MX2010013660A - Horquilla de direccion. - Google Patents

Abstract

Se describe una horquilla para utilizar en un conjunto de dirección de piñón y cremallera. La horquilla puede incluir una superficie de rodamiento que proporciona un coeficiente de fricción bajo, lo que permite una mayor fuerza de desvío contra el eje de la cremallera. Los materiales y el diseño de la horquilla pueden proporcionar un sistema más.

Description

HORQUILLA DE DIRECCION Campo de la invención La invención se refiere a rodamientos y, en par damientos de horquilla de dirección y conju ientos .

Antecedentes de la invención Muchos vehículos utilizan engranaje de direc y cremallera para traducir el movimiento del v ruedas en el pavimento. En estos sistemas, el unido con un engranaje de piñón que incluye di ñaje que se acoplan con dientes sobre un llera. A medida que el engranaje de piñón iento se traduce en el movimiento lineal del llera que se conecta con barras de acoplamie ñaje de piñón. La fricción entre el eje y la h minimizarse utilizando un rodamiento de baja la superficie de contacto de la horquilla os de reducción de fricción incluyen el uso de e tes (pelotas) y la adición de lubricantes tal . Los sistemas de dirección pueden ser me ulicos o eléctricos.

Breve descripción de la invención Se divulgan en la presente una variedad de disp todos dirigidos a la fabricación y el uso illa de dirección que puede ser útil en apli como conjuntos de dirección de piñó y cremal illa de dirección puede ser hueca y puede ine a circular diseñada para complementar y sostene remallera de dirección. La ranura puede inc ada para recibir un eje de cremallera de dire la muesca arqueada incluye una superficie de comprende una capa de polímero de baja fricció te de resortes construido y dispuesto para so er un resorte que proporciona una fuerza de des illa .

En otro aspecto, se proporciona un método de f n cuerpo de horquilla de dirección, comprendí o las etapas de trefilado de un material la /polímero en un troquel para producir un amente hueca que tiene una superficie superi abierto, y formando en la superficie superior de : una ranura arqueada cóncava modela ementar un eje de cremallera de dirección; y un esorte construido y dispuesto para sostener un proporciona una fuerza de desvío al cuerpo El objeto de esta aplicación puede implicar, en , productos interrelacionados , soluciones altern oblema particular, y/o una pluralidad de usos di sistema o artículo único.

Breve descripción de las figuras En las figuras, la FIG. 1 es un diagrama del despiece de un si ción de piñón y cremallera; la FIG. 2 es una vista en corte de una porci ma de dirección de piñón y cremallera; la FIG. 3A es una vista en perspectiva de una m a horquilla de dirección trefilada; la FIG. 3B es una vista en perspectiva de una roducción de una modalidad de una horquilla de d ilada ; a horquilla de dirección; las FIGS . 6A y 6B proporcionan una vista en per ra modalidad de una horquilla de dirección; la FIG. 7 proporciona resultados de pruebas diversas modalidades de horquilla de dirección; la FIG. 8 es una gráfica de barras que muestra l eficiente de Fricción para varias modalidades.

Descripción detallada de la invención En un aspecto, se describe una horquilla de dir onjunto de horquillas de dirección en los c ficie de contacto de rodamiento de la horquill s fricción lo que permite una mayor fuerza d ra el eje de cremallera. Esta mayor fuerza d provocar menos ruido y vibración en la col ción. Los niveles más bajos de fricción tambié conjuntos de horquilla moldeados por fu izado o inyección, una horquilla básicamente hue ir la vibración. Las horquillas huecas ("recip n producirse formando el recipiente a partir a o trefilando una lámina de material en un tr más etapas. El material de lámina puede ser un n metal y un polímero. Una "horquilla hueca" illa que es básicamente hueca en vez de sólida uerpo de la horquilla. La horquilla hueca ti ad interior que puede estar vacía o puede llen material. En diversas modalidades, el rodamien izarse con o sin grasa.

