MX2012013095A - Aparato de troquel para forjar cremalleras de direccion. - Google Patents

Abstract

Un aparato de troquel para forjar una cremallera de dirección que tiene una porción dentada y un sistema de dientes de engranaje; el aparato de troquel comprende primero y segundo montajes movibles el uno hacia el otro; el primer montaje comprende un primer cojinete y un troquel de diente; el segundo montaje comprende un segundo cojinete, primero y segundo troqueles laterales, un punzón para perforar, y un tercer cojinete; el tercer cojinete está dispuesto entre el primero y el segundo cojinetes y siendo movible con relación al segundo cojinete; el primero y el segundo troqueles laterales estando soportados por el tercer cojinete, y el punzón para perforar estando soportado por el segundo cojinete; a medida que el aparato de troquel se cierra, el tercer cojinete se empalma con el primer montaje para formar una cavidad de forjado cerrada y posteriormente, a medida que el aparato de troquel continúa cerrándose, el punzón para perforar penetra en la cavidad de forjado cerrada para completar el forjado de la cremallera de dirección.

Description

APARATO DE TROQUEL PARA FORJAR CREMALLERAS DE DIRECCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la fabricación de cremalleras de dirección para mecanismos de dirección de cremallera y piñón para vehículos, y en particular a un aparato de troquel para forjar cremalleras de dirección.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Típicamente, las cremalleras de dirección para vehículos se fabrican a partir de acero en barras sólidas redondas con la región dentada brochada a través del extremo cercano de la barra. Esto da como resultado la sección transversal de la región dentada que tiene una forma de 'D' y por lo tanto, estas cremalleras se denominan comúnmente como "cremalleras D".

Un método alternativo para fabricar una cremallera de dirección a partir de acero en barras sólidas redondas es forjar la región dentada. Una ventaja del forjado es que los dientes se pueden conformar para tener una relación de transmisión variable. Las Patentes norteamericanas Nos. 4,571 , 982 (Bishop et al) y 5,862,701 (Bishop et al) describen aparatos de troquel para forjar en caliente sin llama cremalleras de dirección que tienen una región dentada con una sección transversal en forma de "Y". Estos tipos de cremalleras se conocen como "cremalleras-Y". Una desventaja de estos aparatos de troquel es que solamente son adecuados para forjar cremalleras-Y.

El forjado en caliente de acero es bien conocido. La temperatura real utilizada para forjar en caliente depende de la aplicación, y puede variar de 600°C a 1000°C. Las temperaturas en el rango de 650°C a 800°C son particularmente muy adecuadas para forjar dientes de engranaje con forma pura con precisión que no requieren maquinado a medidas finales.

El documento WO 2005/053875 A1 (Bishop Innovation) describe en particular diversas disposiciones de troquel para forjar en caliente sin llama cremalleras D. Sin embargo, un aparato de troquel mejorado para implementar algunas de las disposiciones de troquel descritas en el documento WO 2005/053875 A1 es deseable. En particular, es deseable proporcionar un aparato de troquel mejorado adecuado para forjar cremalleras "desplazadas grandes". Las cremalleras desplazadas grandes tienen sus dientes más cerca de la línea central longitudinal de la cremallera que las típicas cremalleras D. Las cremalleras desplazadas grandes tienen sus dientes más amplios que las típicas cremalleras D, lo cual las hace adecuadas para mecanismos de dirección auxiliar de columna.

