Guía de cremallera para una columna de dirección de un automóvil y procedimiento para fabricar ésta mediante moldeo por inyección.

Una guía de cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil que comprende un empujador cilíndrico(1) conectado a una configuración de rosca (3) por medio de un elemento compresible como un amortiguador (2);

y un elemento de sellado en forma de anillo (2g) que sobresale radialmente de un perímetro exterior delelemento empujador, caracterizada porque

el empujador (1) comprende una primera parte cilíndrica hueca (1a), una segunda parte cilíndrica hueca (1b) yuna parte rebajada anular (1c) entre dichas partes cilíndricas (1a, 1b), una cavidad interior (1e), una parte decubierta (1h) que comprende una depresión arqueada transversal (1i) conformada de modo que su superficie escomplementaria a la forma de una parte circunferencial de un árbol de cremallera y, una base abierta rodeadapor un reborde libre (1g) de la primera parte hueca cilíndrica (1a);

la primera parte cilíndrica (1a) y la parte rebajada anular (1c) comprenden ranuras axiales (1d) que se extiendendesde el reborde libre (1g) hasta la segunda parte cilíndrica (1b);

una proyección en forma de tubo (1j) se extiende desde una parte de centro de la depresión arqueada (1i) haciael interior de la cavidad interior (1e);

el amortiguador (2) comprende un cuerpo cilíndrico (2a) que comprende una parte de extremo libre (2b) y unaparte de extremo rebordeada opuesta axialmente a ésta (2c) con una falda periférica (2d) que se extiende desdeésta hacia la parte de extremo libre (2b) de modo que hay un espacio anular (2e) entre la falda (2d) y lasuperficie exterior del cuerpo cilíndrico (2a), un anillo (2g) que rodea la falda periférica (2d) a una distancia desdela falda periférica (2d) y una superficie exterior redondeada y una primera parte hueca axial (2h) que seextienden desde el centro de la parte rebordeada (2c) hacia el interior del cuerpo cilíndrico (2a);

el cuerpo cilíndrico (2a), la falda periférica (2d) y el anillo (2g) están conectados entre sí mediante nervadurasradiales (2f, 2f') ubicadas en posiciones que son complementarias a las ranuras axiales (1d) en la primera partecilíndrica (1a) y la parte rebajada anular (1c) del empujador (1);

el anillo (2g) está conectado a partes (2f') de las nervaduras radiales (2f) que son las más cercanas a dicha partede extremo rebordeada (2c);

el primer hueco axial (2h) está situado y dimensionado para retener la proyección en forma de tubo (1j) delempujador (1);

el empujador (1) se sobremoldea con el amortiguador (2) por inyección de modo que el empujador (1) y elamortiguador (2) están incluidos en un subconjunto (4) en el que la parte de extremo rebordeada (2c) y la faldaperiférica (2d) del amortiguador (2) se ajustan dentro de la cavidad interior (1e) del empujador (1);la parte de extremo rebordeada (2c) del amortiguador (2) está en contacto con la parte de cubierta (1h) delempujador (1) y las nervaduras radiales (2f) del amortiguador (2) están ubicadas respectivamente dentro de laparte rebajada anular (1c) y las ranuras axiales (1d) del empujador (1), y la superficie exterior redondeada delanillo (2g) sobresale de la superficie radial del empujador (1) y mientras que las partes de extremo (2f) de lasnervaduras radiales (2f) están a nivel radialmente con dicha superficie radial de la falda (2d);la configuración de rosca (3) comprende una base cerrada (3a) que tiene una superficie plana y una base abierta(3b), una superficie exterior roscada (3c) y un elemento de sujeción (3h) que emerge de la base cerrada (3a)dimensionado y situado para ajustarse por presión dentro de una segunda parte hueca axial (2j) en el cuerpocilíndrico (2a) del amortiguador (2) de modo que dicha base cerrada (3a) de la configuración de rosca hace topecontra la base abierta (2b) del amortiguador (2).

