20190247951A1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una cremallera (2) para un mecanismo de dirección de un automóvil, que presenta al menos una sección de dentado (21) con un dentado (22) y al menos una sección de vástago (24) con al menos una sección funcional, en la que se facilitan segmentos independientes, que comprenden al menos un segmento de diente (61) y un segmento de vástago (62), orientados en un eje longitudinal común (L), y se unen entre si mediante soldadura por fricción con sus superficies de ensamble (28) axiales orientadas unas hacia otras en un punto de soldadura, en donde para la soldadura por fricción - se ponen las superficies de ensamble (28) en contacto por fricción, - se giran los segmentos (61, 62) para la fricción unos en relación a los otros alrededor del eje longitudinal (L), - se presionan las superficies de ensamble (28) con una fuerza de presión la una contra la otra, y - se mueven los segmentos (61, 62) unos contra otros en dirección axial (A) un trayecto de ensamble (X) predeterminado, - se mantienen sin fricción los segmentos (61, 62) en su posición, caracterizado por las etapas: - fricción inicial mediante fricción con una fuerza de presión al nivel de una fuerza de fricción inicial, - fricción por aporte de calor con una fuerza de introducción, que asciende a de 5 a 12 veces la fuerza de fricción inicial, - apriete de las superficies de ensamble hasta que se haya alcanzado el trayecto de ensamble (X) predeterminado con una fuerza de soldadura, que asciende aproximadamente a de 10 a 20 veces la fuerza de fricción inicial.

Description

DESCRIPCIÓN

Cremallera y un procedimiento para la fabricación de una cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil

Estado de la técnica

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil, que presenta al menos una sección de dentado con un dentado y al menos una sección de vástago con al menos una sección funcional, en la que se facilitan segmentos independientes, que comprenden al menos un segmento de diente y un segmento de vástago, orientados en un eje longitudinal común y se unen entre si con sus superficies de ensamble axiales orientadas unas hacia otras en un punto de soldadura mediante soldadura por fricción, en donde para la soldadura por fricción

- las superficies de ensamble se llevan a un contacto de fricción,

- los segmentos para la fricción se rotan alrededor del eje longitudinal relativamente el uno hacia el otro,

- las superficies de ensamble se presionan unas contra otras con una fuerza de presión,

- los segmentos se mueven el uno contra el otro un trayecto de ensamble predeterminado en dirección axial, y - los segmentos sin fricción se mantienen en su posición,

Además, la invención se refiere a una cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil, que presenta al menos una sección de dentado con un dentado y al menos una sección de vástago con al menos una sección funcional, comprendiendo la sección de dentado una zona de transición con un diámetro y comprendiendo la sección de vástago una zona de transición con un diámetro, estando unidas entre sí las zonas de transición en un punto de ensamble, comprendiendo el punto de ensamble un cordón de soldadura, estando formadas la sección de vástago y la sección de dentado a partir de un material macizo.

Asimismo la invención se refiere a una cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil, que comprende dos segmentos unidos entre sí mediante soldadura por fricción.

En un sistema de dirección de vehículo se introduce una orden de dirección a través del volante como movimiento giratorio en el árbol de dirección, sobre el que está instalado un piñón, que está engranado con un dentado de una cremallera en un mecanismo de dirección. La cremallera está alojada de manera desplazable en el mecanismo de dirección en dirección axial, es decir, en la dirección de su eje longitudinal, de modo que un giro del piñón se transforma en un movimiento de traslación de la cremallera en su dirección longitudinal axial. A la cremallera están fijadas barras de acoplamiento, que están unidas con los muñones del eje de las ruedas que van a dirigirse, transformándose el movimiento de traslación de la cremallera en un ángulo de viraje.

La cremallera presenta al menos una sección de dentado, en la que el dentado para el engranaje del piñón está configurado mediante una longitud axial predeterminada. En el caso de una cremallera genérica en la dirección del eje longitudinal a la zona dentada se une al menos una sección de vástago, que está configurada en forma de barra de manera similar a la sección de dentado en la dirección longitudinal, preferentemente con una forma básica cilíndrica y presenta al menos una sección funcional. Para el acoplamiento de una fuerza auxiliar para la asistencia de dirección como sección funcional puede estar configura por ejemplo una sección de rosca o una segunda sección de dentado. Además, puede estar prevista una sección de cojinete que puede estar configurada como al menos parcialmente cilíndrica para el alojamiento de traslación en dirección axial. En los extremos libres, apartados unos de otros en dirección longitudinal, en la sección de dentado y de vástago pueden estar instalados en cada caso elementos de unión para unirse con las barras de acoplamiento.

Para poder adaptar mejor las propiedades de material a las cargas que aparecen en el funcionamiento y optimizar la fabricación para la configuración de las zonas funcionales, en el estado de la técnica se sabe cómo configurar la sección de dentado inicialmente en un segmento de diente, y facilitar la sección de vástago como segmento de vástago independiente de esta. Mediante selección de material, procesos de temple y revenido, por ejemplo temple térmico continuo o parcial, y procedimientos de mecanizado con procesos optimizados, como por ejemplo conformación en caliente o en frío, fresado, rectificado o similares, los segmentos inicialmente independientes pueden diseñarse con vistas a su funcionalidad respectiva. A continuación los segmentos se ensamblan. Este tipo constructivo se denomina por tanto cremallera ensamblada. Dado el caso pueden unirse también segmentos adicionales con el segmento de vástago y/o segmento de diente.

En el estado de la técnica, se conoce unir entre sí los segmentos mediante soldadura por fricción en unión material, como por ejemplo se describen en los documentos JP 200646423 A o DE 102013007072 A1. En la soldadura por fricción se orientan los segmentos en un eje longitudinal común, de modo que sus superficies de ensamble en el lado frontal, axiales están orientadas unas contra otras y en dirección axial se enfrentan entre sí en un punto de ensamble formado por el punto de soldadura. Las superficies de ensamble se ponen en contacto en dirección axial, de modo que están en contacto unas con otras por la superficie, y los segmentos comienzan a rotar con respecto al eje longitudinal relativamente unos una otros. Al presionarse las superficies de ensamble unas contra otras durante la rotación con una fuerza de presión en un equipo normal, se aumenta la fricción, de modo que mediante el calor de fricción que se origina a este respecto las superficies de ensamble se unen por fusión o se separan por fusión. Cuando se acopla una cantidad de calor suficiente, los segmentos durante la fricción se mueven en dirección axial un trayecto de ensamble predeterminado los unos contra los otros, por lo que se provoca un recalcado en la zona del punto de soldadura, hasta que se ha alcanzado la dimensión final axial predeterminada, que corresponde a la longitud de la cremallera acabada. El trayecto de ensamble recorrido corresponde por consiguiente a la diferencia de longitud entre la suma de las longitudes de los segmentos independiente y la longitud de la cremallera acabada. El material separado por fusión mediante el calor por fricción - en cremalleras habitualmente de acero - se mezcla a este respecto en la masa líquida o pastosa para formar una unión soldada que se extiende por la superficie a través de las superficies de ensamble. Cuando se ha alcanzado la dimensión final, la rotación se detiene y los segmentos se sujetan sin fricción en la posición final, hasta que el material se enfríe y la unión soldada esté sólida.

Para mantener mediante un recalcado definido la dimensión final requerida de la cremallera con la mayor exactitud posible, la soldadura por fricción puede realizarse con trayecto controlado como en el documento DE 102013007072 A1 anterior, moviéndose los segmentos unos contra otros durante la fricción con una fuerza de presión en un trayecto de ensamble predeterminado. Además, los documentos EP1316492 A1 y WO2014/104410 A1 muestran un procedimiento genérico para la fabricación de una cremallera genérica y una cremallera genérica.

La calidad de la unión de soldadura por fricción depende, entre otros, de los parámetros de soldadura como tiempo de proceso, fuerza de presión, velocidad de giro y momento de torsión de la rotación relativa, y del volumen de material en la zona del punto de soldadura, por lo que se determina el perfil de temperatura temporal y espacial que se configura durante la operación de soldadura.

En el caso de una cremallera fabricada de acero el control de proceso térmico tiene una influencia decisiva en las propiedades de material en el punto de soldadura. A este respecto, un tiempo de proceso más corto con calentamiento rápido mediante la fricción y enfriamiento rápido subsiguiente lleva a un aumento local de la dureza del acero, que puede superar valores críticos. Si bien un control de proceso más lento evita un aumento de la dureza crítico, sin embargo requiere una inversión de tiempo mayor y por lo tanto es menos rentable.

En vista de la problemática que se ha explicado anteriormente un objetivo de la presente invención es mejorar el ensamble de segmentos de una cremallera ensamblada, en particular en cuanto a un gasto de fabricación menor con propiedades mejoradas de la unión soldada. Asimismo va a facilitarse una cremallera mejorada.

Descripción de la invención

El objetivo se logra mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, así como mediante una cremallera de acuerdo con la reivindicación 10 y la reivindicación 13. De las reivindicaciones dependientes respectivas resultan perfeccionamientos ventajosos.

Para resolver la problemática anteriormente mencionada de acuerdo con la invención se propone un procedimiento con las siguientes etapas:

- fricción inicial mediante fricción con una fuerza de presión a la altura de una fuerza de fricción inicial,

- fricción por aporte de calor con una fuerza de introducción, que asciende aproximadamente a de 8 a 12 veces, preferentemente de 9 a 11 veces la fuerza de fricción inicial,

- comprimir las superficies de ensamble hasta que se haya alcanzado el trayecto de ensamble predeterminado con una fuerza de soldadura, que asciende aproximadamente a de 15 a 20 veces, preferentemente 17 veces la fuerza de fricción.

De acuerdo con la invención la soldadura por fricción de segmentos de una cremallera se perfecciona de modo que el aumento de la dureza en el punto de soldadura puede limitarse por debajo de valores críticos, en tiempo de proceso o de soldadura lo más cortos posible.

El procedimiento de acuerdo con la invención propone una sucesión de etapas de procedimiento que garantizan en cada caso un control definido de las magnitudes de proceso térmicas y mecánicas determinantes. Esto se refiere en particular al acoplamiento del calor de fricción y el recalcado de control de trayecto durante la soldadura.