Otro tipo de cremallera de dirección es la "cremallera V". Estas cremalleras tienen una sección transversal que tiene una forma de "V". Un aparato de troquel mejorado adecuado para forjar tanto cremalleras D como cremalleras V también es deseable.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato de troquel mejorado para forjar cremalleras de dirección, o por lo menos una alternativa útil.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la presente invención consiste de un aparato de troquel para forjar una cremallera de dirección a partir de una barra, la cremallera de dirección comprende una porción dentada, la porción dentada comprende un sistema de dientes de engranaje, el aparato de troquel comprende un primero y un segundo montajes, el primero y el segundo montajes siendo movibles el uno hacia el otro a lo largo de un eje por medio de una prensa para forjar la cremallera de dirección, el primer montaje comprende un troquel de diente soportado por un primer cojinete, el troquel de diente tiene una superficie de formación dentada conformada como el anverso de los dientes de engranaje, el segundo montaje comprende un segundo cojinete, primero y segundo troqueles laterales, y un punzón para perforar, el punzón para perforar estando dispuesto entre el primero y el segundo troqueles laterales y opuesto al troquel de diente, caracterizado porque el segundo montaje comprende adicionalmente un tercer cojinete y un medio de desviación, el tercer cojinete estando dispuesto entre el primero y el segundo cojinetes y siendo movible con relación al segundo cojinete a lo largo del eje, el medio de desviación estando adaptado para inclinar el tercer cojinete hacia el primer montaje, el primero y el segundo troqueles laterales estando soportados por el tercer cojinete, y el punzón para perforar estando soportado por el segundo cojinete, la disposición siendo de tal manera que a medida que el aparato de troquel se cierra, el tercer cojinete se empalma con el primer montaje para formar una cavidad de forjado cerrada y posteriormente, a medida que el aparato de troquel continúa cerrándose, el punzón para perforar penetra en la cavidad de forjado cerrada para completar el forjado de la cremallera de dirección.

Preferentemente, el medio de desviación comprende por lo menos un pistón, cada pistón siendo inclinado por un fluido hidráulico en una cavidad de fluido correspondiente. Preferentemente, el pistón se empalma con el tercer cojinete y la cavidad de fluido está en el segundo cojinete.

Preferentemente, el aparato de troquel comprende adicionalmente por lo menos un dispositivo de agarre adaptado para agarrar la barra a medida que se forja la cremallera de dirección. Preferentemente, el dispositivo de agarre comprende una primera mitad de dispositivo de agarre sostenida por el primer montaje, y una segunda mitad de dispositivo de agarre sostenida por el segundo montaje, la primera y la segunda mitades de dispositivo de agarre rodeando a la barra a medida que el aparato de troquel se cierra.

Preferentemente, la segunda mitad de dispositivote agarre está soportada por el tercer cojinete. Preferentemente, la primera mitad de dispositivo de agarre está inclinada hacia el segundo montaje por medio de un pistón hidráulico.

Preferentemente, el por lo menos un dispositivo de agarre comprende dos dispositivos de agarre adaptados para agarrar la barra de cada lado de una porción de la barra que se forja dentro de la porción dentada.

Preferentemente, el punzón para perforar está unido a un portador de punzón para perforar que está unido al segundo cojinete, el portador de punzón para perforar pasando a través de una abertura en el tercer cojinete.

Preferentemente, la porción dentada comprende adicionalmente una muesca longitudinal en el lado opuesto de la porción dentada al sistema de dientes de engranaje y a primera y segunda superficies de soporte de cada lado de la muesca, el punzón para perforar tiene una superficie de formación conformada como el anverso de la muesca, y el primero y el segundo troqueles laterales tienen superficies de formación conformadas como el anverso de la primera y la segunda superficies de soporte, respectivamente.

Preferentemente, la cremallera de dirección es una cremallera D y las superficies de soporte son sustancialmente arqueadas. Preferentemente, la cremallera de dirección es una cremallera V y las superficies de soporte son sustancialmente planas.

En un segundo aspecto, la presente invención consiste de un método para fabricar una cremallera de dirección a partir de una barra de acero que comprende las etapas de: (a) calentar una porción de la barra a una temperatura adecuada para forjado en caliente; (b) colocar la barra dentro de un aparato de troquel como el que se reclama en la reivindicación 1 ; y (c) cerrar el aparato de troquel por medio de una prensa para forjar una porción dentada en la barra.

Preferentemente, la temperatura está entre 650X y 800°C.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista lateral de una típica cremallera D forjada por el aparato de troquel mostrado en la figura 4.

La figura 2 es una vista en sección a lo largo de ll-ll de la cremallera D mostrada en la figura 1.

La figura 3 es una vista lateral de una barra de acero utilizada para forjar la cremallera mostrada en la figura 1.

