WO2007065960A1 - Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección de vehículos automóviles - Google Patents

Eje intermedio de baja carga de deslizamiento de la columna de dirección de vehículos automóviles Download PDF

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Definitions

  • the invention refers to improvements to the intermediate axle claimed in the main patent so that it only serves to regulate the position of the steering wheel in depth to adapt to the driver's measurements, absorb vibrations that may be generated from the wheels and suspension up to the steering wheel, as well as to act as a safety means by allowing the collapse in the event of an accident, it can also by means of the corresponding screw / nut mechanisms that are composed of a nut rigidly attached to the intermediate shaft on one of the flat faces of the shaft female and a screw that rotates on it pressing the male shaft through the adjustment strap, act as follows:
  • the male shaft slides smoothly (with the load previously determined to be convenient to facilitate its sliding manually) so that the operator who is working on the line to mount the column is capable to extend it without great efforts, therefore facilitating assembly work on the vehicle by attaching it to the steering sprocket and / or to the steering column.
  • the bolt (s) will be tightened, so that the previous sliding joint is converted by the action of the force applied by the bolt in the direction of its axis, and by the reaction of the triangular faces of the female axis, on which the force of the same is decomposed, in a union with a great consistency that gives it to the steering system with good torsional stiffness and hysteresis characteristics.
  • the mechanism that is incorporated into the intermediate axle will comprise at least one nut that due to the intrinsic function that the intermediate steering axles of motor vehicles have to perform must be safety and may go with various coatings that guarantee their function and front aspect. to external unwanted environmental effects, so as to avoid its corrosion and / or loss of mechanical or chemical properties of the materials that compose it and / or guarantee the aesthetic requirements that the client may require.
  • the nut must be safety, ensuring its perfect operation without suffering the integrity of the screw tightening.
  • the nut can be, although it should not be limited to it, oval, with plastic retainer, or the like, in such a way that the unscrewing of the screw inserted in it is avoided. This function will only be considered when the screw does not have a locking feature.
  • the mechanical and dimensional characteristics of the nut must ensure thread security in accordance with the aforementioned security function and with the characteristics of the screw that will be housed in it, being, generally speaking, its quality greater than that of the latter. .
  • the nut may be externally of the most convenient shape and dimensions (hexagonal cylindrical, square or similar), to minimize the sweep diameter in its rotation. with the ex and intermediate.
  • One of the faces of the female shaft must be prepared so that, first, depending on the method of fastening the nut, it is capable of accommodating the nut. Thus, for example, it will not be the same in the case in which the nut is welded, which does not require any prior preparation of the shaft, that of the nailed nut, which will require a calibrated diameter, or that of the encapsulated nut, which will require a fastening for the cage itself.
  • the female shaft must be drilled, by any method, (drilling, punching, or others) so that the screw is allowed to pass through it and can perform its function of tightening the male against two triangular faces of the female.
  • the shape of the screw head, where the screwing element will be applied can be in various ways, such as, for example, hexagonal, alien, phillips or others, provided that a torque application of secure tightening not only for the operator, but also for the integrity of the tool that applies the torque and for the own screw, both on the head and on the thread.
  • the dimensional and material characteristics of the screw must make it suitable for the torque to be applied and for the application itself, with the quality and characteristics of the thread being adequate.
  • Figure 2 1 is a front elevation view of the intermediate shaft (10), object of the present improvements, in which the male shaft (14) is partially entered in the female shaft (11), at the ends of (11- 14) universal joints (12-13).
  • Figure n a 2 is a view rotated with respect to figure n a 1 with respect to a longitudinal axis longitudinally passing through (10).
  • Figure n 2 3 is a detail for "1" according to figure n a 2.
  • Figure n s 4 is a partial elevational view of the intermediate shaft (10) advocated.
  • the recommended improvements focus on the inclusion in the female shaft (11) of the intermediate shaft (10) of openings ( 21), on at least one of its faces, which it allows the assembly of a mechanism formed by a nut (19) and a screw (18), this second passing through a hole (20) provided in the nut (19).