De acuerdo con la invención en primer lugar se realiza una fricción inicial de las superficies de ensamble que va a entrar en contacto entre sí por la superficie. Por fricción inicial se entiende de acuerdo con la invención una fricción con fuerza de presión relativamente reducida, la denominada fuerza de fricción inicial. La fuerza de fricción inicial relativamente pequeña, que en la práctica puede situarse en el orden de magnitud entre 10 kN y 30 kN proporciona en primera línea un aplanamiento de desigualdades provocadas por la fabricación, que pueden aparecer mediante la separación de los segmentos del material para mecanizar sobre las superficies de ensamble. Las rugosidades de compensan entre sí, de modo que las superficies de ensamble están en contacto continuamente mediante un contacto por la superficie. En otras palabras, mediante la fricción inicial se realiza un acondicionamiento de las superficies de ensamble. Mediante la fuerza de fricción relativamente reducida se forma relativamente poco calor de fricción, de modo que no aparecen modificaciones térmicas en el material.

Cuando las superficies de ensamble están suficientemente preparadas mediante la fricción inicial, se realiza la fricción por aporte de calor. A este respecto la rotación relativa para la fricción se mantiene y al mismo tiempo aumenta la fuerza de presión, hasta que se alcanza la así llamada fuerza de introducción. La cantidad de fuerza de introducción puede ascender aproximadamente de 5 a 12 veces la fuerza de fricción, por ejemplo de 40 a 65 kN. Análogamente con la aplicación de la fuerza de introducción se crea un calor de fricción mayor, que provoca un calentamiento de las superficies de ensamble hasta la temperatura de proceso requerida, en el caso del acero esto corresponde a la temperatura de austenización que depende de la clase. La temperatura en el punto de soldadura puede vigilarse mediante equipos de medición de la temperatura adecuados, por ejemplo de pirómetros de medición sin contacto, y al alcanzar la temperatura de proceso predeterminada puede emitirse una señal o la siguiente etapa del procedimiento de acuerdo con la invención.

Tras alcanzar la temperatura de proceso predeterminada la dimensión final pretendida, que corresponde a la longitud predeterminada de la cremallera se ajusta con trayecto controlado. Para ello la de apriete se aumenta de nuevo partiendo de la fuerza de introducción, hasta que se haya alcanzado la fuerza de soldadura. La cantidad de fuerza de soldadura puede ascender entre 10 a 20 veces la fuerza de fricción inicial, preferentemente 17 veces la fuerza de fricción inicial, por ejemplo entre 75 kN y 100 kN, por lo que se provoca un apriete de las superficies de ensamble, hasta que los segmentos se hayan movido el uno contra el otro el trayecto de ensamble en dirección axial. Este recalcado se realiza por trayecto controlado, hasta que la longitud total axial de los segmentos ensamblados corresponde a la longitud predeterminada de la cremallera.

Una parte de la fuerza de soldadura mayor con respecto a la fuerza de introducción provoca la conformación plástica para el recalcado de los segmentos, y una parte que queda se utiliza durante el apriete para generar calor de fricción. Esto ocasiona que durante la conformación se realice adicionalmente un calentamiento rápido, de modo que la temperatura de proceso puede mantenerse a una altura optimizadas para la conformación. A este respecto se forma un gradiente de temperatura relativamente pronunciado respecto al volumen material que colinda axialmente con el punto de soldadura, que disminuye con más intensidad que en los procedimientos conocidos en el estado de la técnica con fuerza de presión constante. Por ello pueden realizarse tiempos de proceso más cortos.

Mediante la soldadura por fricción de control de trayecto de acuerdo con la invención se garantiza una elevada estabilidad dimensional de la cremallera ensamblada, que pueden alcanzarse con procedimientos de fricción de control de fuerza. Mediante el gradiente de temperatura más pronunciado la profundidad de penetración de calor, dentro de la cual el material se calienta en la zona del punto de soldadura a temperatura de austenización, se reduce con respecto al estado de la técnica, de modo que el acero en el punto de soldadura aumenta de dureza en una dimensión menor. Por ello, pueden realizarse tiempos de proceso más cortos con el procedimiento de acuerdo con la invención, pudiendo evitarse un aumento de la dureza crítico. En la unión por fusión de las superficies, si bien la fuerza de introducción aplicada durante la fricción por introducción de calor ya provoca un recalcado mínimo de los segmentos, que sin embargo es reducida en comparación con el trayecto de ensamble recorrido con la fuerza de soldadura, en el recalcado controlado de control de trayecto durante el apriete.

Es ventajoso que los segmentos en una zona afectada por el calor, que medida desde el punto de soldadura tiene un ancho axial de como máximo 0,5 x de diámetro de segmento (ds), preferentemente de como máximo 0,25 x de diámetro de segmento, se calientan a como máximo 250 °C. En la soldadura por fricción el calor de proceso se introduce en las superficies de ensamble y dependiendo de los parámetros de soldadura como temperatura, tiempo de proceso, conductibilidad térmica y volumen de material colindante con el punto de soldadura crea un perfil de temperatura que depende del tiempo en dirección axial. Los segmentos que van a ensamblarse para formar una cremallera como segmentos de diente o segmentos de vástago están configurados en forma de barra y tienen una sección transversal redonda con el diámetro de segmento, o en caso de una sección transversal no redonda tiene al menos un círculo exterior que incluye la sección transversal. en sus secciones funcionales, por ejemplo secciones de dentado, de rosca o de cojinete, los segmentos a menudo se someten a térmicamente a temple o revenido. En el ensamble de los segmentos debe quedar garantizado que estas zonas templadas o revenidas no se calienten mediante la soldadura por fricción a través de una temperatura que perjudique la estructura. Una ventaja del procedimiento de acuerdo con la invención es a este respecto que mediante el ajuste de los parámetros durante la fricción, aportación de calor y apriete en dirección axial puede crearse un gradiente de temperatura relativamente pronunciado, mediante el cual el aumento de temperatura máximo que aparece puede ajustarse a una distancia axial del punto de soldadura. Al limitarse el aumento de temperatura dentro de una zona afectada por el calor con un ancho axial, que corresponde de 0,25 a 0,5 veces el diámetro de segmento, a como máximo 250 °Celsius, se evita una transformación de estructura no deseada en zonas funcionales tratadas térmicamente situadas axialmente fuera de esta zona afectada por el calor.

En el procedimiento de acuerdo con la invención puede preverse que en el punto de soldadura en una zona de núcleo radial se realiza un aumento de la dureza del material, que es mayor que en una zona marginal que rodea la zona de núcleo coaxialmente. En la fricción mediante rotación alrededor del eje longitudinal tanto el aporte del calor de fricción generado como la distribución de temperatura temporal se realizan dependiendo de la distancia radial desde el eje de rotación, concretamente el eje longitudinal. Análogamente, mediante el ajuste de los parámetros de soldadura puede ajustarse un perfil de temperatura radial dependiente del tiempo, que determina el aumento de la dureza del material, por regla general acero, dependiendo de la distancia radial, de modo que se genera un perfil de dureza radial definido. A este respecto en la zona de núcleo radial, que incluye el eje longitudinal, puede tolerarse una dureza superior, a la de la zona marginal que rodea esta zona de núcleo, situada radialmente en el exterior. Un perfil de dureza de este tipo evita la configuración de muescas metalúrgicas, y proporciona por consiguiente una capacidad de carga superior de la cremallera, por ejemplo, frente a solicitaciones de flexión. El aumento de la dureza en la zona de núcleo puede ser hasta 50 %, preferentemente hasta el 25 % superior al aumento de la dureza en la zona marginal radial. Por ejemplo, en la zona de núcleo se permite un aumento de la dureza en 250 HV1, y en la zona marginal en 200HV1.

Puede estar previsto que un segmento en un dispositivo de sujeción se sujete entre elementos de sujeción, que están en contacto al menos en parte con superficies de referencia. Como superficies de referencia sirven superficies dispuestas definidas con exactitud dimensional y de posición en un segmento, que permiten un posicionamiento exacto durante la sujeción. Por ello pueden orientarse con exactitud unos respecto a otros segmentos que van a ensamblarse entre sí.

Al menos una superficie de referencia puede situarse dentro de una superficie funcional. Como superficies funcionales están mecanizados, por ejemplo, el dentado o el dorso debido a su funcionamiento ya con dimensión y posición exactas y por ello son adecuadas como superficies de referencia durante la sujeción para el ensamble. Para crear las superficies de referencia no es necesario ningún gasto de mecanizado adicional.

Como alternativa o adicionalmente puede estar previsto que estén dispuestos elementos de posicionamiento en un segmento, que en función de su orientación, posición, forma o similar están especialmente optimizados dependiendo de las superficies funcionales existentes en cuanto a un posicionamiento de un segmento durante el ensamble

Es posible que como mínimo se facilite un segmento funcional adicional y se ensamble con el segmento de diente y/o el segmento de vástago. Un segmento funcional adicional puede comprender por ejemplo una sección de unión para conectar la sección de dentado o de vástago a una barra de acoplamiento, o también una sección intermedia insertada en dirección axial entre el segmento de dentado y segmento de vástago. Para la fijación de un segmento funciona pueden utilizarse las mismas técnicas de unión, como se ha descrito anteriormente para segmentos de dentado y de vástago. Al igual que estos segmentos pueden mecanizarse uno o varios segmentos funcionales de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención antes del ensamble.

Además, el objetivo se logra mediante las características de la reivindicación 10. De las reivindicaciones dependientes resultan perfeccionamientos ventajosos.

De acuerdo con la invención se propone una cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil, que presenta al menos una sección de dentado con un dentado y al menos una sección de vástago con al menos una sección funcional, comprendiendo la sección de dentado una zona de transición con un diámetro y comprendiendo la sección de vástago una zona de transición con un diámetro, estando unidas entre sí las zonas de transición en un punto de ensamble, comprendiendo el punto de ensamble un cordón de soldadura, estando formadas la sección de vástago y la sección de dentado a partir de un material macizo, presentando el cordón de soldadura un diámetro de círculo exterior, que es menor o igual a 1,5 veces el diámetro de la zona de transición de la sección de dentado y/o es menor o igual a 1,5 veces el diámetro de la zona de transición de la sección de vástago.