Guía de cremallera para una columna de dirección de un automóvil y procedimiento para fabricar ésta mediante moldeo por inyección

Campo técnico de la invención

La presente invención se incluye dentro del campo técnico de los componentes de un mecanismo de dirección de un automóvil, en particular, guías de cremallera, y a la fabricación de éstas en la industria automovilística.

Antecedentes de la invención

Una guía de cremallera es una pieza de un mecanismo de dirección que comprende un mecanismo de cremallera y piñón de un automóvil y se usa para forzar el árbol de cremallera contra el piñón. En la actualidad existen dos tipos 10 diferentes del mismo producto, una solución metálica y una solución de plástico. Tanto la solución metálica como la solución de plástico comprenden diferentes piezas, es decir, una configuración de rosca, un empujador, un resorte o un amortiguador, una arandela y una junta tórica. La diferencia entre estas dos soluciones está en los materiales usados. En la solución metálica la configuración de rosca, el empujador y/o el resorte son metálicos mientras que en la solución de plástico todas las piezas son de material de plástico. Debido a la posición y ensamblaje de estos

diferentes componentes de guías de cremallera convencionales, en ambas soluciones, el proceso de fabricación de estas piezas implica de manera desventajosa un aporte de mano de obra alto.

El documento WO 02/088572-A divulga una guía de cremallera para un engranaje de dirección del piñón y de cremallera, que comprende un empujador, un elemento de configuración, un elemento de empuje, que puede ser un resorte de metal o un resorte elastomérico, comprendido entre el empujador y el elemento de configuración, y un

elemento de sellado en forma de anillo, todos ellos son componentes separados.

El documento WO 2005/077637 divulga un dispositivo de moldeo por transferencia para moldeo por inyección y ensamblaje de piezas de plástico en varias etapas de piezas de plástico de una naturaleza no especificada.

Descripción de la invención

La presente invención va dirigida a superar los inconvenientes mencionados anteriormente de la técnica anterior

proporcionando una nueva guía de cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil y un procedimiento para fabricar ésta mediante moldeo por inyección.

La guía de cremallera según la invención comprende un empujador cilíndrico conectado a una configuración de rosca por medio de un elemento compresible como un amortiguador, y un elemento de sellado en forma de anillo que sobresale radialmente de un perímetro exterior del elemento empujador, en la que

el empujador comprende una primera parte cilíndrica hueca, una segunda parte cilíndrica hueca y una parte rebajada anular entre dichas partes cilíndricas, una cavidad interior, una parte de cubierta que comprende una depresión arqueada transversal conformada de modo que su superficie es complementaria a la forma de una parte circunferencial de un árbol de cremallera y una base abierta rodeada por un reborde libre de la primera parte hueca cilíndrica;

la primera parte cilíndrica y la parte rebajada anular comprenden ranuras axiales que se extienden desde el reborde libre hasta la segunda parte cilíndrica;

una proyección en forma de tubo se extiende desde una parte de centro de la depresión arqueada hacia el interior de la cavidad interior;

el amortiguador comprende un cuerpo cilíndrico que comprende una parte de extremo libre y una parte de

extremo rebordeada opuesta axialmente a ésta con una falda periférica que se extiende desde ésta hacia la parte de extremo libre de modo que hay un espacio anular entre la falda y la superficie exterior del cuerpo cilíndrico, un anillo que rodea la falda periférica a una distancia desde la falda periférica y una superficie exterior redondeada y una primera parte hueca axial que se extiende desde el centro de la parte rebordeada hacia el interior del cuerpo cilíndrico;

45 el cuerpo cilíndrico, la falda periférica y el anillo están conectados entre sí mediante nervaduras radiales ubicadas en posiciones que son complementarias a las ranuras axiales en la primera parte cilíndrica y la parte rebajada anular del empujador;

el anillo está conectado a partes de las nervaduras radiales que son las más cercanas a dicha parte de extremo rebordeada;