La figura 4 es una vista en sección longitudinal de un aparato de troquel de conformidad con la presente invención, mostrado en su posición abierta.

La figura 5 es una sección transversal a lo largo de V-V del aparato de troquel mostrado en la figura 4.

La figura 6 es una sección transversal parcial a lo largo de VI-VI del aparato de troquel mostrado en la figura 4.

La figura 7 es una vista en sección longitudinal del aparato de troquel de la figura 4, mostrado en una posición parcialmente cerrada.

La figura 8 es una sección transversal a lo largo de VIII-VIII del aparato de troquel mostrado en la figura 7.

La figura 9 es una sección transversal parcial a lo largo de IX-IX del aparato de troquel mostrado en la figura 7.

La figura 10 es una vista en sección longitudinal del aparato de troquel de la figura 4, mostrado en su posición completamente cerrada.

La figura 11 es una sección transversal a lo largo de XI-XI del aparato de troquel mostrado en la figura 10.

Las figuras 12, 13 y 14 son vistas detalladas de las figuras 5, 8 y 11, respectivamente. Las figuras 12, 13 y 14 son vistas en sección detalladas de los elementos de troquel del aparato de troquel mostrado en la figura 4 en sus posiciones abierta, parcialmente cerrada, y completamente cerrada, respectivamente.

La figura 15 es una vista en sección de una cremallera V forjada por un aparato de troquel de conformidad con la presente invención.

La figura 16 es una vista en sección detallada del aparato de troquel mostrado en la figura 4 provisto con elementos de troquel adaptados para forjar la cremallera V mostrada en la figura 15.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las figuras 1 y 2 muestran una típica cremallera de dirección 1 forjada por un aparato de troquel de conformidad con la presente invención. La cremallera 1 es una cremallera D y tiene una porción dentada 2 con un sistema de dientes de engranaje forjados 3. Un vástago cilindrico largo 4 se extiende desde un extremo de la porción dentada 2, y una porción cilindrica corta 5 se extiende desde el otro extremo de la porción dentada 2. La figura 2 muestra la sección transversal sustancialmente en forma de D de la porción dentada 2. La porción dentada 2 tiene una muesca longitudinal 8 en el lado opuesto de la porción dentada 2 a los dientes 3. La muesca longitudinal 8 se extiende la longitud de la porción dentada 2. La porción dentada 2 tiene dos superficies de soporte sustancialmente arqueadas 7, de cada lado de la muesca 8. En un mecanismo de dirección montado, una horquilla hace contacto con las superficies de soporte arqueadas 7 para guiar a la cremallera 1. La cremallera 1 mostrada en las figuras 1 y 2 está en la condición como forjada, y se requieren operaciones de maquinado adicionales para producir una cremallera de dirección a medidas finales. Sin embargo, la porción dentada 2 típicamente no requiere ningún maquinado a medidas finales debido a que los dientes 3 están típicamente forjados a la forma neta.

La figura 3 muestra una barra de acero sólida 6 utilizada para forjar la cremallera 1. Tiene porciones cilindricas 4a y 5a, correspondientes a las porciones 4 y 5 de la cremallera 1 , respectivamente, de cada lado de una porción cilindrica de diámetro menor 9. La porción 9 se convierte en la porción dentada 2 cuando se forja la barra 6, y es de diámetro menor que las porciones 4a y 5a para coincidir con el área de sección transversal de la porción dentada 2. En otras modalidades no mostradas, la barra de acero puede tener un solo diámetro constante a lo largo de su longitud, o puede tener perfiles más complicados, dependiendo del diseño de la cremallera.

Las figuras 4 a 14 muestran un aparato de troquel 10, de conformidad con la presente invención, adaptado para forjar una cremallera 1 a partir de una barra de acero 6. El aparato de troquel 10 implementa una disposición de elementos de troquel descritos en el documento WO 2005/053875 A1 (Bishop Innovation). Algunos detalles de la construcción del aparato de troquel 10 no se muestran, tales como diversos espaciadores, elementos de fijación, juntas y otros componentes de detalle. Una persona experta en la técnica entenderá que estos detalles son necesarios para implementar la invención. Adicionalmente, algunos componentes mostrados como construidos como una sola pieza continua, en la práctica se pueden construir a partir de diversas piezas unidas entre sí.