Mediante el diseño del cordón de soldadura de acuerdo con la invención se consigue que el cordón de soldadura no sobresalga como en el estado de la técnica de forma molesta radialmente hacia fuera y por consiguiente pueda omitirse un mecanizado por arranque de virutas adicional del cordón de soldadura, de modo que el proceso de fabricación puede diseñarse de manera más asequible, dado que puede omitirse una etapa de mecanizado. Se muestra en el estado de la técnica que un cordón de soldadura, que presenta un diámetro de círculo exterior mayor de 1,5 veces al menos uno de los diámetros de las zonas de transición, no puede integrarse sin un mecanizado por arranque de virutas de reducción de diámetro del cordón de soldadura en un mecanismo de dirección, sin prever un espacio libre desventajoso en el mecanismo de dirección para el cordón de soldadura, para impedir una colisión con otras piezas constructivas en un desplazamiento de la cremallera. Esta demanda de espacio constructivo de un cordón de soldadura sobresaliente puede ahorrarse mediante la cremallera de acuerdo con la invención.

De acuerdo con la invención, la zona de transición de la sección de vástago comprende una zona de diámetro reducido con un diámetro, siendo el diámetro de la zona de diámetro reducido menor que el diámetro de círculo exterior del cordón de soldadura. En una forma de realización ventajosa adicional el diámetro de círculo exterior puede ser menor o igual al diámetro de la zona de transición de la sección de diente y/o el diámetro de círculo exterior puede ser menor o igual al diámetro de la zona de transición de la sección de vástago.

El cordón de soldadura está configurado preferentemente en la zona de la zona de diámetro reducido. Por ello puede conseguirse que la altura radial del cordón de soldadura y la diferencia de diámetro de la sección de diámetro reducido con respecto al diámetro de la zona de transición correspondiente se compense al menos parcialmente. La altura del cordón de soldadura es la mitad de la diferencia del diámetro de círculo exterior del cordón de soldadura y el diámetro de la sección de diámetro reducido sobresale a través del cordón de soldadura.

De acuerdo con la invención la sección de dentado y la sección de vástago están soldadas entre sí por fricción.

En un perfeccionamiento ventajoso alternativo la sección de dentado y la sección de vástago están soldadas entre sí mediante un procedimiento de soldadura por arco.

Además, para conseguir el objetivo se propone una cremallera para un sistema de dirección de vehículo, que presenta dos segmentos unidos entre sí mediante soldadura por fricción, en donde en una primera distancia, medida desde el centro del cordón de soldadura, la máxima microdureza en el eje longitudinal (L) menor de 200 HV1 es mayor en comparación con una microdureza en el eje longitudinal (L) que puede medirse en una segunda distancia, medida desde el centro del cordón de soldadura, en donde la primera distancia asciende a 0,3 veces el diámetro de segmento (ds) del segmento con el diámetro y la segunda distancia asciende a 1,5 veces el diámetro de segmento (ds) del segmento con el diámetro menor.

Por HV1 ha de entenderse la dureza Vickers con una fuerza de prueba de 1 kilopondio.

Preferentemente este aumento de la dureza asciende a menos de 120 HV1.

Es especialmente preferente a este respecto cuando en la primera distancia la microdureza máxima en la superficie menor de 250 HV1 es mayor en comparación con la microdureza en la superficie, que puede medirse en la segunda distancia. Preferentemente este aumento de la dureza asciende a menos de 180 HV1.

Descripción de los dibujos

Formas de realización ventajosas de la invención se explican con más detalle a continuación con ayuda de los dibujos. En detalle, muestran:

la Figura 1 un sistema de dirección para un automóvil,

la Figura 2 una cremallera fabricada de acuerdo con la invención,

la Figura 3 un producto semiacabado de segmento de vástago en el temple continuo,

la Figura 4 un producto semiacabado de segmento de vástago durante el rectificado continuo,

la Figura 5 un producto semiacabado de segmento de vástago en el remolinado continuo para la fabricación de un producto semiacabado de rosca,

la Figura 6 corte a medida de un segmento de rosca de un producto semiacabado de rosca de acuerdo con la figura 5,

la Figura 7 un producto semiacabado de segmento de dentado durante el rectificado continuo,

la Figura 8 un producto semiacabado de sección de dentado en el escarpado continuo,

la Figura 9 corte a medida de una pieza en bruto de segmento de diente de un producto semiacabado de segmento de diente de acuerdo con la figura 7 o figura 8,

la Figura 10 una vista esquemática transversalmente respecto al eje longitudinal de una matriz en estado abierto, antes de la conformación,

la Figura 11 la matriz como en la figura 10 en una etapa de procedimiento siguiente en estado parcialmente cerrado,

la Figura 12 la matriz como en la figura 11 en una etapa de procedimiento siguiente en estado cerrado, la Figura 13 la matriz como en la figura 12 en una etapa de procedimiento siguiente en estado abierto de nuevo, tras la conformación,

la Figura 14 el segmento de diente acabado de acuerdo con la figura 13 en una vista transversalmente respecto a la dirección longitudinal en la dirección del ancho del dentado (en la dirección del ancho de dentado),

la Figura 15 el segmento de diente acabado de acuerdo con la figura 13 en una vista transversalmente respecto a la dirección longitudinal del dentado (en la dirección de la altura),

la Figura 16 una sección transversal X1-X1 a través de la matriz de acuerdo con la figura 11,

la Figura 17 una sección transversal X2-X2 a través de la matriz de acuerdo con la figura 12,

la Figura 18 una sección transversal X3-X3 a través de la matriz de acuerdo con la figura 13,

la Figura 19 una sección transversal Y3-Y3 a través de la matriz de acuerdo con la figura 13,

la Figura 20 un segmento de diente en una segunda realización en una vista transversalmente respecto a la dirección longitudinal en la dirección del ancho del dentado, análogamente a la figura 19,

la Figura 21 una sección transversal C-C a través de la matriz de acuerdo con la figura 20,

la Figura 22 un segmento de diente en una tercera realización en una vista transversalmente respecto a la dirección longitudinal en la dirección del ancho del dentado, análogamente a la figura 19,

la Figura 23 una sección transversal D-D a través de la matriz de acuerdo con la figura 22,

la Figura 24 un segmento de diente durante el temple continuo,

la Figura 25 un segmento de rosca y un segmento de diente antes de la sujeción en un dispositivo de sujeción, la Figura 26 un segmento de rosca y un segmento de diente en un dispositivo de sujeción antes de la soldadura por fricción,

la Figura 27 un segmento de rosca y un segmento de diente en un dispositivo de sujeción después de la soldadura por fricción,

la Figura 28 perfil de dureza esquemático de la unión de soldadura por fricción de acuerdo con la invención, la Figura 29 un segmento de diente en una representación en perspectiva,

la Figura 30 una cremallera ensamblada en una forma de realización alternativa,

la Figura 31 una cremallera en una forma de realización alternativa adicional con dorso V,

la Figura 32 una cremallera de acuerdo con la figura 31 en una representación seccionada en perspectiva, la Figura 33 una cremallera con perfil en V en una forma de realización alternativa,

la Figura 34 sección transversal a través de una matriz con producto semiacabado insertado antes de la forja análogamente a la figura 16,

la Figura 35 sección transversal a través de una matriz de acuerdo con la figura 34 tras la forja,

la Figura 36 una cremallera fabricada de acuerdo con la invención en una forma de realización adicional en una representación en perspectiva,

la Figura 37 cremallera de acuerdo con la figura 36 en una vista transversal a la dirección longitudinal en la dirección del ancho del dentado,

la Figura 38 cremallera en una forma de realización alternativa similar a la figura 37.

Formas de realización de la invención

En las diversas figuras, las mismas partes están provistas siempre de las mismas referencias y, por tanto, solo se mencionan o comentan por regla general también una sola vez en cada caso.

La figura 1 muestra una representación en perspectiva esquemática de una dirección de vehículo 1, pudiendo introducir en un árbol de dirección 101 el conductor a través de un volante 102 un par como par de dirección. El par de dirección se transmite a través del árbol de dirección 101 a un piñón de dirección 104, que se engrana con una cremallera 2, que entonces, a su vez, transmite mediante barras de dirección 108 correspondientes el ángulo de dirección previamente establecido a las ruedas 110 dirigibles del automóvil. Junto con la cremallera 2 el piñón de dirección 104 forma un mecanismo de dirección 105. El mecanismo de dirección 105 presenta una carcasa no representada en este caso, en la que el piñón de dirección 104 está alojado de manera giratoria y la cremallera 2 está alojada en la dirección longitudinal A, también llamada dirección axial A, de manera que puede desplazarse longitudinalmente en ambas direcciones, lo que está indicado con la doble flecha.

Una asistencia de fuerza auxiliar eléctrica y/o hidráulica puede estar acoplada en forma de una asistencia de fuerza auxiliar 112, como alternativa también de una asistencia de fuerza auxiliar 114 o 116, o con el árbol de dirección 1, el piñón de dirección 104 o la cremallera 2. La asistencia de fuerza auxiliar 112, 114 o 116 respectiva soporta un par motor auxiliar en el árbol de dirección 1, el piñón de dirección 104 y/o una fuerza auxiliar en la cremallera 2, mediante lo cual se asiste al conductor durante el trabajo de dirección. Las tres asistencias de fuerza auxiliar 112, 114 y 116 distintas representadas en la figura 1 muestran posiciones alternativas para otra disposición. Habitualmente, solo una de las posiciones mostradas está ocupada con una asistencia de fuerza auxiliar. El par de giro auxiliar o la fuerza auxiliar, que debería aplicarse para asistir al conductor mediante la respectiva asistencia de fuerza auxiliar 112, 114 o 116, se determina teniendo en cuenta el par de giro de entrada determinado por un sensor de par de giro 118, que puede estar dispuesta en la asistencia de fuerza auxiliar 112 o 114.

El árbol de dirección 1 presenta un árbol de entrada 103 unido con el volante 102 y un árbol de salida 106 unido con el piñón de dirección 104.

El árbol de salida 106 está unido a través de una articulación 107, que está configurada como articulación universal o cardán, con un árbol 109, que forma un árbol intermedio del árbol de dirección 101 y que está unido a través de una articulación 107 adicional del mismo tipo de construcción con un árbol de entrada 119 del mecanismo de dirección 105.