50 el primer hueco axial está situado y dimensionado para retener la proyección en forma de tubo del empujador;

el empujador se sobremoldea con el amortiguador por inyección, de modo que el empujador y el amortiguador están incluidos en un subconjunto en el que la parte de extremo rebordeada y la falda periférica del amortiguador se ajustan dentro de la cavidad interior del empujador; la parte de extremo rebordeada del amortiguador está en contacto con la parte de cubierta del empujador y el escalón radial del amortiguador hace tope contra la parte escalonada anular en la cavidad interior del empujador y el anillo y las nervaduras radiales

del amortiguador están ubicados respectivamente dentro de la parte rebajada anular y las ranuras axiales del empujador y la superficie exterior redondeada del anillo sobresale de la superficie radial del empujador y mientras que las partes de extremo de las nervaduras radiales están a nivel radialmente con dicha superficie radial de la falda;

la configuración de rosca comprende una base cerrada que tiene una superficie plana y una base abierta, una

superficie exterior roscada y un elemento de sujeción que emerge de la base cerrada y que puede estar compuesto por una pluralidad de alas flexibles de manera elástica axialmente sobresalientes que tienen partes de cabezas en forma de gancho, dimensionado y situado para ajustarse por presión dentro de una segunda parte hueca axial en el cuerpo cilíndrico del amortiguador, de modo que dicha base cerrada de la configuración de rosca hace tope contra la base abierta del amortiguador.

Según la invención, la proyección en forma de tubo puede tener un paso interior axial y, dentro de la primera parte hueca axial, puede haber un saliente axial que se extiende desde la parte inferior de la primera parte hueca axial hacia la parte rebordeada de modo que haya una cámara anular axial alrededor del saliente axial. Mediante esta disposición la proyección en forma de tubo del empujador se ajusta dentro de dicha cámara anular y dicho saliente axial se ajusta dentro del paso interior axial de la proyección.

La cavidad interior en el empujador puede tener una forma ligeramente troncocónica y comprender una parte escalonada anular interior y la falda tiene una superficie radial conformada de manera complementaria que comprende un escalón radial dimensionado y situado de manera complementaria a la parte escalonada anular en la cavidad interior del empujador, de modo que la falda tiene un diámetro exterior que aumenta hacia la rosca de configuración.

La guía de cremallera puede comprender además topes que emergen axialmente de secciones diametralmente opuestas de la parte de extremo de brida del amortiguador. Los topes se ajustan en muescas periféricas previstas en partes laterales opuestas de la superficie interior de la parte de cubierta del empujador.

El amortiguador que tiene la estructura según se describió anteriormente en el presente documento, por un lado, debe tener las propiedades funcionales para sustituir las funciones de la arandela, de la junta tórica de sellado y del 30 resorte o el amortiguador de una guía de cremallera convencional, es decir, debe ser lo bastante rígido para forzar de manera eficaz el empujador contra el árbol de cremallera contra el piñón y lo bastante elástico para garantizar el sellado. Además, deber poder retener el elemento de sujeción en su segunda parte hueca. Por otro lado, el amortiguador debe estar realizado de material que pueda sobremoldearse mediante moldeo por inyección sobre el empujador. Materiales adecuados que garantizan estas propiedades mecánicas son, por ejemplo, siliconas o 35 poliuretanos termoplásticos (TPU) que son una clase de plásticos conocidos por tener muchas propiedades útiles, que incluyen elasticidad, transparencia y resistencia al aceite, la grasa y la abrasión y que técnicamente son elastómeros... [Seguir leyendo]

1. Una guía de cremallera para un mecanismo de dirección de un automóvil que comprende un empujador cilíndrico

(1) conectado a una configuración de rosca (3) por medio de un elemento compresible como un amortiguador (2) ;

y un elemento de sellado en forma de anillo (2g) que sobresale radialmente de un perímetro exterior del 5 elemento empujador, caracterizada porque

el empujador (1) comprende una primera parte cilíndrica hueca (1a) , una segunda parte cilíndrica hueca (1b) y una parte rebajada anular (1c) entre dichas partes cilíndricas (1a, 1b) , una cavidad interior (1e) , una parte de cubierta (1h) que comprende una depresión arqueada transversal (1i) conformada de modo que su superficie es complementaria a la forma de una parte circunferencial de un árbol de cremallera y, una base abierta rodeada

por un reborde libre (1g) de la primera parte hueca cilíndrica (1a) ;