Haciendo referencia a las figuras 4 y 5 en particular, el aparato de troquel 10 comprende un primer montaje 11 y un segundo montaje 12. Los montajes 11 y 12 están unidos a los rodillos 13 y 14, respectivamente, de una prensa (no mostrada) de tal manera que los montajes 11 y 12 son movibles el uno hacia el otro a lo largo de un eje 15 por medio de la prensa para forjar la cremallera 1 a partir de la barra 6. Preferentemente, la prensa es una prensa de tipo tornillo.

El primer montaje 11 comprende un primer cojinete 18 y un troquel de diente 19. El troquel de diente 19 está unido a y soportado por el primer cojinete 18. El troquel de diente 19 tiene una superficie de formación dentada 20 conformada como el anverso de los dientes 3 de la cremallera 1.

El segundo montaje 12 comprende un segundo cojinete 22, un tercer cojinete 23, dos troqueles laterales 24, y un punzón para perforar 25. El tercer cojinete 23 está dispuesto entre el primer cojinete 18 y el segundo cojinete 22, y es movible con relación al segundo cojinete 22 a lo largo del eje 15. El movimiento del tercer cojinete 23 con relación al segundo cojinete 22 está guiado por postes de guía 28 que están unidos al segundo cojinete 22, y se deslizan en diámetros interiores correspondientes 30 en el tercer cojinete 23. Tapones 29 en los extremos de los postes de guía 28 limitan el movimiento hacia abajo relativo del tercer cojinete 23. En otras modalidades no mostradas, el tercer cojinete 23 puede ser guiado por chavetas en lugar de postes de guía 28.

Bloques de contacto 55 unidos al primer cojinete 18 y al tercer cojinete 23 se empalman uno contra otro para limitar el movimiento relativo del primer cojinete 18 y del tercer cojinete 23 el uno hacia el otro a medida que el aparato de troquel 10 se cierra. Bloques de contactos 56 unidos al segundo cojinete 22 y al tercer cojinete 23 se empalman uno contra otro para limitar el movimiento relativo del segundo cojinete 22 y del tercer cojinete 23 el uno hacia el otro a medida que el aparato de troquel 10 se cierra.

Un medio de desviación, adaptado para inclinar el tercer cojinete 23 hacia el primer montaje 11 , comprende pistones 34. El eje de cada pistón 34 se empalma contra el tercer cojinete 23 y se desliza en un diámetro interior correspondiente 35 en el segundo cojinete 22. Una cavidad de fluido 36 por encima de cada pistón 34, en el segundo cojinete 22, está llena de fluido hidráulico a través de orificios 37. Cuando las cavidades 36 están presurizadas, los pistones 34 están inclinados hacia abajo, lo cual inclina el tercer cojinete 23 hacia el primer montaje 11. En este ejemplo hay dos pistones 34. Sin embargo, en otras modalidades no mostradas puede haber cualquier número de pistones, y en una modalidad preferida hay cuatro pistones.

El punzón para perforar 25 está soportado por el segundo cojinete 22 por medio de estar unido a un portador de punzón para perforar 26 que está unido al segundo cojinete 22. El portador de punzón para perforar 26 pasa a través de una abertura 27 en el tercer cojinete 23. El punzón para perforar 25 está opuesto al troquel de diente 19, y está dispuesto entre los dos troqueles laterales 24. Los troqueles laterales 24 están unidos rígidamente a y soportados por el tercer cojinete 23.

Haciendo referencia a la figura 12 en particular, el punzón para perforar 25 tiene una superficie de formación 33 conformada como el anverso de la muesca 8 en la porción dentada 2, y los troqueles laterales 24 tienen superficies de formación sustancialmente arqueadas 32 conformadas como el anverso de las superficies de soporte 7 de la porción dentada 2.

El troquel de diente 19, el punzón para perforar 25, y los troqueles laterales 24 son elementos de troquel reemplazables que se pueden reemplazar si están desgastados o para forjar cremalleras que tienen diseños diferentes.