La cremallera 2 del mecanismo de dirección 105 se muestra aislada en la figura 2. De ello se desprende que la cremallera 2 está configurada en forma de barra y con una forma básica extendida longitudinalmente en dirección axial A, cilíndrica, que presenta un eje longitudinal L. La dirección axial A, en la que la cremallera 2 está alojada en el mecanismo de dirección 105 de manera desplazable longitudinalmente, está situada en paralelo al eje longitudinal L.

La cremallera 2 presenta una sección de dentado 21, que está provista en un lado con un dentado 22, que se extiende en la dirección longitudinal A. El lado enfrentado diametralmente al dentado con respecto al eje longitudinal L está configurado como dorso de cremallera 23, en lo sucesivo llamado dorso 23 de manera abreviada.

Además la cremallera 2 presenta una sección de vástago 24, que en el ejemplo mostrado en la figura 2 presenta una rosca 25 y también se denomina sección de rosca 24. En el mecanismo de dirección 105 sobre la rosca 25 está atornillada una tuerca de husillo no representada, que puede accionarse mediante la asistencia de fuerza auxiliar 116 girando alrededor del eje longitudinal L, por lo que para la asistencia de dirección puede aplicarse una fuerza en dirección longitudinal A sobre la cremallera 2.

Para formar un accionamiento de bolas circulantes, en el que la tuerca del husillo está configurada como tuerca de bolas circulantes, la rosca 25 puede optimizarse en cuanto al perfil de rosca y a las propiedades de material como para la rodadura de las bolas, por ejemplo mediante temple del acero, en el que está fabricada la sección de vástago 24.

La sección de dentado 21 y la sección de vástago 24 presentan extremos libres 26 externos apartados unos de otros en dirección longitudinal, que forman los extremos de la cremallera 2, a los que pueden conectarse las barras de acoplamiento 108.

La cremallera 2 de acuerdo con la invención es una cremallera ensamblada, en la que la sección de dentado 21 está unida con dentado 22 y la sección de vástago 24 está unida con la rosca 25 en un punto de ensamble 27 en sus extremos dirigidos unos hacia otros en dirección axial con sus superficies frontales, denominadas en lo sucesivo superficies de ensamble 28 están unidas entre sí, por ejemplo mediante procedimientos de soldadura como soldadura por fricción.

En el estado acabado representado en la figura 2 la cremallera 2 medida a lo largo del eje longitudinal L tiene una longitud Z, que se compone de la longitud de sección de vástago S y la longitud de sección de dentado V, en cada caso medidas desde el extremo libre 26 hasta el punto de ensamble 27. Preferentemente la sección de dentado 21 y la sección de vástago 24 puede estar hecha de un material macizo.

Debido a la configuración de la cremallera 2 a partir de segmentos individuales, resulta posible diseñar los diámetros de las piezas en bruto para la sección de vástago y la sección de dentado diferentes. Por ello pueden conseguirse ahorros de material también sin el uso de materiales para mecanizar huecos (tubos).

Ventajosamente la sección de vástago y la sección de dentado está formada por un material macizo, dado que el producto inicial es más asequible, la fabricación es más sencilla y el mecanizado posterior, incluyendo el temple está asociado a menos riesgos.

Adicionalmente, debido a la configuración de la cremallera a partir de segmentos individuales, la sección de dentado y la sección de vástago pueden formarse a partir de distintos materiales. Preferentemente la sección de dentado por ejemplo se forma a partir de las clases de acero SAE1040 o 37CrS4 según la norma DIN EN 10083 y la sección de vástago del acero para temple y revenido C45 según la norma DIN EN 10083.

Para la fabricación de una cremallera 2 ensamblada deben facilitarse segmentos prefabricados inicialmente, que se ensamblan a continuación con sus superficies de ensamble 28 en el punto de ensamble 27. En lo sucesivo se explica cómo con el procedimiento de acuerdo con la invención puede realizarse la fabricación de una cremallera 2 ensamblada mediante un mecanizado de acuerdo con la invención de los segmentos de manera especialmente eficiente.

La fabricación de un segmento se realiza partiendo de una pieza de material para mecanizar de segmento 3, que también se denomina pieza de material para mecanizar 3 de forma abreviada, o en cuanto al fin de utilización posterior, por ejemplo como pieza de material para mecanizar de vástago o pieza de material para mecanizar de dentado. Una pieza de material para mecanizar 3 puede facilitarse como material de barra, por ejemplo con sección transversal redonda, por ejemplo de acero laminado o acero extruido. La longitud de pieza G de la pieza de material para mecanizar 3 puede presentar en principio un tamaño discrecional, en la práctica, en el caso de un diámetro en el orden de magnitud de 20 a 40 mm se ofrecen longitudes de pieza G en el intervalo de 2 m a 10 m. Esto es un múltiplo de la longitud Z de una cremallera 2 o de la longitud S de una sección de vástago 24 o de la longitud V de una sección de dentado 21, que asciende entre aproximadamente 0,1 m y 0,5 m.

Cuando se imponen requisitos especiales en la dureza de material, para la fabricación de la sección de vástago o de dentado se emplea acero templado. De acuerdo con la invención el temple puede realizarse, como se representa esquemáticamente en la figura 3: Una pieza de material para mecanizar 3 de acero templable, por ejemplo una pieza de material para mecanizar de vástago, se facilita y se orienta al eje longitudinal L. En paralelo al eje longitudinal L se mueve longitudinalmente en la dirección de paso D, como se indica en la figura 3 con la flecha. A este respecto se conduce a través de un equipo de calentamiento continuo 41, por ejemplo mediante la disposición de bobina de un dispositivo de calentamiento por inducción. En el equipo de calentamiento continuo 41 se realiza un calentamiento continuo, en el que el acero se calienta hasta por encima de su temperatura de austenización. En la dirección de paso D le sigue un equipo de refrigeración continuo 42, a través del cual la pieza de material para mecanizar 3 calentada se mueve asimismo en el paso continuo. A este respecto, por ejemplo mediante un fluido de refrigeración gaseoso y/o líquido se realiza una refrigeración continua controlada, por lo que el acero se templa, por consiguiente se realiza un temple continuo. Los parámetros de proceso como temperatura, así como velocidad y duración de calentamiento y enfriamiento se establecen en función de la clase de acero utilizada y de las propiedades de material ansiadas durante el temple. Tras la refrigeración continua en el equipo de refrigeración continuo 42 se presenta un producto semiacabado de segmento 31 templado, que puede alimentarse a etapas de mecanizado adicionales. Como se representa en el ejemplo de la figura 3, el producto semiacabado de segmento tras la operación de temple posee preferentemente una sección de núcleo cilíndrica 311, que no ha experimentado ningún temple con respecto al material inicial de la pieza de material para mecanizar 3.

Una ventaja del temple continuo es que se facilita un producto semiacabado de segmento de vástago 31 templado, que tiene esencialmente la longitud de pieza G de la pieza de material para mecanizar 3, que corresponde a un múltiplo de la longitud Z de la cremallera o de la longitud de sección de vástago S o la longitud V de sección de dentado. Por ello puede realizarse una fabricación más eficiente que en el estado de la técnica, en el que es habitual cortar a medida el material para mecanizar a una longitud de segmento ls.

Del producto semiacabado de segmento de vástago 31 templado, que tiene la longitud de pieza G, pueden cortarse a medida segmentos 32 templados, que tienen una longitud de segmento Is, de manera sencilla mediante un equipo de separación 43. Esto se representa esquemáticamente en la figura 9. Al ascender la longitud de pieza G un múltiplo de la longitud de segmento Is de un segmento 32 templado, puede crearse de manera eficiente un número correspondientemente elevado de segmentos 32. Los segmentos 32 templados pueden unirse con segmentos adicionales o como piezas en bruto de segmento, que se mecanizan en etapas de mecanizado adicionales de acuerdo con su fin de uso, por ejemplo como segmentos de vástago, de unión u otros segmentos funcionales.

Para la fabricación de una cremallera 2 puede ser necesario facilitar un segmento con elevada precisión dimensional en el perfil. El rectificado de piezas en bruto de segmento habitual en el estado de la técnica, que ya se han cortado a la longitud de segmento ls, es complejo y costoso.

Para diseñar la fabricación de manera más eficiente, se propone el procedimiento de acuerdo con la invención, que está representada esquemáticamente en la figura 4. A este respecto se facilita una pieza de material para mecanizar de vástago 3, que tiene una longitud de pieza G, por ejemplo una pieza de material para mecanizar de vástago, y se orienta al eje longitudinal L. En paralelo al eje longitudinal L se mueve longitudinalmente en la dirección de paso D, como se indica en la figura 4 con la flecha. A este respecto se conduce a través de un equipo de rectificado continuo 44, mientras que rota alrededor del eje longitudinal L, como se indica con la flecha curvada. Por ello la pieza de material para mecanizar 3 se rectifica redonda por toda su longitud de pieza G mediante rectificado continuo con dimensiones exactas continuamente y abandona el equipo de rectificado continuo 44 en la dirección de paso D como producto semiacabado de segmento 33 rectificado con dimensiones exactas.

El producto semiacabado de segmento 33 rectificado con dimensiones exactas tiene la misma longitud de pieza G que la pieza de material para mecanizar 3 original, alimentada al rectificado continuo. De este producto semiacabado 33 de segmento mediante un equipo de separación 43, como se representa en la figura 9 para un producto semiacabado de segmento 31 templado, pueden cortarse a medida de manera sencilla segmentos 34 rectificados redondos con dimensiones exactas. Al ascender la longitud de pieza G del producto semiacabado de segmento 33 a un múltiplo de la longitud de segmento ls de un segmento 34 rectificado, puede crearse de manera eficiente un número correspondientemente elevado de segmentos 34. Los segmentos 34 pueden utilizarse como piezas en bruto de segmento, que se mecanizan en etapas de mecanizado adicionales de acuerdo con su fin de uso, por ejemplo como segmentos de vástago, de unión u otros segmentos funcionales.

Como alternativa a una pieza de material para mecanizar 3 de segmento es concebible y posible, mecanizar un producto semiacabado de segmento 31 templado de acuerdo con el temple continuo representado en la figura 4 en el rectificado continuo. Como resultado se crea un producto semiacabado de segmento 33 templado, rectificado con dimensiones exactas con la longitud de pieza G, del que pueden cortarse a medida varios segmentos 34 de manera eficiente.