la primera parte cilíndrica (1a) y la parte rebajada anular (1c) comprenden ranuras axiales (1d) que se extienden desde el reborde libre (1g) hasta la segunda parte cilíndrica (1b) ;

una proyección en forma de tubo (1j) se extiende desde una parte de centro de la depresión arqueada (1i) hacia el interior de la cavidad interior (1e) ;

el amortiguador (2) comprende un cuerpo cilíndrico (2a) que comprende una parte de extremo libre (2b) y una parte de extremo rebordeada opuesta axialmente a ésta (2c) con una falda periférica (2d) que se extiende desde ésta hacia la parte de extremo libre (2b) de modo que hay un espacio anular (2e) entre la falda (2d) y la superficie exterior del cuerpo cilíndrico (2a) , un anillo (2g) que rodea la falda periférica (2d) a una distancia desde la falda periférica (2d) y una superficie exterior redondeada y una primera parte hueca axial (2h) que se

extienden desde el centro de la parte rebordeada (2c) hacia el interior del cuerpo cilíndrico (2a) ;

el cuerpo cilíndrico (2a) , la falda periférica (2d) y el anillo (2g) están conectados entre sí mediante nervaduras radiales (2f, 2f’) ubicadas en posiciones que son complementarias a las ranuras axiales (1d) en la primera parte cilíndrica (1a) y la parte rebajada anular (1c) del empujador (1) ;

el anillo (2g) está conectado a partes (2f’) de las nervaduras radiales (2f) que son las más cercanas a dicha parte 25 de extremo rebordeada (2c) ;

el primer hueco axial (2h) está situado y dimensionado para retener la proyección en forma de tubo (1j) del empujador (1) ;

el empujador (1) se sobremoldea con el amortiguador (2) por inyección de modo que el empujador (1) y el amortiguador (2) están incluidos en un subconjunto (4) en el que la parte de extremo rebordeada (2c) y la falda

periférica (2d) del amortiguador (2) se ajustan dentro de la cavidad interior (1e) del empujador (1) ;

la parte de extremo rebordeada (2c) del amortiguador (2) está en contacto con la parte de cubierta (1h) del empujador (1) y las nervaduras radiales (2f) del amortiguador (2) están ubicadas respectivamente dentro de la parte rebajada anular (1c) y las ranuras axiales (1d) del empujador (1) , y la superficie exterior redondeada del anillo (2g) sobresale de la superficie radial del empujador (1) y mientras que las partes de extremo (2f) de las

nervaduras radiales (2f) están a nivel radialmente con dicha superficie radial de la falda (2d) ;

la configuración de rosca (3) comprende una base cerrada (3a) que tiene una superficie plana y una base abierta (3b) , una superficie exterior roscada (3c) y un elemento de sujeción (3h) que emerge de la base cerrada (3a) dimensionado y situado para ajustarse por presión dentro de una segunda parte hueca axial (2j) en el cuerpo cilíndrico (2a) del amortiguador (2) de modo que dicha base cerrada (3a) de la configuración de rosca hace tope

contra la base abierta (2b) del amortiguador (2) .

2. Una guía de cremallera según la reivindicación 1, caracterizada porque la proyección en forma de tubo (1i) tiene un paso interior axial (1k) y porque dentro de la primera parte hueca axial (2h) hay un saliente axial (2i) que se extiende desde la parte inferior de la primera parte hueca axial (2h) hacia la parte rebordeada (2c) de modo que hay una cámara anular axial alrededor del saliente axial (2i) y porque la proyección en forma de tubo (1j) del

45 empujador (1) se ajusta dentro de dicha cámara anular y dicho saliente axial (2i) se ajusta dentro del paso interior axial (1k) de la proyección (1j) .

3. Una guía de cremallera, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la cavidad interior (1e) en el empujador (1) tiene una forma ligeramente troncocónica y comprende una parte escalonada anular interior (1f) y porque la falda (2d) tiene una superficie radial conformada de manera complementaria que comprende un

50 escalón radial (21) dimensionado y situado de manera complementaria a la parte escalonada anular (1f) en la cavidad interior (1e) del empujador (1) , de modo que la falda (2d) tiene un diámetro exterior que aumenta hacia la rosca de configuración (3) .