Una vista en despiece de un conjunto de direccio e proporciona en la FIG. 1. El engranaje oidal 110 se acopla con dientes sobre un llera (que no se muestra en la FIG. 1) . El con esionada contra el engranaje de piñón 110 por esorte 160. El resorte 160 se comprime y reti de una tapa roscada 166. La junta tórica 162 s n canal que circunscribe la horquilla 140. L a también puede colocarse en un ranura que circ perficie interna de la cubierta 130. Cuando un el volante del vehículo, el engranaje de piñón ndo que el eje de cremallera 122 se deslice de la página como se configura en la FIG. 2. E llera 122 se desliza contra una horquilla fija fuerza de desvío que mantiene al engranaje y ados . Una mayor fuerza de desvío puede ayudar ecanismo de dirección menos ruidoso. Sin embarg te proporciona mayor fuerza 160 se producirá u dad de fricción y desgaste resultante entre la h el eje de cremallera 122. orquillas descritas en la presente emplean un d o hueco que sorprendentemente resulta en una r a transmisión de ruido y vibración. Una horquil reducir también el peso del mecanismo de direcc Un mecanismo de dirección puede exponerse a u valo de temperaturas que pueden ser el resultado lo, cambios de temperatura ambiental o aume ratura debido a su operación y/o fricción. Dado illas de dirección están generalmente hechas ial diferente al de la cubierta (que a menud nio) en la que están empotrados, puede haber tol ruidas dentro de la horquilla que permiten la e ntracción térmica de la horquilla en la cubier tolerancias también pueden resultar en una d iva entre la horquilla, el eje y la cubiert ncia excesiva puede provocar más ruido en el nación de estos procesos. En un conjunto de moda lámina de metal o metal/polímero se transforma illa. Por ejemplo, una horquilla hueca puede con lando una lámina de metal estampado o un lam /fluoropolímero sobre un troquel. Alternativame de baja fricción, tal como una resina de aceta e mecánicamente con la superficie del rodamiento zarse etapas adicionales para formar una ada cóncava en un extremo que se construye y sostener un eje de cremallera de dirección. La ada puede ser un cilindro parcial como se muest 3A. En los casos en que el material trefilado no luoropolímero, puede unirse una superficie de ro icante al cuerpo de la horquilla por medio lo, una saliente (FIG. 5) , un encastre a pres sivo. También puede producirse una horquill a de acetal o un fluoropolímero, también puede a pon terminal. Si el recipiente es producido a p lámina metálica, puede unirse una capa de fluoro superficie metálica externa por medios mecá i os .

En un aspecto de la invención, una porción illa que no está en contacto con el eje de er incluir una capa de polímero. Esta porción pu ejemplo, la superficie externa de las parede ón cilindrica como se muestra en las FIGS . 3A- ser además de la inclusión de una capa poliméri uperficie arqueada 224 que sostiene un eje recíp del cilindro 226 puede no estar en contacto co irección recíproco pero también puede incluir una ero (por ejemplo, fluoropolímero) . Se ha descubi capa de fluoropolímero sobre una pared de cili tarse en la cubierta con distancia cero. Un r ser una sensación mejorada en el volante du útil del mecanismo de dirección.

En un conjunto de modalidades, la superficie de a horquilla puede comprender un polímero tal ado de un fluoropolímero sobre un sustrato de m opolímero puede estar adherido al sustrato por m ejemplo, adhesión mecánica o laminación con un usión por calor de fluoropolímero . El fluoro ser, por ejemplo, PTFE, y el metal puede lo, aluminio, acero, bronce, cobre o aleación de aminado puede ser libre de plomo. El políme ir uno o más rellenos tales como grafito, ster aromático (EKONOL®) , bronce, cinc, nitruro no y/o poliimida. Una modalidad incluye tanto rafito como de poliéster. Las concentraciones de variar o puede ser constante en el sustrato. La opolímero puede tener un espesor promedio en la cto superior o igual a 30 µp?, 50 µp?, 75 µt?, 100 200 µp? o 250 \i . Se ha demostrado que las c as proporcionan una carga de rodamiento más con largo de la vida útil de la horquilla. En idades, el sustrato de metal puede tener un al de, por ejemplo, de 100 µt? a 5 mm. Los in specíficos incluyen 200 µt? a 4 mm para aluminio 3 mm para acero.