En las figuras 5 y figuras 6 está representado esquemáticamente, cómo fabricar mediante el procedimiento de acuerdo con la invención un segmento de vástago configurado como segmento de rosca 35 de manera eficiente. Para ello se facilita una pieza de material para mecanizar 36 de vástago, que, como se ha descrito en las realizaciones anteriores tiene una longitud de pieza G, que corresponde a un múltiplo de la longitud de sección de vástago S. Cuando una sección de vástago 24 está configurada como sección de rosca con una rosca 25 continua a lo largo de su longitud, la longitud de rosca en dirección axial A corresponde a la longitud de sección de vástago S.

En la figura 5 se representa un equipo de remolinado 45, en el que en la dirección de paso D se introduce una pieza de material para mecanizar de segmento 3 con la longitud de pieza G. Mediante un cabezal de remolinado de rotación rápida en el equipo de remolinado en la pieza de material para mecanizar de segmento 3 que se mueve en la dirección de paso D y a este respecto de rotación lenta se talla progresivamente una rosca 25, que se extienda en dirección axial A continuamente por toda la longitud de pieza G. Mediante este remolinado de rosca en el procedimiento continuo, también denominado remolinado continuo de manera abreviado, se crea un producto semiacabado 37 de rosca, que tiene la misma longitud de pieza G que la pieza de material para mecanizar de segmento 3.

Del producto semiacabado de rosca 37 pueden cortarse a medida mediante un equipo de separación 43 en cada caso segmentos de rosca 35, que tienen en cada caso una longitud de segmento Is. Al ascender la longitud de pieza G del producto semiacabado de rosca 37 a un múltiplo de la longitud de segmento ls de los segmentos de rosca 35, puede crearse de manera eficiente un número correspondientemente elevado de segmentos de rosca 35. Los segmentos de rosca 35 pueden unirse con segmentos adicionales, por ejemplo utilizarse con un segmento de diente, o como piezas en bruto de segmento, que se mecanizan en etapas de mecanizado adicionales de acuerdo con su fin de uso.

La figura 7 muestra, cómo una pieza de material para mecanizar 3 de segmento, por ejemplo para la fabricación de una sección de dentado 21, mediante un equipo de rectificado continuo 44 en una operación de rectificado continua por toda su longitud de pieza G puede rectificarse redonda a medida. Como alternativa es posible mecanizar a medida la pieza de material para mecanizar de segmento 3 mediante un equipo de escarpado 46, como está representado en la figura 8, asimismo de manera continua por toda su longitud de pieza G, para crear un producto semiacabado de segmento 33 con dimensiones exactas. A diferencia de la representación de las piezas de material para mecanizar de vástago 3, las piezas de material para mecanizar de dentado 32 no se templan, para no dificultar la conformación siguiente. De manera correspondiente la pieza de material para mecanizar de dentado 32 directamente tras el mecanizado se separa mediante rectificado (figura 7) o escarpado (figura 8) a la longitud requerida Is, preferentemente mediante aserrado.

Las figuras 10 a 13 muestran esquemáticamente instantáneas de una matriz 5 en etapas consecutivas del procedimiento de acuerdo con la invención. La vista, es decir, la dirección de visión, es a este respecto transversal respecto al eje longitudinal L (que está dispuesto en paralelo a la dirección longitudinal A) en la dirección de ancho B, en perpendicular a la dirección vertical H. La dirección de ancho B está definida por la dirección, que está orientada ortogonal al plano de corte frontal SE del dentado 22. En el caso de un dentado recto la dirección de ancho B está definida por la dirección, en la que se extiende el dentado 22 transversalmente respecto al eje longitudinal L con su ancho de dentado b. La dirección vertical H está definida por la dirección radial, que discurre en perpendicular al eje longitudinal L y en perpendicular a la dirección de ancho B en perpendicular desde el dorso 23 a través del dentado 22 de una cremallera 2.

La matriz 5 comprende una parte de matriz dentada 51 con una entalladura de forma de diente 52, que está moldeada como negativo del dentado 22, y una parte de matriz de dorso 53 con una entalladura de forma de dorso 54. La matriz 5 está separada en un plano de separación T, que se extiende en paralelo al eje longitudinal L en la dirección de ancho B. La entalladura de forma de dorso 54 está configurada como negativo del dorso 23, y está representada esencialmente con forma semicilíndrica con un radio de dorso R, como puede distinguirse claramente en la representación en sección transversal de la figura 16. Asimismo es concebible y posible que el dorso presente un perfil de sección transversal gótico, con dos secciones curvadas convexas, que son ortogonales. en dirección longitudinal A, es decir, en paralelo al eje longitudinal L, a ambos lados adyacentes a la parte de matriz dentada 51 están dispuestos equipos de retención 55 superiores (representados abajo) y adyacentes a la parte de matriz de dorso 53 equipos de retención 56 inferiores (representados arriba). En la dirección longitudinal, en un lado apartado de las partes de matriz 52, 53 junto a los equipos de retención 55, 56 está dispuesto un tope final 57.

Para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención se facilita una pieza de material para mecanizar de segmento 3 cilindrica, en lo sucesivo también denominada abreviada pieza en bruto 3, con la longitud de segmento Iz, se calienta a temperatura de forja -según el procedimiento 750 °C a 1250 °C, y se inserta entre la entalladura de forma de diente 52 y la entalladura de forma de dorso 53 distanciadas la una de la otra en la posición abierta. Mediante la sujeción entre los equipos de retención 55 y 56 se realiza una fijación radial definida del eje longitudinal L de la pieza en bruto 3 con respecto a la matriz 5. Con el extremo libre 26 la pieza en bruto 3 en la dirección longitudinal A choca con el tope final 57, por lo que la pieza en bruto 3 se coloca axialmente, es decir, en la dirección del eje longitudinal L.

Desde el estado abierto de acuerdo con la figura 10 la parte de matriz de dorso 53, tal como se indica en la figura 10 con la flecha se mueve en contra de la dirección vertical H, hasta que la entalladura de forma de dorso 54 en el dorsoen los dibujos desde arriba - está en contacto con la pieza en bruto 3, como se representa en las figuras 11 y 16. De la representación seccionada de la figura 16 puede desprenderse que la pieza en bruto 3 cilindrica un radio no mecanizado r, que, tal como se requiere de acuerdo con la invención es menor que el radio de la entalladura de forma de dorso 54, el radio de dorso R. De manera correspondiente la entalladura de forma de dorso 54 inicialmente solo en forma de línea en la zona de dorso está en contacto con el perímetro externo de la pieza en bruto 3. La parte de matriz de dorso 53 se encuentra ahora en posición de forjado.

En la siguiente etapa se lleva a cabo la carrera de forja, en donde la parte de matriz dentada 51 se mueve en dirección vertical H, en perpendicular al eje longitudinal L, en el lado de los dientes hacia la pieza en bruto 3 - en el dibujo hacia arriba - como se indica en la figura 11 y 12 con la flecha. A este respecto la conformación de la pieza en bruto 3 se realiza al deformarse plásticamente el material, preferentemente acero a la temperatura de forja, en donde el material fluye y la cavidad entre la parte de matriz de dorso 53 y la parte de matriz dentada 51 se llena. Por ello la entalladura de forma de dorso 54 e n el lado de dorso se moldea en la pieza en bruto 3, de modo que el dorso 23 se configura con el radio de dorso R, y en el lado enfrentado con respecto al eje longitudinal L en el lado de diente se moldea el dentado 22 a través de la entalladura de forma de diente 51, de modo que se configura la sección de dentado 21. De este modo la pieza en bruto 3 se conforma en un segmento de diente 61, que presenta una sección de dentado 21 con el dentado 22, el dorso 23, así como secciones de transición 210 y 211 que se unen a la sección de dentado 21. El dentado 22 comprende un plano de pie de diente ZFE. Las secciones de transición 210 y 211 no se han deformado durante la forja y mantienen por consiguiente el mismo radio sin mecanizar y el eje longitudinal L como la pieza en bruto 3. En el extremo libre de la sección de transición 210 se encuentra en el lado frontal la superficie de ensamble 28, donde un segmento de vástago, por ejemplo en forma de un segmento de rosca 35, puede añadirse.

En la sección transversal se muestra la posición final de la carrera de forja en la figura 17 en la sección transversal X2-X2 a través de la sección de dentado 21. En ella puede distinguirse que el recalcado en dirección vertica1H, en perpendicular al eje longitudinal L, durante la forja es tan grande que en la sección de dentado 21 se prensa material entre la parte de matriz dentada 51 y la parte de matriz de dorso 53 en el plano de separación T formando rebabas 29 que sobresalen en el ancho B con un ancho de rebaba GB con respecto al eje longitudinal L lateralmente en la dirección de ancho B. Las rebabas 29 están distanciadas del plano de pie de diente ZFE en una distancia entre rebabas Z en dirección vertical H. La distancia entre rebabas Z es la distancia mínima, medida en dirección vertica1H, entre el plano de pie de diente ZFE y la zona marginal de la rebaba respectiva 29. La zona marginal de la rebaba respectiva 29 se forma mediante la zona libre sin conformar. Para configurar el dentado 22 de manera especialmente adecuada en la conformación, la distancia entre rebabas Z presenta preferentemente un valor, que es menor del 20 % del radio de dorso R. De manera especialmente preferente la distancia entre rebabas Z presenta un valor, que es menor del 15 % del radio de dorso R. De manera muy especialmente preferente la distancia entre rebabas Z presenta un valor, que es menor del 5 % del radio de dorso R. Al estar configuradas las rebabas libres sin conformar cerca del plano de pie de diente ZFE, puede alcanzarse un comportamiento de flujo mejorado durante la conformación y una configuración de estructura mejorada del dentado 22.

El radio de dorso R define en la sección de dentado 21 un eje de dorso Q, alrededor del cual el dorso 23 se extiende coaxialmente con su forma semicilíndrica o parcialmente cilíndrica. Mediante el recalcado provocado en la conformación y la fluencia que lo acompaña en la dirección de ancho B, el dorso obtiene un ancho de dorso (2 x R) correspondiente al doble del radio de dorso R, medido en la dirección de ancho B. El dentado 22 enfrentado al dorso 23 mediante la conformación obtiene un ancho de dentado b en la dirección de ancho B. Preferentemente se crea un ancho de dentado b utilizable, también llamado ancho de pie de diente, que corresponde esencialmente al ancho de dorso (2 x R). Por ello se realiza un apoyo radial óptimo del dentado 22 mediante el dorso 23 y se realiza un momento de resistencia a la flexión.