4. Una guía de cremallera según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque comprende topes (2k) que emergen axialmente de secciones diametralmente opuestas de la parte de extremo de brida (2c) del

amortiguador (2) , ajustándose los topes (2k) en muescas periféricas (1l) previstas en partes laterales opuestas de la superficie interior de la parte de cubierta (1h) del empujador (1) .

5. Una guía de cremallera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento

de sujeción (3h) comprende una pluralidad de alas flexibles de manera elástica axialmente sobresalientes (3h’) 5 que tienen partes de cabezas en forma de gancho.

6. Una guía de cremallera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el amortiguador (2) está realizado de un material inyectable elástico de manera flexible.

7. Una guía de cremallera según la reivindicación 6, caracterizada porque el material inyectable elástico de

manera flexible se selecciona de siliconas, poliuretanos termoplásticos, vulcanizado termoplástico y 10 combinaciones de éstos.

8. Un procedimiento para realizar guías de cremallera que tienen la estructura de la guía de cremallera según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende moldear por inyección el empujador (1) en un molde que comprende un lado de eyección (5) y un lado de inyección (6) , el amortiguador (2) y la configuración de rosca (3) y ensamblar el empujador (1) , el amortiguador (2) y la configuración de rosca (3) , caracterizado

porque comprende

una primera etapa en la que el molde se cierra de modo que una primera cavidad de moldeo de lado de eyección (5A) se cierra contra una primera cavidad de moldeo de lado de inyección (6A) , una segunda cavidad de moldeo de lado de eyección (5B) se cierra contra una segunda cavidad de moldeo de lado de inyección (6B) y una tercera cavidad de moldeo de lado de eyección (5c) se cierra contra una tercera cavidad de moldeo de lado de

inyección (6C) ,

una segunda etapa en la que, en el molde cerrado, simultáneamente un empujador (1) mantenido en una primera cavidad de moldeo de lado de eyección (5A) se sobremoldea en dichas primeras cavidades de moldeo (5A, 6A) de modo que se forma un subconjunto (4) que comprende el empujador (1) y un amortiguador (2) , un empujador (1’) adicional se moldea en dichas segundas cavidades (5B, 6B) , y una configuración de rosca (3) se moldea en

las terceras cavidades de moldeo (5C, 6C) ;

una tercera etapa en la que el molde se abre de modo que el subconjunto (4) , el empujador (1’) adicional y la configuración de rosca (3) permanecen mantenidos respectivamente en dichas primera, segunda y tercera cavidades de moldeo de lado de eyección (5A, 5B, 5C) ;

una cuarta etapa en la que la configuración de rosca (3) se extrae de la tercera cavidad de moldeo de lado de

eyección (5C) y a continuación se ensambla en el amortiguador (2) de dicho subconjunto (4) de modo que se produce una guía de cremallera terminada;

una quinta etapa en la que la guía de cremallera terminada se extrae del molde abierto;

una sexta etapa en la que un elemento de inserción giratorio (5a) que lleva el empujador (1’) adicional se empuja hacia el lado de inyección (6) y se hace girar de modo que dicho empujador (1’) adicional queda enfrentado con

la primera cavidad de moldeo de lado de inyección (6A) ;

una séptima etapa en la que el elemento de inserción giratorio (5a) se retrae hacia el interior del lado de eyección (5) ;

una octava etapa en la que el molde se cierra de nuevo, y simultáneamente el empujador (1’) adicional se sobremoldea en dichas primeras cavidades de moldeo (5A, 6A) de modo que se forma un subconjunto adicional

que comprende el empujador (1’) y el amortiguador (2’) , un empujador (1”) adicional más se moldea en dichas segundas cavidades de moldeo (5B, 6B) , y una configuración de rosca (3’) adicional se moldea en dichas terceras cavidades de moldeo (5C, 6C) ; llevar a cabo secuencias de etapas que son análogas a la tercera, cuarta, quinta, sexta, séptima y octava etapas tantas veces como sea necesario para realizar la cantidad deseada de guías de cremallera.