  • Figure n 2 3 shows the detail "1" according to figure n 2 2, which shows us how the bases (23) of the screw
  • the nut (19) is designed with a small lower bevel (24) that rests on the opening (21).

Abstract

La invención se refiere a unas mejoras del eje intermedio reivindicado en la patente principal de manera que de solo servir para regular la situación del volante en profundidad para adaptarse a las medidas del conductor, absorber vibraciones que se puedan generar desde las ruedas y suspensión hasta el volante, así como para actuar de medio de seguridad al permitir el colapso en caso de accidente, pueda además mediante los correspondientes mecanismos de tornillo/tuerca que se componen de una tuerca unida rígidamente al eje intermedio en una de las caras planas del eje hembra y de un tornillo que gira sobre ella apretando el eje macho a través del fleje de ajuste, de manera que deslice suavemente (con la carga que previamente se determine como conveniente para facilitar su deslizamiento de manera manual.

Description

"UNAS MEJORAS INTRODUCIDAS EN EL OBJETO DE LA PATENTE N2
200400175 POR EJE INTERMEDIO DE BAJA CARGA DE DESLIZAMIENTO DE LA COLUMNA DE DIRECCIÓN DE VEHÍCULOS
INDUSTRIALES"
Más concretamente la invención se refiere a unas mejoras del eje intermedio reivindicado en la patente principal de manera que de solo servir para regular la situación del volante en profundidad para adaptarse a las medidas del conductor, absorber vibraciones que se puedan generar desde las ruedas y suspensión hasta el volante, así como para actuar de medio de seguridad al permitir el colapso en caso de accidente, pueda además mediante los correspondientes mecanismos de tornillo/tuerca que se componen de una tuerca unida rígidamente al eje intermedio en una de las caras planas del eje hembra y de un tornillo que gira sobre ella apretando el eje macho a través del fleje de ajuste, actuar de la siguiente forma:
En estado de no apriete del tornillo, el eje macho se desliza suavemente (con la carga que previamente se determine como conveniente para facilitar su deslizamiento de manera manual) de forma que el operario que este trabajando en la línea para montar la columna, sea capaz de extenderlo sin grandes esfuerzos, facilitando, por lo tanto, las labores de ensamblaje al vehículo mediante su unión al piñón de la dirección y/o a la columna de dirección.
Una vez logrado el montaje de la columna de dirección, se procederá al apriete del/de los tornillos, de modo que la unión deslizante anterior se convierta por la acción de la fuerza que el tornillo aplica en la dirección de su eje, y por la reacción de las caras triangulares del eje hembra, sobre las que se descompone la fuerza del mismo, en una unión con una gran consistencia que le confiera al sistema de dirección de unas buenas características de rigidez torsional e histéresis. El mecanismo que se incorpora al eje intermedio, comprenderá como mínimo de una tuerca que por la función intrínseca que han de desempeñar los ejes intermedios de dirección de vehículos automóviles ha de ser de seguridad y podrá ir con diversos recubrimientos que garanticen su función y aspecto frente a efectos medio ambientales no deseados externos, de manera que evite su corrosión y/o perdida de propiedades mecánicas o químicas de los materiales que la componen y/o garanticen los requerimientos estéticos que pueda requerir el cliente.
Como se ha indicado en el párrafo anterior la tuerca ha de ser de seguridad, asegurando su perfecto funcionamiento sin que se resienta la integridad del apriete del tornillo. Para ello, la tuerca puede ser, aunque no ha de estar limitado a ello, ovalada, con plástico retenedor, o similar, de forma y manera que se evite el desatornillado inesperado del tornillo que en ella va insertada. Esta función solo se tendrá en cuenta cuando el tornillo no disponga de ninguna característica de bloqueo.
Análogamente, las características mecánicas y dimensionales de la tuerca han de asegurar una seguridad de rosca acorde la función de seguridad anteriormente mencionada y con las características del tornillo que irá alojado en ella, siendo, en líneas generales, su calidad mayor que la de este último.