Tanto el ancho de dorso (2 x R) como el ancho de dentado b gracias al procedimiento de acuerdo con la invención pueden ser mayores, que el diámetro sin mecanizar (2 x r) de la pieza en bruto 3, que corresponde al doble del radio sin mecanizar. Por ello se mejora la aplicación de fuerza del piñón de dirección 104 en el dentado 22. Además puede realizarse un alojamiento optimizado del dorso 23 ensanchado con respecto a la pieza en bruto 3 en el mecanismo de dirección 105.

Tras la carrera de forja la parte de matriz de dorso 53 y la parte de matriz dentada 51 en un movimiento de carrera de retorno opuesto a la carrera de forja se separan de nuevo, como se representa en la figura 13 y está indicado con las flechas. Por esto la matriz 5 está abierta de nuevo, como se muestra en la figura 10. En esta posición el segmento de diente 61 acabado puede extraerse de la matriz 5, y puede insertarse una pieza en bruto 3, tal como se representa en la figura 10.

El segmento de diente 61 acabado se muestra en la figura 14 en una vista lateral transversalmente respecto al eje longitudinal L en la dirección de ancho B, es decir, en paralelo al dentado 22 en la dirección del ancho de dentado b, y en figura 15 en una vista superior del dentado 21 transversalmente respecto al eje longitudinal L, es decir, en contra de la dirección vertical H.

De las secciones transversales mostradas en las figuras 16 a 19, en particular de la figura 19, se desprende que el eje longitudinal L, que forma el eje de la pieza en bruto 3 y tras la conformación de manera correspondiente forma el eje de la sección de transición 210, coincide con el eje de dorso Q, que está rodeado con el radio de dorso R coaxialmente por el dorso 23. Esta disposición coaxial puede distinguirse claramente en la figura 19 porque el radio sin mecanizar r y el radio de dorso R se refieren al mismo eje L o Q.

Una segunda forma de realización de un segmento de diente 611 de acuerdo con la invención está representada en la figura 20 en una vista lateral de manera correspondiente a la figura 14, y en el corte C-C a través de la sección de transición 210 de manera análoga a la figura 19. A diferencia del segmento de diente 61 en este sentido el eje de dorso Q está desplazado en paralelo con respecto al eje longitudinal L radialmente en la dirección hacia el dentado 21, y concretamente en una distancia c1, que se llama desfase. El desfase c1 en el ejemplo mostrado corresponde a la diferencia de los radios R-r, es por tanto mayor de cero, y puede denominarse desfase positivo. Si se observa en la sección transversal el dorso 23 en la dirección radial termina en el punto más bajo con el perímetro de la sección de transición 210. De manera correspondiente el 22 en la dirección en la diferencia (R-r) está situado más cercano del perímetro exterior de la sección de transición 210, o, en otras palabras, está moldeado con menos profundidad en la sección transversal del segmento de diente 61, que en la primera realización de acuerdo con la figura 14.

Una tercera forma de realización de un segmento de diente 612 de acuerdo con la invención está representada en la figura 22 en una vista lateral de manera correspondiente a la figura 14, y en la figura 23 en el corte D-D a través de la sección de dentado 21 de manera análoga a la figura 18. De nuevo, como en la realización descrita del segmento de diente 611, el eje de dorso Q está desplazado con respecto al eje longitudinal L, y concretamente en la distancia o desfase c2. El desfase c2 en esta realización es mayor que la diferencia de radios (R-r), de modo que la sección de transición 210 en la sección transversal sobresale a través del dorso 23, como puede distinguirse en la representación seccionada de la figura 23. El desfase c2 en el ejemplo mostrado está seleccionado de modo que el dentado 22 en dirección vertical H con el perímetro de la sección de transición 210 termina a ras. El dentado 22 está situado con respecto al eje longitudinal L más alto que en la segunda realización del segmento de diente 611.

Gracias al procedimiento de acuerdo con la invención en caso necesario puede realizarse fácilmente un desfase c1 o c2 mediante un diseño correspondiente de la matriz 5. Concretamente esto puede conseguirse al ajustarse el desplazamiento radial entre los equipos de retención 55 y 56, que fija la posición del eje longitudinal L, y la parte de matriz dentada 51 y la parte de matriz de dorso 53, que mediante la conformación del dorso 23 determinan la posición del eje de dorso Q, se ajusta de acuerdo con la diferencia de radios (R-r). De este modo con una matriz 5 construida de manera relativamente sencilla la profundidad del dentado 22 puede realizarse en correspondencia con las exigencias respectivas en el mecanismo de dirección 105.

Una ventaja adicional del procedimiento de acuerdo con la invención consiste también en que en particular puede representarse una cremallera también con menos empelo de material, porque la diferencia de radios no provoca desechos. Por ello puede reducirse el empleo de material, incluso si la pieza en bruto está formada de un material macizo.

Preferentemente en este procedimiento se representa una cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil, que presenta una sección de dentado 21, que se extiende a lo largo del eje longitudinal L y que con respecto al eje longitudinal L enfrentada a la sección de dentado 21 presenta un dorso 23 en forma de segmento cilíndrico con un radio de dorso R, estando configurada adicionalmente una sección de transición 201,211 cilíndrica en la sección de dentado 21, cuyo radio r es menor que el radio de dorso R. Se prefiere a una diferencia de radio en el intervalo de 3 % a 7 % con respecto al radio de dorso R. De manera especialmente preferente una diferencia de radio se sitúa en el intervalo de 4,5 % a 6,5 %. Con ello pueden representarse productos conformados adecuados con ahorros de material ventajosos al mismo tiempo.

El procedimiento de acuerdo con la invención conlleva también una ventaja esencial adicional: Para la utilización de una cremallera, que presenta una sección de dentado representada en el ejemplo, en un mecanismo de dirección han de observarse una pluralidad de parámetros. Por ejemplo el diámetro inscrito en la cremallera debe ser lo más pequeño posible, para ahorrar espacio constructivo. En particular el ancho de rebaba GB, que se configura a ambos lados del ancho de dentado debe mantenerse limitado. A este respecto es deseable limitar el mecanizado posterior mecánico. En particular mediante el procedimiento propuesto puede representarse ambas rebabas 29 con un ancho de rebaba GB respectivo con menos del 25 % del ancho de dentado b, sin que deba realizarse un mecanizado posterior mecánico. Se prefiere un ancho de rebaba respectivo de menos del 18 % del ancho de dentado. Mediante la optimización de los parámetros en la herramienta pueden alcanzarse anchos de rebaba GB respectivos de menos de 10 %, o de manera especialmente preferente, de como máximo 5 % del ancho de dentado b. Con ello no es necesario eliminar las rebabas 29, que se forman en la conformación a ambos lados del dentado, por lo que puede reducirse el mecanizado posterior mecánico de la sección de dentado 21.

Tras la forja un segmento de diente 61 (o 611 o 612) puede templarse en el procedimiento continuo, como se muestra en la figura 24. A este respecto el segmento de diente 61 se mueve en paralelo al eje longitudinal L a través de un equipo de calentamiento continuo 41 y un equipo de refrigeración continuo 42 conectado aguas abajo en la dirección de paso D. Mediante una selección correspondiente de los parámetros térmicos y de tiempo el acero puede templarse, tal como ya se ha descrito en principio más arriba con respecto a la figura 3 para un producto semiacabado de segmento de vástago 31. Por ello puede ajustarse la dureza optimizada durante el funcionamiento en cuanto a las cargas que se esperan.

La figura 32 muestra un segmento de diente 63, que tiene un dorso 231 en forma de V, abreviado dorso V 231. La forma en V se produce mediante dos superficies de rama en V 232, que visto desde el dentado 22 convergen acodadas hacia el dorso 231.

El dorso V 231 está circundado en la sección transversal por un círculo exterior con el radio de dorso R1, como puede desprenderse de la representación seccionada de la figura 35. Las superficies de rama en V 232 comprenden secantes del círculo exterior, que está dibujado con línea discontinua en la figura 35.

Al dentado 22 se une una sección de transición 210, como en la forma de realización en forma de D descrita anteriormente con respecto a la figura 10 a la figura 24. La sección de transición 210 tiene un radio r1, que corresponde al radio sin mecanizar r1 de la pieza en bruto 3 de acuerdo con la figura 34.

La forja puede realizarse de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención en una matriz 50, tal como está representada en el corte en la figura 34 de manera análoga a la figura 16 y en la figura 35 de manera análoga a la figura 18 o figura 23. La parte de matriz dentada 51 de la matriz 50 presenta la misma construcción que en las realizaciones de la matriz 5 en forma de D anteriormente descritas. Por el contrario, la parte de matriz de dorso 531 tiene una entalladura de forma de dorso 541 en forma de V en sección transversal.

De la figura 34 puede desprenderse cómo se inserta una pieza en bruto 3 con radio sin mecanizar r1 entre la parte de matriz de dorso 531 y la parte de matriz dentada 51. El círculo exterior de la entalladura de forma de dorso 541 está dibujada con línea discontinua con el radio de dorso R1. Puede distinguirse que en el estado sin mecanizar sin conformar la pieza en bruto 3 con el radio sin mecanizar r1 más pequeño en comparación con el radio de dorso R1 no llena la matriz 5 en la dirección de ancho B, y la pieza en bruto 3 no está dispuesta coaxialmente en el círculo exterior.

La figura 35 muestra el segmento de diente 63 fabricado forjado a partir de la pieza en bruto 3. En este ejemplo de realización el dorso 231 con su círculo exterior y la sección de transición 210 están situados coaxiales al eje longitudinal L, es decir, los radios r1 y R1 se refieren al eje longitudinal L, como para un dorso 23 en forma de D en el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 10 a 19. No obstante, también es concebible y posible especificar un desfase conforme a las exigencias del mecanismo de dirección para un dorso V 231, como en las realizaciones de acuerdo con las figuras 20, 21 o figuras 22, 23.

