Manguito deslizante.

Eje (1) de dirección telescópico con un eje (2) interior y un eje (3) exterior que están dispuestos coaxialmente entre sí y que presentan una sección transversal no circular para la transmisión de par,

estando previsto entre el eje (3) exterior y el eje (2) interior un espacio intermedio, en el que está dispuesto un manguito (5) deslizante de material plástico termoplástico o que contiene un material de este tipo, que presenta una superficie interior y una superficie exterior, caracterizado por que el manguito deslizante se compone de una mezcla que contiene el material PEEK y además los materiales PTFE con un porcentaje en volumen en el intervalo del 7% al 13% y grafito con un porcentaje en volumen en el intervalo del 7% al 13% y fibras de carbono con un porcentaje en volumen del 25% al 35% y por que adicionalmente está dispuesto un lubricante (11) con una viscosidad dinámica en el intervalo de 2000 mPa*s a 4000 mPa*s a una temperatura de 25ºC y en el intervalo de 600 mPa*s a 1200 mPa*s a una temperatura de 80ºC y en el intervalo de 150000 mPa*s a 220000 mPa*s a una temperatura de -20ºC en el contacto deslizante entre el manguito (5) deslizante y el eje (3, 2) exterior y/o interior.

Manguito deslizante.

La presente invención se refiere a un eje de dirección telescópico con un eje interior y un eje exterior que están dispuestos coaxialmente entre sí y que presentan sección transversal no circular para la transmisión de par, estando previsto entre el eje interior y el eje exterior un espacio intermedio en el cual está previsto un manguito deslizante de material plástico termoplástico o que contiene un material de este tipo, que presenta una superficie interior y una superficie exterior.

Se emplean manguitos deslizantes para disminuir el rozamiento y/o para compensar el juego, por ejemplo, entre tubos envolventes que pueden girar o moverse telescópicamente uno con respecto a otro o entre un árbol exterior y un árbol interior de un eje de dirección telescópico.

Los ejes de dirección telescópicos presentan dos partes de árbol coaxiales que tienen una sección transversal no redonda y que pueden desplazarse axialmente, aunque también pueden transmitir un par. Es fundamental en los ejes de dirección la ausencia de juego en la transmisión de par, aunque también un rozamiento lo menor posible. Los ejes de dirección telescópicos se emplean en automóviles entre el mecanismo de dirección y la columna de dirección en general regulable. Compensarán pequeñas variaciones de la distancia entre el mecanismo de dirección y la columna de dirección que se producen, por ejemplo, y debido a cargas dinámicas durante la conducción, por la torsión de la carrocería o por movimientos del mecanismo de dirección en un cojinete de goma y/o permitirán ajustar la longitud del eje de dirección.

El estado de la técnica genérico se muestra en el documento EP916564B1. En él se describe un eje de dirección telescópico con un perfil no redondo de las partes de árbol que interaccionan. Entre ambas partes de árbol se ha previsto un manguito de plástico cuyo objetivo es mejorar las características de deslizamiento de forma duradera. En particular, se debe disminuir la tendencia a que se produzca el llamado efecto de agarre-deslizamiento (“slip-stick”) . Este efecto provoca un pico de fuerza en la dirección axial en caso de pequeños movimientos debido a la diferencia entre el rozamiento estático y dinámico que también deriva en que se genere ruido que no se tolera para las direcciones de los automóviles. Esto no se consigue solucionar forma satisfactoria en los ejes de dirección telescópicos del estado de la técnica.

El documento DE102008049825A1 propone como mejora hacer rugoso el manguito deslizante de forma controlada.

Otros ejes de dirección telescópicos del tipo mencionado al principio se desprenden de los documentos US

5.383.811 A y DE 32 02 669 A1.

En el documento US 5.821.204 A se describe un cojinete axial de un material plástico termoplástico que contiene PEEK, PTFE, fibras de carbono y grafito. Como lubricante sirve un aceite lubricante y el grafito está en forma de grafito expandido y presenta una capacidad de absorción de aceite de 70 a 500 ml/100g.