Si bien las características dimensionales de la rosca son importantes, no lo son así las del exterior, pudiendo ser la tuerca exteriormente de la forma y dimensiones más convenientes, (hexagonal cilindrica, cuadrada o similar), para minimizar el diámetro de barrido en su giro con el ej e intermedio .
La forma de fijar la tuerca a la cara plana del eje hembra que forma parte del eje intermedio, donde va instalada, la unión entre la tuerca y el eje ha de ser rígida, no estando ello limitado al método aplicado para conseguirlo. Así por ejemplo, la aplicación de soldadura, clavado de la tuerca o encapsulado de la misma, sin menosprecio de otros cualesquiera métodos, pueden ser formas aceptables de conseguir el fin propuesto, esto es la solidez y consistencia de la unión tuerca/eje hembra.
Una de las caras del eje hembra ha de prepararse de manera que, primero, en función del método de sujeción de la tuerca, sea capaz de alojar a la tuerca. Así, por ejemplo, no será lo mismo en el caso en que la tuerca esté soldada, que no requiere preparación previa alguna del eje, que el de la tuerca clavada, que requerirá un diámetro calibrado, o el de la tuerca encapsulada que requerirá una sujeción para la propia jaula. Segundo, el eje hembra ha de ir perforado, por cualesquiera métodos, (taladrado, punzonado, u otros) de manera que se permita el paso, del tornillo por el mismo y pueda cumplir su función de apriete del macho contra dos caras triangulares de la hembra.
En relación con la función del tornillo subrayar la importancia de que sea de seguridad, estando éste dotado de los medios necesarios para evitar el aflojado del mismo durante la operación de montaje del vehículo. Para ello, y sin menoscabo de la posible utilización de otros métodos cualesquiera, se pueden utilizar entre otros de los disponibles en el mercado, como por ejemplo, el sistema trilobular, sellado con fija-tuercas o similares.
No obstante todo lo anterior, la forma de la cabeza del tornillo, donde se aplicará el elemento de atornillamiento, puede ser de diversas maneras, como, por ejemplo, hexagonal, alien, phillips u otros, siempre que se asegure una aplicación de par de apriete segura no solamente para el operador, sino también para la propia integridad de la herramienta que aplica el par y para el propio tornillo, tanto en la parte de su cabeza como en la rosca.
Al igual que se mencionó para la tuerca, las características dimensionales y materiales del tornillo lo han de hacer adecuado para el par a aplicar y para la aplicación misma, siendo la calidad y características de la rosca las adecuadas.
De la misma manera, para determinar la longitud del tornillo, ha de tenerse en cuenta el diámetro de barrido que presentará el eje intermedio una vez insertado el tornillo en la tuerca que lo aloja. Se ha de reseñar que, como el giro a realizar ha de ser muy limitado, normalmente inferior a una vuelta, y que debido a que solamente se ha de desplazar axialmente la distancia necesaria para el ajuste, que habitualmente es inferior al paso del tornillo, la longitud del mismo puede ser realmente muy corta.
Las ventajas que comportan las mejoras descritas frente al eje intermedio de baja carga de la patente principal n2 200400175, es la de poder combinar un desplazamiento fácil de dicho eje, en la primera parte del montaje de la columna, cuando el tornillo está aflojado, para el montaje del eje con unas características de rigidez torsional e histéresis (gracias al apriete posterior del tornillo que rigidiza el deslizante.
Alternativamente y es otro de los fines de las presentes mejoras, existe la posibilidad de convertir el eje intermedio en un eje deslizante con posibilidad de regulación de la carga de deslizamiento y de la rigidez torsional e histéresis que se lograría mediante el mayor o menor movimiento axial del tornillo consecuencia del mayor o menor ángulo de giro que se aplique durante su par de apriete. Ello será de gran utilidad en el caso de ejes que necesiten un deslizamiento aunque sea de alta carga, como es frecuente en vehículos todo terreno y en columnas con regulación de altura cuyo punto de pivotamiento no coincide con el centro de la junta universal de conexión de a la columna, o, en su defecto cuando esta junta universal se desplace espacialmente debido a los movimientos de regulación.