Las figuras 31 y 32 muestran realizaciones de cremalleras 2 con diferentes relaciones de diámetro de sección de dentado 21 y sección de vástago 24, presentando la sección de vástago 24 de acuerdo con la figura 31 un diámetro mayor.

Una ventaja del procedimiento de forja de acuerdo con la invención para la fabricación de un segmento de diente 61, 611, 612 o 63 es que para la conformación de una pieza en bruto 3 con radio sin mecanizar r (o r1) menor en comparación con el radio de dorso R (o R1) son necesarias fuerzas de forjado menores, que cuando el radio sin mecanizar corresponde al radio de dorso, como en el estado de la técnica.

De manera análoga, como ya se ha expuesto anteriormente para el dorso en forma de D, se producen las mismas ventajas, con respecto al ancho de rebaba y las relaciones del radio de dorso R1 en relación con el radio sin mecanizar r1.

Preferentemente en este procedimiento se representa una cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil, que presenta una sección de dentado 21, que se extiende a lo largo del eje longitudinal L y que, con respecto al eje longitudinal L enfrentado a la sección de dentado 21, presenta un dorso 23 en forma de segmento cilíndrico con un radio de dorso R1, estando configurada adicionalmente una sección de transición 201,211 cilíndrica en la sección de dentado 21, cuyo radio r1 es menor que el radio de dorso R1. Es preferente una diferencia de radio en el intervalo de 3 % a 7 % con respecto al radio de dorso R1. Especialmente preferente es una diferencia de radio en el intervalo de 4,5 % a 6,5 %.

También en esta forma de realización con el dorso V el ancho de rebaba GB respectivo puede representarse inferior al 25 % del ancho de dentado b, sin que deba realizarse un mecanizado posterior mecánico. También en este caso es preferente de manera correspondiente, alcanzar un ancho de rebaba respectivo inferior al 20 % del ancho de dentado o más preferente inferior al 15 % o de manera especialmente preferente de como máximo 10 % del ancho de dentado b.

En las figuras 25 a 27 está representado un procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación de una cremallera 2, en la que segmento de vástago, en este caso un segmento de rosca 35, se ensambla con un segmento de diente 61 mediante soldadura por fricción.

El segmento de rosca 35 puede producirse por ejemplo, como se ha descrito previamente con relación a la figura 5 y figura 6. El segmento de rosca 35 en la dirección del eje longitudinal L tiene una longitud de segmento Is y presenta en un lado frontal una superficie de ensamble 28.

El segmento de diente 61 puede facilitarse por ejemplo mediante un procedimiento, como se ha descrito previamente mediante las figuras 10 a 23 o figuras 36 a 40. El segmento de diente 61 tiene una longitud de segmento Iz y presenta en un lado frontal asimismo una superficie de ensamble 28.

El segmento de rosca 35 se sujeta en un equipo de sujeción 70 y se orienta coaxialmente en el eje longitudinal L, tal como se representa en la figura 26. El equipo de sujeción 70 presenta elementos de sujeción 701, 702 y 703 y un contrasoporte 74. Los elementos de sujeción 701,702 y 703 están apoyados desde fuera entre los pasos de rosca de la rosca 25 de tal modo que queda garantizada una orientación definida en el eje longitudinal L. A este respecto la rosca 25 forma una superficie de referencia. Con su extremo libre 26 el segmento de rosca 35 se apoya en dirección axial contra una el contrasoporte 704, por lo que se alcanza un posicionamiento axial exacto en la dirección del eje longitudinal L.

El segmento de diente 61 se sujeta en un equipo de sujeción 71 y se orienta coaxialmente en el eje longitudinal L. El equipo de sujeción 71 presenta elementos de sujeción 711,712 y 713. Los elementos de sujeción 711 y 712 se apoyan sobre el dentado 22, el elemento de sujeción 713 en el dorso 23. Por ello las superficies funcionales del dentado 22 o del dorso 23 forman superficies de referencia, que se orientan exactamente en el eje longitudinal L.

Con su superficie de ensamble 28 el segmento de diente 61 está en contacto contra la superficie de ensamble 28 del segmento de rosca 35. Con su extremo libre 26 el segmento de diente 61 se apoya en dirección axial contra una pieza de presión 714, que está unida rígidamente a través de elementos de unión 715 con los elementos de sujeción 711, 712 y 713 del equipo de sujeción 71 y de manera resistente a la torsión con respecto al eje longitudinal L.

El equipo de sujeción 71 puede accionarse de manera giratoria mediante un equipo de accionamiento no representado alrededor del eje longitudinal L, como se indica con la flecha curvada. Mediante un equipo de presión tampoco representado puede ejercerse una fuerza de presión F en la dirección del eje longitudinal L sobre el equipo de sujeción 71, tal como se dibuja con el vector de fuerza, y con la que la superficie de ensamble 28 de un segmento de diente 61 sujeto puede presionarse en la dirección del eje longitudinal L axialmente contra la superficie de ensamble 28 del segmento de rosca 35 sujeto en el dispositivo de sujeción 70. Las superficies de ensamble 28 por ello están en contacto de fricción unas con otras.

Tras la sujeción el equipo de sujeción 71 se coloca con respecto al equipo de sujeción 70, de modo que el segmento de rosca 35 y el segmento de diente 61 están en contacto el uno contra el otro con sus superficies de ensamble 28, el segmento de rosca 35 está en contacto axialmente con el axial con el contrasoporte 704, y el segmento de diente 61 está en contacto con la pieza de presión 714. Por consiguiente la distancia total, la denominada distancia inicial L1 entre la pieza de presión 714 y el contrasoporte 704 es igual a la suma de las longitudes de segmento Is y Iz, se cumple por tanto: L1 = Is Iz (longitud Is del segmento de rosca 35 longitud Iz del segmento de diente 61).

Para la soldadura por fricción de acuerdo con la invención el equipo de sujeción 71 comienza a rotar, de modo que las superficies de ensamble 28 rotan relativamente unas hacia otras con fricción de unas contra otras. El calor de fricción que se produce a este respecto depende de la velocidad de rotación y de la fuerza de apriete F.

Inicialmente, para la fricción la fuerza de apriete F se ejerce a la altura de una fuerza de fricción F1, que puede ascender por ejemplo entre 10kN bis 30 kN. Por ello se realiza una homogeneización de las superficies de ensamble 28. La fricción puede realizarse en una duración de menos de 3 segundos.

A continuación para la fricción por introducción de calor la fuerza de presión F se aumenta a una fuerza de introducción F2, que puede ascender aproximadamente a de 5 a 12 veces, preferentemente de 6 a 11-veces la fuerza de fricción F1. La fricción por introducción de calor se realiza el tiempo suficiente hasta que en las superficies de ensamble 28 se haya alcanzado la temperatura de proceso deseada para la soldadura de acero. A este respecto puede predeterminarse una duración fija, o se realiza una regulación de tipo a través de la temperatura medida. Se respetan a este respecto preferentemente las duraciones de menos de 15 segundos.

Al alcanzar la temperatura de proceso la fuerza de apriete F se aumenta de 10 a 20 veces, preferentemente 17 veces la fuerza de accionamiento F1. Mediante el material que se funde entre las superficies de ensamble 28 en el punto de ensamble 27 se realiza un recalcado, en el que el segmento de diente 61 y el segmento de rosca 35 se mueven unos contra otros mediante la deformación en el punto de ensamble 27, de modo que la longitud inicial L1 se acorta. De acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención de trayecto controlado se permite solo un acortamiento definido, hasta que se alcanza una longitud objetivo predeterminada L2. El acortamiento es el denominado trayecto de ensamble de X, que corresponde a la diferencia entre la longitud inicial L1 y la longitud objetivo L2: X = L1 - L2.

El estado final, en el que se ha alcanzado la longitud total L2, está representada en la figura 27. La longitud objetivo L2 corresponde a la longitud de cremallera Z de una cremallera 2, como se muestra por ejemplo en la figura 2 o en la figura 41, en donde la sección de vástago 24 tiene una longitud de vástago S acortada con respecto a la longitud de segmento Is mediante la soldadura, y la sección de dentado 21 tiene una longitud de sección de dentado V, que es más corta que la longitud de segmento Iz.

Durante la soldadura en el punto de ensamble 27 se ha estrujado radialmente material y forma un cordón de soldadura 271 circundante.

En la figura 28 está representado esquemáticamente un perfil de dureza, que puede crearse mediante la soldadura por fricción de acuerdo con la invención en el punto de ensamble 27. Mediante la soldadura por fricción se realiza un aporte de calor relevante para la transformación de estructura del acero en la dirección del eje longitudinal L hasta una zona de afectada por el calor 91 y 92 de una sección de vástago 24 o de una sección de dentado 21. De acuerdo con la invención los parámetros de soldadura como velocidad de rotación y fuerza de apriete F se predeterminan preferentemente de modo que las zonas de influencia de calor 91 y 92 se calienta al máximo a 250 °C. Las zonas afectadas por el calor 91 y 92 en el caso del procedimiento de acuerdo con la invención tienen preferentemente un ancho máximo de 0,25 x ds, indicando ds el diámetro de un segmento 21 o 24.

El calentamiento es más intenso en la zona periférica situada radialmente en el exterior a una cercanía inmediata con el punto de ensamble 27. En esta zona marginal 93 circundante coaxialmente se permite una dureza con respecto al material base de como máximo 200 HV1. Para la zona del núcleo 94, que se encuentra centralmente dentro de la zona marginal 93, se permite una dureza de como máximo 250HV1. Al ser la dureza en la zona marginal 93 menor que en la zona de núcleo 94, se evita la formación de muescas metalúrgicas y se alcanza una mayor capacidad de carga.

Ventajosamente mediante el control de procedimiento se representa una cremallera para una dirección de vehículo, que está formada por dos segmentos unidos entre sí mediante soldadura por fricción, por ejemplo un segmento de diente 61 o segmento de diente 63 con un segmento de vástago 62, en donde en una distancia mayor de 0,3 multiplicada por el diámetro de segmento ds del segmento con el diámetro menor, medida desde el centro del cordón de soldadura, la microdureza máxima en el eje longitudinal L inferior al 200 HV1 es mayor que la microdureza en el eje longitudinal en una distancia de 1,5 veces el diámetro de segmento ds del segmento con el diámetro menor. Preferentemente el aumento de la dureza asciende a menos de 120 HV1.