Haciendo referencia a las figuras 4 y 6 en particular, el aparato de troquel 10 comprende adicionalmente dos dispositivos de agarre 39a y 39b adaptados para agarrar una barra 6a medida que se forja en una cremallera de dirección 1. Los dispositivos de agarre 39a y 39b son extremos opuestos adyacentes del troquel de diente 19 de tal manera que están adaptados para agarrar la barra 6 de cada lado de la porción 9 de la barra 6 que se forja en la porción dentada 2. Cada uno de los dispositivos de agarre 39a y 39b comprende una primera mitad de dispositivo de agarre 40 sostenida por el primer montaje 11 , y una segunda mitad de dispositivo de agarre 41 sostenida por el segundo montaje 12. Como se muestra en la figura 9, las mitades de dispositivo de agarre 40 y 41 rodean a la barra 6 a medida que el aparato de troquel 10 se cierra.

Haciendo referencia a la figura 6 en particular, las segundas mitades de dispositivo de agarre 41 están soportadas por y unidas al tercer cojinete 23. Las primeras mitades de dispositivo de agarre 40 son movibles verticalmente dentro de un rango limitado con relación al primer cojinete 18. Las primeras mitades de dispositivo de agarre 40 son guiadas en ranuras 42 en el primer cojinete 18. El movimiento hacia abajo de las primeras mitades de dispositivo de agarre 40 está limitado por el contacto con espaciadores 43, y el movimiento hacia arriba está limitado por el contacto con placas 44.

Cada primera mitad de dispositivo de agarre 40 está inclinada hacia el segundo montaje 12 por un pistón hidráulico 46. El extremo del eje de cada pistón 46 se empalma con su respectiva mitad de dispositivo de agarre 40 y cada pistón 46 se desliza en un diámetro interior correspondiente 49 en el primer cojinete 18. Una cavidad de fluido 47 por debajo de cada pistón 46, en el primer cojinete 18, está llena de fluido hidráulico a través de orificios 48. Cuando las cavidades 47 están presurizadas, los pistones 46 se inclinan hacia arriba, lo cual inclina las primeras mitades de dispositivo de agarre 40 hacia el segundo montaje 12.

Haciendo referencia a la figura 4 en particular, un tope de extremo cilindrico 51 está ubicado entre las mitades 40, 41 de dispositivo de agarre 39a para evitar que el material esté apretado axialmente fuera del dispositivo de agarre 39a durante el forjado. El tope de extremo 51 está soportado por un miembro de cuña 52 que se desliza en la parte superior de la primera mitad 40 de dispositivo de agarre 39a. El miembro de cuña 52 hace contacto con un bloque de cuña correspondiente 53, unido al primer cojinete 18, a medida que el aparato de troquel 10 se cierra para inclinar el tope de extremo 51 contra el extremo de la barra 6.

El funcionamiento del aparato de troquel 10, y un método de ejemplo para forjar una cremallera de conformidad con la presente invención, ahora serán descritos.

Las figuras 4, 5, 6 y 12 muestran un aparato de troquel 10 en su posición abierta con una barra 6 cargada en él. Por lo menos la porción de la barra 6 que se forja dentro de la porción dentada 2 se calienta a una temperatura adecuada para forjado en caliente antes de cargarla dentro del aparato de troquel 10. Preferentemente, esta temperatura está en el rango de 650°C a 800°C. Para el ejemplo de la barra 6 mostrada en la figura 3, por lo menos se calienta la porción 9.

En la posición abierta, las cavidades de fluido 36 están llenas de fluido hidráulico para extender completamente el tercer cojinete 23 lejos del segundo cojinete 22 de tal manera que hay un espacio 57 entre los bloques de contacto 56. Además, las cavidades de fluido 47 están llenas de fluido hidráulico para extender completamente las primeras mitades de dispositivo de agarre 40 lejos del primer cojinete 18. Las cavidades de fluido 36 y 47 están típicamente presurizadas cuando están llenas.