La superficie de contacto de la horquill rizarse de forma tal que algunas porciones rficie sean más altas que otras porció rización puede incluir una pluralidad de picos y picos pueden medir más de o igual a 10 µp?, 20 µ??? µt? o 200 µp? por encima del valle adyace cto. Los puntos de contacto pueden distribuirse perficie de forma tal que la fuerza entre la hor e de cremallera nazca por una gran porción de l ada. Por ejemplo, pueden encontrarse puntos de ás de 50%, más de 70%, más de 80% o más de 90 n de superficie arqueada. La fuerza puede dist amente de la misma forma entre las porciones cen s bordes de la región arqueada. De este modo, la ida por la horquilla contra el eje de er drico puede ser básicamente equivalente en todo rgo de la superficie de rodamiento. Esto es en c diseños alternativos, por ejemplo, arcos góticos s se proporcionan dos líneas distintas de contac je de cremallera y la superficie de rodamient o de "arco gótico", la superficie de rodam ruye con un radio de desviación para promo ibuye a un coeficiente de fricción más alto qu o en rodamientos desgastados. De este modo, d o en el área de contacto a lo largo del tie illa con diseño de arco gótico puede exh ciente de fricción mucho más bajo que cuando e és de 100,000 o 200,000 ciclos.

En un conjunto de modalidades, una superf iento tiene una forma para estar en contacto co emallera con una fuerza igual en las porciones c riféricas de la superficie de rodamiento. Est tir que se aplique una mayor fuerza de desv illa y al eje, lo que resulta en un mecani cioso. A pesar de que históricamente se ha con este diseño proporciona demasiada fricción pa ación, se ha encontrado que mediante el uso ficies de rodamiento descritas en la prese ficie de rodamiento.

En la mayoría de los diseños de horquilla de di uperficie de rodamiento se desvía contra el llera por medio de un resorte (comprimido) , tal te 160 que se muestra en la FIG. 2. La C iento en la interfaz de rodamiento/eje gene a a medida que la supe:&&ie-ie de rodamiento se o a que el resorte se expande para retener el la superficie de rodamiento desgastada de la h eje de cremallera, la fuerza aplicada por el nuye . Por lo tanto, el desgaste en la super iento está generalmente acompañado por un spondiente en la carga de rodamiento. Esta caí puede resultar en, por ejemplo, ruido y vibr dos . Se ha encontrado que las superficies de ro incluyen capas de fluoropolímeros de más de 100 µ presión arqueada en la superficie puede ser un iene un radio circular y exhibe una sección tra almente circular. La ranura puede complementar u llera de dirección cilindrico y la mayor part ficie de la ranura puede estar en contacto con e llera de dirección cuando se aplica una fu o. La horquilla hueca 222 puede ser un re lado que puede incluir una pared cilindrica p . El soporte de resorte 228 puede unirse a la h or medio de hilos, encastrados a presión, soldad tor alternativo. Un resorte (no se muestra en la ar al que se muestra en la FIG. 2 puede posi a un soporte de resorte 228 para proporcionar un esvio a la horquilla 222. El soporte puede prop superficie básicamente plana que ayuda a ecua a del resorte en toda la superficie de contact ada cóncava puede tener un radio básicamente equ eí eje de cremallera con el que la horquilla s estar en contacto. La FIG. 3C proporciona un ej horquilla trefilada de un laminado de PTFE/EKON nio. La forma de la horquilla de la FIG. 3C e una fuerza de compresión sorprendentemente te resistir fuerzas iguales o mayores a aquell las horquillas sólidas generalmente se exp mas de dirección de piñón y cremallera.

La FIG. 3D ilustra un conjunto de horquilla de d una cavidad de resorte incorporada 228a. Una ca te incorporada es una cavidad de resorte que o se forma la horquilla. Por ejemplo, la horqui ad de resorte pueden formarse a partir de la mis . La inclusión de la cavidad de resorte incorpor eliminar la necesidad de la adición de un so és del trefilado del recipiente. La cavidad de incluye una muesca cóncava para recibir un res proporcionar una fuerza de desvío que se tra s de la horquilla al eje de cremallera. La ca te 228a puede incluir un orificio 229. La super avidad de resorte 228a puede ser metálica o inc de polímero tal como una capa de fluoropolímero .