Es especialmente preferente a este respecto cuando en una distancia mayor de 0,3 multiplicada por el diámetro de segmento ds del segmento con el diámetro menor, medida desde el centro del cordón de soldadura, la microdureza máxima en la superficie inferior al 250 HV1 es mayor que la microdureza en la superficie en una distancia de 1,5 veces el diámetro de segmento ds del segmento respectivo. Preferentemente el aumento de la dureza asciende a menos de 180 HV1.

La figura 29 muestra un segmento de diente 61 en una vista en perspectiva. Este presenta elementos de posicionamiento 220, que están dispuestos con una exactitud de posición y dimensional con respecto a las superficies funcionales del dentado 22, del dorso 23, de la superficie de ensamble 28 o similares. Los elementos de posicionamiento 220 pueden conformarse al mismo tiempo mediante el forjado del segmento de diente 61 de manera sencilla. Además, los elementos de posicionamiento 220 pueden estar configurados mediante procedimientos de mecanizado adecuados como rectificado, electroerosión o similar como superficies de referencia precisas y pueden optimizarse en cuanto a la forma y disposición como superficies de sujeción para la sujeción en un dispositivo de sujeción, por ejemplo de elementos de sujeción que actúan o se acoplan en arrastre de forma como los elementos de sujeción 701, 702, 703, 711, 712 o 713 de acuerdo con la figura 26 y 27.

La figura 30 muestra una realización de una cremallera 20 ensamblada, que presenta una sección de dentado 21 y una segunda sección de dentado 213 unida con esta como sección de vástago. La sección de dentado 21 y la sección de dentado 213 están unidas mediante soldadura por fricción en el punto de ensamble 27. Tanto la sección de dentado 21 como la sección de dentado 213 presentan un dentado, que se han practicado mediante mecanizado mecánico, por ejemplo mediante fresado. También es concebible y posible unir una sección de dentado con dentado fresado con una sección de dentado forjada mediante soldadura por fricción.

Las figuras 36 y 37 muestran una cremallera fabricada de acuerdo con la invención en una forma de realización adicional. La cremallera 2 presenta una sección de dentado 21, que está provista en un lado con un dentado 22, que se extiende en la dirección longitudinal A. Además la cremallera 2 presenta una sección de vástago 24, que en el ejemplo mostrado en la figura 41 presenta una rosca 25 y también se denomina sección de rosca 24. La sección de dentado 21 presenta una zona de transición 210, que comprende una sección de diámetro reducido 217 en el extremo libre de la sección de transición 210. La sección de diámetro 214 reducida presenta un diámetro D5 menor que la sección de transición 210 con el diámetro D2. La sección de vástago 22 presenta una zona de transición 215, que comprende una sección de diámetro reducido 216 en el extremo libre de la sección de transición 215. La sección de diámetro reducido 216 presenta un diámetro D4 menor que la sección de transición 216 con el diámetro D1. La sección de dentado 21 y la sección de vástago 22 en un punto de ensamble 27 en sus extremos dirigidos unos hacia otros en dirección axial de las secciones de diámetro reducidos 216, 217 están unidas con sus superficies de ensamble 28 entre sí mediante soldadura por fricción. Durante la soldadura en el punto de ensamble 27 se ha estrujado radialmente material y forma un cordón de soldadura 271 circundante con el diámetro de círculo exterior D3. Este diámetro de círculo exterior D3 del cordón de soldadura 271 es menor que el diámetro D1 de la sección de diámetro reducido 216 y menor que el diámetro D2 de la sección de diámetro 214 reducida. El diámetro de círculo exterior D3 es mayor que el diámetro D4 de la sección de diámetro reducido 216 y es mayor que el diámetro D5 de la sección de diámetro reducido. Al ser el diámetro de círculo exterior D3 menor que los diámetros D1, D2 no es necesario un mecanizado posterior mecánico del cordón de soldadura 217, dado que el cordón de soldadura 271 no sobresale radialmente hacia fuera más que las zonas de transición 210, 215.

En la figura 38 está representada una forma de realización alternativa de una cremallera 2 similar a las figuras 41 y 42 en una vista detallada. El diámetro de círculo exterior D3 está configurado mayor que el diámetro D5 de la sección de diámetro reducido 217 y el diámetro D2 de la sección de transición 210. De acuerdo con la invención el diámetro de círculo exterior D3 es menor que el diámetro D1 de la zona de transición 215 de la sección de vástago 24. La zona de transición 215 de la sección de vástago 24 presenta la rosca 25, que en esta forma de realización se extiende por toda la longitud de la sección de vástago 24. La zona de transición representa por tanto la sección adyacente de la sección de vástago hacia el punto de ensamble 27. Al ser el diámetro de círculo exterior D3 del cordón de soldadura 271 menor que el diámetro D1 de la zona de transición 215, puede conseguirse que el cordón de soldadura 271 no sobresalga radialmente hacia el exterior de forma molesta y por consiguiente no es necesario un mecanizado por arranque de virutas adicional del cordón de soldadura 271, dado que el cordón de soldadura 271 de acuerdo con la invención no sobresale radialmente hacia el exterior más que la zona de transición 215.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de una cremallera (2) para un mecanismo de dirección de un automóvil, que presenta al menos una sección de dentado (21) con un dentado (22) y al menos una sección de vástago (24) con al menos una sección funcional,

en la que se facilitan segmentos independientes, que comprenden al menos un segmento de diente (61) y un segmento de vástago (62), orientados en un eje longitudinal común (L), y se unen entre si mediante soldadura por fricción con sus superficies de ensamble (28) axiales orientadas unas hacia otras en un punto de soldadura, en donde para la soldadura por fricción

- se ponen las superficies de ensamble (28) en contacto por fricción,

- se giran los segmentos (61,62) para la fricción unos en relación a los otros alrededor del eje longitudinal (L), - se presionan las superficies de ensamble (28) con una fuerza de presión la una contra la otra, y

- se mueven los segmentos (61, 62) unos contra otros en dirección axial (A) un trayecto de ensamble (X) predeterminado,

- se mantienen sin fricción los segmentos (61,62) en su posición,

caracterizado por las etapas:

- fricción inicial mediante fricción con una fuerza de presión al nivel de una fuerza de fricción inicial,

- fricción por aporte de calor con una fuerza de introducción, que asciende a de 5 a 12 veces la fuerza de fricción inicial,

- apriete de las superficies de ensamble hasta que se haya alcanzado el trayecto de ensamble (X) predeterminado con una fuerza de soldadura, que asciende aproximadamente a de 10 a 20 veces la fuerza de fricción inicial.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuerza de fricción inicial asciende a entre 10 kN y 30 kN.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los segmentos en una zona afectada por el calor, que, medida desde el punto de soldadura, tiene un ancho axial de como máximo 0,5 x de diámetro de segmento (ds), se calientan a como máximo 250 °C.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el punto de soldadura en una zona de núcleo axial (94) se produce un aumento de la dureza del material, que es mayor que en una zona marginal (93) que rodea coaxialmente la zona de núcleo (94).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que el aumento de la dureza en la zona de núcleo (94) es como máximo un 50 % mayor que en la zona marginal (93).

6. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que en una zona de núcleo axial (94) se produce un aumento de la dureza del material de como máximo 250HV1, y en la zona marginal (93) de como máximo 200 HV1.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se sujeta un segmento en un equipo de sujeción (70) entre elementos de sujeción (711, 712, 713), que están en contacto al menos en parte con superficies de referencia.

8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que al menos una superficie de referencia se encuentra dentro de una superficie funcional.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que están dispuestos elementos de posicionamiento (220) en un segmento (61).

10. Cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil, que presenta al menos una sección de dentado (21) con un dentado (22) y al menos una sección de vástago (24) con al menos una sección funcional, en donde la sección de dentado (21) comprende una zona de transición (210) con un diámetro (D2) y la sección de vástago (24) comprende una zona de transición (215) con un diámetro (D1), en donde las zonas de transición (210, 215) están unidas entre sí en un punto de ensamble (27), en donde el punto de ensamble (27) comprende un cordón de soldadura (271), en donde la sección de vástago (24) y la sección de dentado (21) están formadas a partir de un material macizo, caracterizada por que el cordón de soldadura (271) presenta un diámetro de círculo exterior (D3), que es menor o igual a 1,5 veces el diámetro (D1) de la zona de transición (210) de la sección de dentado (21) y/o es menor o igual a 1,5 veces el diámetro (D2) de la zona de transición (215) de la sección de vástago (24), en donde la zona de transición (210) de la sección de dentado (21) comprende una zona de diámetro reducido (217) con un diámetro (D5), en donde el diámetro (D5) de la zona de diámetro reducido (217) es menor que el diámetro de círculo exterior (D3) del cordón de soldadura (271), y la sección de dentado (21) y la sección de vástago (24) están soldadas por fricción entre sí.

11. Cremallera según la reivindicación 10 caracterizada por que la zona de transición (215) de la sección de vástago (24) comprende una zona de diámetro reducido (216) con un diámetro (D4), en donde el diámetro (D4) de la zona de diámetro reducido (216) es menor que el diámetro de círculo exterior (D3) del cordón de soldadura (271).

12. Cremallera según una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizada por que el diámetro de círculo exterior (D3) es menor o igual al diámetro (D2) de la zona de transición (210) de la sección de diente (21) y/o por que el diámetro de círculo exterior (D3) es menor o igual al diámetro (D1) de la zona de transición (215) de la sección de vástago (24).

13. Cremallera (2) para una dirección de un vehículo, que comprende dos segmentos (61,62, 63, 94) unidos entre sí mediante soldadura por fricción, caracterizada por que, en una primera distancia, medida desde el centro del cordón de soldadura, la máxima microdureza en el eje longitudinal (L) menor de 200 HV1 es mayor en comparación con una microdureza en el eje longitudinal (L) que puede medirse en una segunda distancia, medida desde el centro del cordón de soldadura, en donde la primera distancia asciende a 0,3 veces el diámetro de segmento (ds) del segmento con el diámetro menor y la segunda distancia asciende a 1,5 veces el diámetro de segmento (ds) del segmento con el diámetro menor.