Por otro lado, su aplicación en un eje intermedio deslizante de perfil triangular permite, gracias a que la fuerza del tornillo se aplica sobre dos caras triangulares opuestas, un perfecto ajuste, que, aunque posible, no es fácil de conseguir con ejes de otras secciones, ya sean estas circulares (estriadas o no) , de perfil doble D, cuadrangulares , y otras, de manera que se evita de manera segura y fiable el juego que suele ser característico de los ejes intermedios.
Igualmente conviene mencionar como otra de las presentes mejoras en esta configuración la ausencia de ruidos causados por los efectos de la resonancia que, siendo originarios en elementos ajenos al sistema de dirección, habitualmente aparecen en el eje intermedio por ser este elemento el más débil en la unión de chasis y carrocería. Con estas mejoras se cambia la rigidez del eje intermedio, modificándose la frecuencia de resonancia del mismo y haciendo inaudibles los ruidos que, de otra manera, aparecerían en el sistema.
En las pruebas de campo efectuadas para comprobar la adaptación de las presentes mejoras a las características medio ambientales y del entorno, señalar su adecuación a todo tipo de temperaturas y condiciones de trabajo, no estando la mejora condicionada por la situación del eje, bien sea esta en el compartimiento motor o en el de pasajeros.
Finalmente es de destacar el excelente comportamiento frente al desgaste, haciendo esta configuración ideal para ejes intermedios sometidos a importantes y exigentes requerimientos de vida y fatiga. La posibilidad de volver a ajustar el tornillo con una sencilla operación de servicio permite convertir el eje intermedio desgastado, y, por lo tanto, con unas características de rigidez y juego angular propias de ese estado, en un eje con características similares, sino iguales a las de un eje intermedio completamente nuevo.
Otros detalles y características se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en las que se hace referencia a los dibujos que a esta memoria se acompañan en las que se muestran las características principales de la invención sin que las mismas deban contreñirse solo a las mismas.
Sigue a continuación una relación numerada de las partes principales de la invención y que se grafían en las figuras anexas a la presente memoria; (10) eje intermedio,
(11) elemento hembra, (12 y 13) junta universal, (14) elemento macho, (15) fleje metálico, (16) jaula de sujeción, (17) compartimentos de la jaula de sujeción, (18) tornillos, (19) tuercas, (20) taladros, (21) aberturas, (22) cara del eje (4), (23) base del tornillo (18), (24) biselado.
La figura n2 1 es una vista frontal en alzado del eje intermedio (10), objeto de las presentes mejoras en el que eje macho (14) se encuentra parcialmente entrado en el eje hembra (11) , en las extremidades de (11-14) las juntas universales (12-13) .
La figura na 2 es una vista girada respecto de la figura na 1 respecto de un eje longitudinal que atraviese longitudinalmente a (10) .
La figura n2 3 es un detalle por "1" según figura na 2.
La figura ns 4 es una vista parcial en alzado del eje intermedio (10) preconizado.
En una de las realizaciones preferidas de las presentes mejoras y tal y como puede verse en las figuras n2 1 y 2, las mejoras preconizadas se centran en la inclusión en el eje hembra (11) del eje intermedio (10) de unas aberturas (21) , en al menos una de sus caras, que permite el montaje de un mecanismo formado por una tuerca (19) y un tornillo (18) , pasando este segundo por un taladro (20) previsto en la tuerca (19) .
En la figura n2 3 se ve el detalle "1" según figura n2 2, que nos muestra como las bases (23) del tornillo
(18) descansan sobre la superficie superior del fleje metálico (15) insertada en la jaula (16) , cuya parte posterior la de (15) está en contacto con el eje macho
(14).
La tuerca (19) se ha diseñado con un pequeño biselado inferior (24) que se apoya en la abertura (21) .