La FIG. 4A ilustra otra modalidad en donde la su ontacto 324 puede estar estampada y plegada par superficie parcialmente cilindrica arquea rficie de contacto 324 puede cortarse de una lámi como una lámina metálica o un laminado utili el de estampado y luego puede plegarse o dedor de un cilindro que tiene el mismo radio qu de cremallera pretendido. Esta pieza puede luego ejemplo, mediante soldadura, a una base cilínd puede estamparse a partir de una lámina me esta por metal/polímero y la pieza bruta puede ones que, cuando se pliegan, forman una cav te 328a. La pieza bruta puede plegarse y unirs 330. La junta 330 puede soldarse o unirse de o asegurar la forma de la horquilla. La cavidad de porada puede eliminar la necesidad de agregar un sorte separado 328.

La FIG. 5 ilustra otra modalidad en la cual la formarse de un metal o plástico utilizando téc ado o trefilado. La base incluye una superficie que define el agujero receptor 432. La super iento separada 424 puede incluir un polímero, polímero/metal, fluoropolímero o lamina opolímero/metal como se describe en la pres ficie de rodamiento 424 puede incluir una sali I 20 edor de un mandril cilindrico. El cuerpo ci 526 puede formarse primero estampando una cara lámina metálica o laminado. La cara plana lue iarse alrededor de un mandril de diámetro apropi cir un cuerpo cilindrico hueco 526 que está en la parte superior como en la parte infer s del cuerpo cilindrico pueden unirse d nente por medio de, por ejemplo, soldadura. E drico 526 puede incluir opcionalmente un recub érico sobre la superficie externa. La superf iento 524 puede fabricarse por separado del drico 526 y puede incluir una capa de su érica que puede ser texturada, como se muest terísticas de la textura pueden proporcionar d cantes proporcionando al mismo tiempo contacto un eje de cremallera de dirección (no se muestr formarse directamente a partir de un lamina rimiento de polímero puede unirse después de fo ficie de rodamiento. Polímeros apropiados pueden opolímeros y resinas de acetal y pueden nos tales como grafito o EKONOL. La superf iento 524 puede estar permanentemente unida a drico 526 por medio de, por ejemplo, soldad lia de malla, tal como una pantalla de malla de colocarse en o adyacente al recubrimiento de po

[0025] Como se muestra en la FIG. 6A, el so te 528 puede formarse por separado y puede unirs o cilindrico 526 por medio de soldaduras 542 La muesca circular 544 puede ayudar a retener el e muestra) comprimido que se mantiene centrado p a muesca con proyección hacia arriba 546. El so te 528 puede diseñarse para transmitir la entes formulaciones de rodamiento en estruct iento de horquilla de diseño similar. Cada una ficies de rodamiento se sometió a una prueba en licó una carga inicial de 2935 N para 200,000 frecuencia de 1 Hz y una carrera de +/- 90 mm iento de horquilla fue monitoreado para 1) camb 2) desgaste; y 3) fricción. Cada superf iento se fabricó por separado de la horquilla e iseño de arco gótico. El material del rodamient zó a partir de NORGLIDE EK015, un material ye EKONOL al 15% y grafito al 5% sobre un sus rzo de acero. El material del rodamiento A2 cado de Al . El material del rodamiento B se r r de NORGLIDE SMTL 1.0T que es un material ene EKONOL al 25% y no contiene grafito, s ato de acero. El rodamiento C se realizó a part odamiento y el nivel de desgaste para cada una ficies de rodamiento evaluadas. Los resultados as superficies del rodamiento de NORGLIDE propor carga de rodamiento más constante y menos des ración con el material DX. Los resultados mostr ateriales A y B se comportaron a la par del mate IG. 8 proporciona coeficientes de fricción para s materiales de rodamiento cuando son nuevos, de 00 ciclos y después de 200,000 ciclos. Los coef ricción se midieron utilizando una celda de ión. Las superficies de NORGLIDE (A y B) en itaron en una disminución del coeficiente de ue fue básicamente el mismo) con ciclos adicion r para el coeficiente de fricción se considera camente el mismo que un segundo valor si se e ro del 50% del segundo valor. En algunas modalid odamiento superior para una horquilla de dire ración con el material DX o DU. El examen de cad superficies de rodamiento también fue instruc iai DU mostró un desgaste importante debajo de ronce después de 100,000 ciclos, y la capa de PT eliminada por completo. Los materiales A y B (N aron poco desgaste y mantuvieron una capa in en la superficie de rodamiento. Esto puede res combinación superior de carga de rodamiento con oeficiente de fricción constantemente bajo por e 000 ciclos, lo que puede proporcionar una vida cto más larga.