La prensa (no mostrada) posteriormente se acciona para cerrar el aparato de troquel 10 moviendo los montajes 11 y 12 el uno hacia el otro a lo largo del eje 5, lo cual forja la barra 6 en una cremallera 1. Las figuras 7, 8, 9 y 13 muestran un aparato de troquel 10 en una posición parcialmente cerrada en la cual se forja la barra de punto 6 en una cremallera parcialmente forjada 1a que tiene una porción dentada parcialmente forjada 2a. En esta posición, el tercer cojinete 23 se ha empalmado con el primer montaje 11 por medio de los bloques de contacto 55 empalmándose entre sí. Al pasar de la posición abierta a la posición parcialmente cerrada, el segundo cojinete 22 y el tercer cojinete 23 se mueven conjuntamente y el espacio 57 entre los bloques de contacto 56 se mantiene por medio de la inclinación hacia abajo en el tercer cojinete 23 proporcionado por los pistones 34.

Haciendo referencia a la figura 13 en particular, en esta posición parcialmente cerrada, con el tercer cojinete 23 empalmándose contra el primer montaje 11 , se forma una cavidad de forjado cerrada. Esta cavidad de forjado cerrada está definida por la superficie de formación dentada 20 del troquel de diente 19, la superficie de formación 33 del punzón para perforar 25, y las superficies de formación arqueadas 32 de los troqueles laterales 24. Una cavidad de forjado cerrada significa que no existen espacios entre los elementos de troquel 19, 25, 24, y el material que es forjado está confinado a la cavidad cerrada. Esto da como resultado el forjado que es "sin llama" debido a que no existen espacios entre los elementos de troquel para formar la llama. Hay un pequeño espacio libre entre el punzón para perforar 25 y los troqueles laterales 24 para permitir que el punzón para perforar 25 se mueva con relación a los troqueles laterales 24, pero este espacio libre no es lo suficientemente grande como para permitir que se forme la llama.

Haciendo referencia a la figura 9 en particular, en esta posición parcialmente cerrada, los dispositivos de agarre 39a y 39b agarran la barra 6 por medio de las mitades de dispositivo de agarre 40 y 41 rodeando la barra 6.

Al pasar de la posición abierta a esta posición, las primeras mitades de dispositivo de agarre 40 empujan los pistones 46 hacia abajo hasta que las primeras mitades de dispositivo de agarre 40 se empalman con los espaciadores 43. Esto comprime el fluido hidráulico en cavidades de fluido 47 para generar una presión en el fluido lo cual inclina hacia arriba las primeras mitades de dispositivo de agarre 40 para agarrar firmemente la barra 6. La presión en las cavidades 47 se genera por la restricción de flujo de fluido de las cavidades 47 a través de los orificios 48. Esto puede conseguirse mediante una válvula de seguridad (no mostrada) o mediante el cierre de los orificios 48 de manera que el fluido no puede escapar.

El aparato de troquel 10 continúa posteriormente cerrándose hasta que alcanza la posición totalmente cerrada mostrada en las figuras 10, 11 y 14, para completar el forjado de la cremallera 1. Al pasar de la posición parcialmente cerrada de las figuras 7, 8, 9 y 13 a esta posición completamente cerrada, no hay ningún movimiento adicional del tercer cojinete 23 y las mitades de dispositivo de agarre 40 y 41 con respecto al primer montaje 11.

A medida que el aparato de troquel 10 continúa cerrándose desde la posición parcialmente cerrada a la posición completamente cerrada, el segundo cojinete 22 se mueve hacia abajo con relación al tercer cojinete 23 hasta que el segundo cojinete 22 se empalma con el tercer cojinete 23 por medio de los bloques de contacto 56 que se empalman entre sí. Durante este movimiento, los pistones 34 inclinan el tercer cojinete 23 hacia el primer montaje 11 para evitar que la presión de forjado creciente en la cavidad de forjado cerrada eleve los troqueles laterales 24 lejos del troquel de diente 19, y para mantener los dispositivos de agarre 39a y 39b cerrados y en su posición completamente hacia abajo. Los pistones 34 se mueven con relación al segundo cojinete 22, lo cual comprime el fluido hidráulico en las cavidades de fluido 36. La presión en las cavidades 36, que actúa sobre los pistones 34, se genera por la restricción de flujo de fluido de las cavidades 36 a través de los orificios 37. Esto puede conseguirse mediante una válvula de seguridad (no mostrada) o mediante el cierre de los orificios 37 de manera que el fluido no puede escapar.