El documento EP 1 526 296 A2 describe un cuerpo de moldeo tridimensional para esfuerzos de deslizamiento, presentando el material de la capa deslizante PEEK o PPS o PA como componente de plástico de formación de matriz. Adicionalmente están contenidas fibras de carbono y grafito. Se prefiere usar TiO2 a PTFE. No está previsto un lubricante adicional.

El documento EP1840193A2 divulga una unión deslizante en la que se usa un lubricante con viscosidad cinemática en el intervalo de 1500 a 13000 mm2/s a 40ºC. Además se divulga que las superficies de contacto se puedan revestir con una capa de resina sintética.

El documento EP1840399A1 divulga asimismo una unión deslizante para la que se ha previsto un lubricante con una viscosidad dinámica en el intervalo de 10 a 210 mm2/s a 25ºC, conteniendo el lubricante un aditivo antidesgaste por presión. Sobre las áreas de contacto se aplica una capa superficial, por ejemplo, de un politetrafluoroetileno (PTFE) .

Las mejoras propuestas en estos documentos tienen un alto coste, son laboriosas y necesitan etapas de trabajo adicionales en parte y no siempre son duraderas.

Por lo tanto el objetivo de la presente invención es crear un manguito deslizante o un eje de dirección telescópico que presenten propiedades de deslizamiento mejoradas de forma duradera reduciéndose además el coste de fabricación de las piezas individuales.

De acuerdo con la invención, esto se consigue gracias a un eje de dirección de acuerdo con las características de la reivindicación 1.

En las reivindicaciones dependientes se describen perfeccionamientos ventajosos de la invención.

En un eje de dirección telescópico según la invención con un eje interior y un eje exterior, que se disponen coaxialmente entre sí y que están dispuestos de manera que se pueden desplazar uno con respecto a otro y que presentan una sección transversal no circular para la transmisión de par, estando previsto entre el eje exterior y el eje interior un espacio intermedio para alojar el manguito deslizante que se compone de un material plástico termoplástico o que contiene un material de este tipo, que presenta una superficie interior y una superficie exterior, el manguito deslizante está compuesto por una mezcla del material PEEK y además del material PTFE con un porcentaje en volumen en el intervalo del 7% al 13% y adicionalmente el material grafito con un porcentaje en volumen en el intervalo del 7% al 13% y además fibras de carbono con un porcentaje en volumen del 25% al 35%, pudiendo estar contenidos en la mezcla otros materiales. La combinación de los materiales aumenta la durabilidad del manguito deslizante y de la unión deslizante formada de este modo.

El uso de un manguito deslizante según la invención tiene la ventaja de que supone una unión deslizante entre los elementos constructivos que es muy duradera y que reduce permanentemente el efecto de agarre

deslizamiento (“slip-stick”) .

Por PEEK se entenderá el plástico polieteretercetona o un derivado del grupo de las poliariletercetonas. No obstante, es preferible usar polieteretercetona que PEEK. Por PTFE se entenderá, como ya se ha mencionado anteriormente, el politetrafluoroetileno. El concepto de fibra de carbono se conoce también con la denominación “carbon fibre” o fibras de carbono en el estado de la técnica. La adición de al menos uno de estos materiales, PTFE,

grafito y/o fibras de carbono, deriva en una disminución del rozamiento estático manteniendo la vida útil. Para el experto el efecto inesperado consistía en que puede disminuirse igualmente la diferencia entre el rozamiento estático y el rozamiento dinámico.

Ha resultado especialmente ventajoso fabricar el manguito deslizante a partir de una mezcla que contiene material PEEK con un porcentaje en volumen del 10% de PTFE y un porcentaje en volumen del 10% de grafito y un porcentaje en volumen del 30% de fibras de carbono o estando compuesto por todos estos materiales.