Mientras que varias modalidades de la presente i an descrito e ilustrado en la presente, los exp écnica concebirán fácilmente una variedad de otro estructuras para llevar a cabo las funciones y/o anzas de la presente invención. Los expertos ca reconocerán, o podrán determinar utilizando s imentos de rutina, muchos equivalentes idades específicas de la invención descritas nte. Por lo tanto, debe comprenderse que las mod iores se presentan a modo de ejemplo solamente lcance de las reivindicaciones adjuntas y equiva mismas, y que la invención puede practicarse de ente a cómo se describe y reivindica especifícam nte invención está dirigida a cada caracte ma, artículo, material, kit, y/o método in ito en la presente. Además, cualquier combinació ás de las características, sistemas, ar iales, kits y/o métodos, si las carácter mas, artículos, materiales, kits y/o métodos sistentes entre sí, se incluye dentro del alcan íficamente lo contrario, significan "al menos un Debe comprenderse que la frase "y/o, 11 como se ut presente, en la memoria descriptiva ndicaciones, significa "cualquiera o ambos" ntos unidos de ese modo, es decir, elementos q ntes conjuntamente en algunos casos y disyunt ntes en otros casos. Opcionalmente , puede ntes otros elementos además de los e íficamente identificados por la frase "y/o" , ionados o no con los elementos específ ificados, a menos que se indique cláram ario .

Todas las referencias, patentes y solici icaciones de patentes que se indican o a las c referencia en la presente solicitud se incorpo nte en su totalidad a modo de referencia.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antec ma como propiedad lo contenido en las si ndicaciones : Una horquilla de dirección caracterizada ende : un cilindro hueco que incluye un primer extre do extremo, definiendo el primer extremo al m a) una muesca arqueada para recibir un llera de dirección en donde la muesca arqueada uperficie de contacto que comprende una capa de ja fricción; y b) un soporte de resorte construido y dispue ner y retener un resorte para proporcionar una f nos seleccionados de un poliéster aromático y gr La horquilla de dirección de conformidad ndicación 1 ó 2, caracterizada porque la super cto comprende una pantalla de malla de bronce. La horquilla de dirección de conformidad ndicación 1 ó 2, caracterizada porque la ero comprende una resina de fluoropolímero o ace La horquilla de dirección de conformidad indicación 1 ó 2 , caracterizada porque la ero tiene un espesor nominal mayor o igual a 100 Un conjunto caracterizado porque comprende una c esorte y la horquilla de dirección de conformida indicación 1 ó 2. La horquilla de dirección de conformidad indicación 1, caracterizada porque el primer ext dro hueco incluye la muesca arqueada para rec La horquilla de dirección de conformidad ndicación 8, caracterizada porque la superf a está texturizada con picos y valles y la altur promedio es al menos 10 µt?. La horquilla de dirección de conformidad ndicación 8, caracterizada porque la superf a está texturizada con picos y valles en donde l s picos promedio es al menos 50 µp?. La horquilla de dirección de conformidad ndicación 8, 9 ó 10, caracterizada porque la su esencialmente libre de plomo. La horquilla de dirección de conformidad ndicación 8, 9 ó 10, caracterizada porque la r ruye y dispone para sostener y poner en contact remallera de dirección a través de básicamente rficie de la ranura. ner un resorte para proporcionar una fuerza de d o de la horquilla. El método de conformidad con la reivindicac terizado porque comprende unir una superf iento que comprende una ranura arqueada cóncav abierto de la forma para producir un cu illa de dirección con una superficie de soport emallera de dirección opuesta al soporte de reso Un método de formación de un cuerpo de horq ción caracterizado porque comprende: enrollar una lámina metálica en un cilindro; fijar los bordes adyacentes de la lámina entre s unir una superficie de rodamiento arqueada cón xtremo del cilindro, estando construida y disp ficie de rodamiento para recibir un eje de crema ción .