Haciendo referencia a la figura 14 en particular, a medida que el aparato de troquel continúa cerrándose desde la posición parcialmente cerrada a la posición completamente cerrada, el punzón para perforar 25 se mueve hacia abajo con el segundo cojinete 22 para penetrar en la cavidad de forjado cerrada definida por las superficies de formación 20, 32 y 33, completando de esta manera el forjado de la cremallera 1. La superficie de formación 33 del punzón para perforar 25 forma la muesca longitudinal 8 en la porción dentada 2 de la cremallera forjada 1. La porción dentada 2 de la cremallera 1 está formada sin llama porque el material está atrapado en la cavidad de forjado cerrada. El aparato de troquel 10 posteriormente se abre y la cremallera forjada 1 se retira.

El aparato de troquel 10 es muy adecuado para forjar cremalleras desplazadas grandes debido a que no hay punzones que entran en la cavidad de forjado desde los lados del troquel de diente 19. Esto permite que los dientes 3 de la cremallera 1 estén más cercanos de la línea central longitudinal de la cremallera 1.

Los aparatos de troquel de conformidad con la presente invención se pueden utilizar para forjar otros tipos de cremalleras diferentes alas cremallera D. La figura 15 muestra una cremallera V 1b forjada por un aparato de troquel de conformidad con la presente invención. La cremallera V 1 b es la misma que la cremallera D 1 , excepto que la cremallera V 1b tiene superficies de soporte planas 59, en lugar de las superficies de soporte arqueadas 7 de la cremallera D 1. Las dos superficies de soporte planas 59 están anguladas entre sí en una disposición "V".

La figura 16 muestra una vista en sección detallada del aparato de troquel 10 provisto con elementos de troquel 19, 25 y 24b adaptados para forjar la cremallera V mostrada en la figura 15. La figura 16 muestra el aparato de troquel 10 en su posición completamente cerrada similar a aquella mostrada en la figura 14. El troquel de diente 9 y el punzón para perforar 25 son similares a aquellos utilizados para forjar la cremallera D 1 , pero los troqueles laterales 24b tienen superficies de formación planas 32b para coincidir con las superficies de soporte planas 59 de la cremallera V 1b.

En otras modalidades no mostradas, los aparatos de troquel de conformidad con la presente invención se pueden utilizar para forjar cremalleras sin un vástago largo 4, o con solamente un vástago muy corto. Estas cremalleras cortas se pueden unir a un tubo, que forma el vástago de la cremallera a medidas finales, mediante soldadura u otros métodos de unión.

Estas cremalleras se denominan a menudo como cremalleras "compuestas", y se muestran por ejemplo en el documento WO 2005/028141 A1 (Bishop Innovation). Un aparato de troquel para forjar estas cremalleras cortas serían similares al aparato de troquel 10 descrito anteriormente, excepto que tendría un medio para contener axialmente el material entre forjado en ambos extremos de la cremallera. Esto puede lograrse teniendo topes de extremo similares al tope de extremo 51 entre ambos dispositivos de agarre 39a y 39b del aparato de troquel (en lugar de solamente un tope de extremo 51 , como en el aparato de troquel 10).

El término "comprende" como se utiliza en la presente se utiliza en el sentido inclusivo de "incluye" o "tiene" y no en el sentido exclusivo de "consiste solamente de".

Como se utiliza en la presente, cuando un primer objeto se menciona que se "empalma" con un segundo objeto esto significa que el primer objeto se mueve hacia el segundo objeto hasta que es bloqueado de movimiento adicional por el segundo objeto, ya sea haciendo contacto directamente con el segundo objeto o haciendo contacto con un espaciador u otro miembro relativamente rígido colocado entre los dos objetos. Por lo tanto, el uso de las palabras "se empalma" o "empalmándose" no requiere necesariamente que los objetos estén en contacto directamente entre sí.