De acuerdo con la invención se introduce un lubricante en la pareja de elementos de deslizamiento entre el manguito deslizante y el eje interior y/o el eje exterior. A este respecto ha resultado adecuado un lubricante adecuado con una viscosidad dinámica en el intervalo de 2000 mPa*s a 4000 mPa*s a una temperatura de 25ºC y en el intervalo de 600 mPa*s a 1200 mPa*s a una temperatura de 80ºC y en el intervalo de 150000 mPa*s a 220000 mPa*s a una temperatura de -20ºC en el contacto deslizante entre el manguito deslizante y el eje exterior. La viscosidad dinámica es conceptualmente equivalente al concepto de viscosidad de cizalladura.

Ha resultado especialmente favorable emplear un lubricante con una viscosidad dinámica en el intervalo de 2500 mPa*s a 3500 mPa*s a una temperatura de 25ºC y en el intervalo de 800 mPa*s a 1000 mPa*s a una temperatura de 80ºC y en el intervalo de 190000 mPa*s a 200000 mPa*s a una temperatura de -20ºC.

Se ha puesto de manifiesto de manera totalmente inesperada que un lubricante con una viscosidad dinámica tan baja es adecuado para contribuir a minimizar el salto entre el rozamiento estático y el rozamiento dinámico.

Como lubricante se puede emplear ventajosamente un aceite base de hidrocarburos sintéticos mezclados con un agente espesante (jabón) de un jabón de complejo de calcio. A dicho lubricante se le puede añadir también un lubricante sólido como, por ejemplo, PFTE. Como lubricante se puede emplear también por ejemplo un aceite base de perfluoropoliéter con agente espesante PTFE.

Para mejorar la adherencia del lubricante en la zona del contacto deslizante resulta adecuado... [Seguir leyendo]

1. Eje (1) de dirección telescópico con un eje (2) interior y un eje (3) exterior que están dispuestos coaxialmente entre sí y que presentan una sección transversal no circular para la transmisión de par, estando previsto entre el eje (3) exterior y el eje (2) interior un espacio intermedio, en el que está dispuesto un manguito (5) deslizante de material plástico termoplástico o que contiene un material de este tipo, que presenta una superficie interior y una superficie exterior, caracterizado por que el manguito deslizante se compone de una mezcla que contiene el material PEEK y además los materiales PTFE con un porcentaje en volumen en el intervalo del 7% al 13% y grafito con un porcentaje en volumen en el intervalo del 7% al 13% y fibras de carbono con un porcentaje en volumen del 25% al 35% y por que adicionalmente está dispuesto un lubricante (11) con una viscosidad dinámica en el intervalo de 2000 mPa*s a 4000 mPa*s a una temperatura de 25ºC y en el intervalo de 600 mPa*s a 1200 mPa*s a una temperatura de 80ºC y en el intervalo de 150000 mPa*s a 220000 mPa*s a una temperatura de -20ºC en el contacto deslizante entre el manguito (5) deslizante y el eje (3, 2) exterior y/o interior.

2. Eje de dirección telescópico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el manguito (5) deslizante se fabrica por un procedimiento de moldeo por inyección o de extrusión.

3. Eje de dirección telescópico de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el lubricante (11) presenta una viscosidad dinámica en el intervalo de 2500 mPa*s a 3500 mPa*s a una temperatura de 25ºC y en el intervalo de 800 a 1000 mPa*s a una temperatura de 80ºC y en el intervalo de 190000 mPa*s a 200000 mPa*s a una temperatura de -20ºC.

4. Eje de dirección telescópico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el eje (3) exterior se compone del material acero y presenta una rugosidad Ra en su superficie orientada hacia el manguito en el intervalo de 0, 2 m a 0, 6 m, preferentemente en el entorno de 0, 4 m.

5. Eje de dirección telescópico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el eje (2) interior se compone del material acero y presenta una rugosidad Ra en su superficie orientada hacia el manguito en el intervalo de 0, 2 m a 0, 6 m, preferentemente en el entorno de 0, 4 m.

6. Eje de dirección telescópico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el manguito

(5) deslizante está fijado al eje (2) interior contra un desplazamiento en la dirección axial.

7. Eje de dirección telescópico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el manguito (5) deslizante está fijado al eje (3) exterior contra un desplazamiento en la dirección axial.