La mayor presión de las bases (23) de los tornillos
(18) sobre el fleje metálico (15) , producirá una mayor o menor fuerza retensora del eje (14) respecto del eje (11), en posición de montaje de la columna de dirección las bases (23) no estarán en contacto con el eje macho (14) y mas concretamente con la superficie de los flejes (15), en función de los valores de carga solicitados en cada caso, se podrá calcular distintos valores a base de conjugar más de dos tornillos (18) , así como variar la magnitud de la superficie de las bases (23), su rugosidad y la distancia entre tornillos (18) en el seno del eje hembra (11), de manera que será posible llegar a valores muy en consonancia con las cargas que cada fabricante de automóvil asigne al fabricante de la columna de dirección.
Así mismo sin necesidad alguna de aplicar el mecanismo a más de una cara (22) del eje macho (14), la fuerza de los tornillos (18) se traslada a los demás flejes metálicos (15) , efecto que se produce como consecuencia del diseño inicial de la sección transversal del eje intermedio triangular.
Descrito suficientemente la presente invención en correspondencia con las figuras anexas fácil es comprender que podrán introducirse en la misma cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes siempre y cuando no se altere la esencia de la invención que queda resumida en la siguientes reivindicaciones .

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S:
Ia - "UNAS MEJORAS INTRODUCIDAS EN EL OBJETO DE LA PATENTE Na 200400175 POR EJE INTERMEDIO DE BAJA CARGA DE DESLIZAMIENTO DE LA COLUMNA DE DIRECCIÓN DE VEHÍCULOS INDUSTRIALES" de los que comprenden un elemento hembra adaptado para alojar por deslizamiento en su interior un elemento macho, y por lo menos un fleje montado entre los mismos el cual presenta una superficie de contacto irregular y que dichos flejes van montados entre el elemento macho y el elemento hembra y en el interior de unos alojamientos de una jaula de sujeción la cual, a su vez se encuentra dispuesta e inmovilizada en la superficie exterior del citado elemento macho, estando la jaula inmovilizada en el exterior del elemento macho mediante unas deformaciones a modo de resaltes en la superficie exterior del mismo, estando situada dicha jaula sobre elemento macho caracterizadas en que los flejes (15) situados en la jaula (16) son presionados por tornillos de seguridad (18) y sus bases (23) que atraviesan el eje hembra (11) por las aberturas (21) previstas en al menos una de las caras- del eje hembra (11) por la función intrínseca que han de desempeñar los ejes intermedios de dirección de vehículos automóviles ha de ser de seguridad y, roscándose o desenroscándose dichos tornillos de unas tuercas de seguridad (19) que descansan por un biselado inferior (24) en dichas aberturas (21) .
2a - "UNAS MEJORAS INTRODUCIDAS EN EL OBJETO DE LA PATENTE Ns 200400175 POR EJE INTERMEDIO DE BAJA CARGA DE DESLIZAMIENTO DE LA COLUMNA DE DIRECCIÓN DE VEHÍCULOS INDUSTRIALES" según la primera reivindicación caracterizadas en que la carga de deslizamiento del eje macho (14) respecto del eje hembra (11) y las características de rigidez e histéresis del eje intermedio (10) está en función del número de tornillos (18) y del apriete que se aplique previstos en el eje (11) . 3 a - "UNAS MEJORAS INTRODUCIDAS EN EL OBJETO DE LA PATENTE Na 200400175 POR EJE INTERMEDIO DE BAJA CARGA DE DESLIZAMIENTO DE LA COLUMNA DE DIRECCIÓN DE VEHÍCULOS INDUSTRIALES" según la primera reivindicación caracterizadas en que la carga de deslizamiento del eje macho (14) respecto del eje hembra (11) y las características de rigidez e histéresis del eje intermedio (10) está en función de la distancia entre tornillos (18) previstos en el eje (11) .
4a - "UNAS MEJORAS INTRODUCIDAS EN EL OBJETO DE LA PATENTE Na 200400175 POR EJE INTERMEDIO DE BAJA CARGA DE DESLIZAMIENTO DE LA COLUMNA DE DIRECCIÓN DE VEHÍCULOS INDUSTRIALES" según la primera reivindicación caracterizadas en que la carga de deslizamiento del eje macho (14) respecto del eje hembra (11) y las características de rigidez e histéresis del eje intermedio (10) está en función de la superficie de la base (23) de los tornillos (18) .
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