Claims (14)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un aparato de troquel para forjar una cremallera de dirección a partir de una barra, la cremallera de dirección comprende una porción dentada, la porción dentada comprende un sistema de dientes de engranaje, el aparato de troquel comprende un primero y un segundo montajes, el primero y el segundo montajes siendo movibles el uno hacia el otro a lo largo de un eje por medio de una prensa para forjar la cremallera de dirección, el primer montaje comprende un troquel de diente soportado por un primer cojinete, el troquel de diente tiene una superficie de formación dentada conformada como el anverso de los dientes de engranaje, el segundo montaje comprende un segundo cojinete, primero y segundo troqueles laterales, y un punzón para perforar, el punzón para perforar estando dispuesto entre el primero y el segundo troqueles laterales y opuesto al troquel de diente, caracterizado porque el segundo montaje comprende adicionalmente un tercer cojinete y un medio de desviación, el tercer cojinete estando dispuesto entre el primero y el segundo cojinetes y siendo movible con relación al segundo cojinete a lo largo del eje, el medio de desviación estando adaptado para inclinar el tercer cojinete hacia el primer montaje, el primero y el segundo troqueles laterales estando soportados por el tercer cojinete, y el punzón para perforar estando soportado por el segundo cojinete, la disposición siendo de tal manera que a medida que el aparato de troquel se cierra, el tercer cojinete se empalma con el primer montaje para formar una cavidad de forjado cerrada y posteriormente, a medida que el aparato de troquel continúa cerrándose, el punzón para perforar penetra en la cavidad de forjado cerrada para completar el forjado de la cremallera de dirección.

2.- El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el medio de desviación comprende por lo menos un pistón, cada pistón estando inclinado por un fluido hidráulico en una cavidad de fluido correspondiente.

3.- El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el pistón se empalma con el tercer cojinete y la cavidad de fluido está en el segundo cojinete.

4. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el aparato de troquel comprende adicionalmente por lo menos un dispositivo de agarre adaptado para agarrar la barra a medida que la cremallera de dirección se forja.

5. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el dispositivo de agarre comprende una primera mitad de dispositivo de agarre sostenida por el primer montaje, y una segunda mitad de dispositivo de agarre sostenida por el segundo montaje, la primera y la segunda mitades de dispositivo de agarre rodeando a la barra a medida que el aparato de troquel se cierra.

6. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la segunda mitad de dispositivo de agarre está soportada por el tercer cojinete.

7. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la primera mitad de dispositivo de agarre está inclinada hacia el segundo montaje por medio de un pistón hidráulico.

8. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el por lo menos un dispositivo de agarre comprende dos dispositivos de agarre adaptados para agarrar la barra de cada lado de una porción de la barra que se forja dentro de la porción dentada.

9. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el punzón para perforar está unido a un portador de punzón para perforar que está unido al segundo cojinete, el portador de punzón para perforar pasa a través de una abertura en el tercer cojinete.

10. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la porción dentada comprende adicionalmente una muesca longitudinal en el lado opuesto de la porción dentada al sistema de dientes de engranaje y a primera y segunda superficies de soporte de cada lado de la muesca, el punzón para perforar tiene una superficie de formación conformada como el anverso de la muesca, y el primero y el segundo troqueles laterales tienen superficies de formación conformadas como el anverso de la primera y la segunda superficies de soporte, respectivamente.

11. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la cremallera de dirección es una cremallera D y las superficies de soporte son sustancialmente arqueadas.

12. - El aparato de troquel de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la cremallera de dirección es una cremallera V y las superficies de soporte son sustancialmente planas.

13. - Un método para fabricar una cremallera de dirección a partir de una barra de acero, que comprende las etapas de: (a) calentar una porción de la barra a una temperatura adecuada para forjado en caliente; (b) colocar la barra dentro de un aparato de troquel como el que se reclama en la reivindicación 1 ; y (c) cerrar el aparato de troquel por medio de una prensa para forjar una porción dentada en la barra.

14 - El método para fabricar una cremallera de dirección de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque la temperatura está entre 650°C y 800°C.