Horquillas de dirección.

Una horquilla (140) de dirección que comprende:

un cuerpo cilíndrico hueco formado a partir de una hoja laminada de metal y polímero,

incluyendo el cuerpo cilíndrico hueco una parte superior que tiene una indentación arqueada para recibir un eje (122) de cremallera de dirección, donde la indentación arqueada incluye una superficie (524) de contacto que comprende una capa de polímero y una parte inferior abierta; y un soporte (528) de resorte dispuesto en la parte inferior abierta del cuerpo cilíndrico hueco, donde el soporte (528) de resorte incluye una indentación (544) circular configurada para soportar y retener un resorte (160) para suministrar una fuerza de empuje a la horquilla (140) y un saliente (546) que sobresale hacia arriba en la indentación (544) circular para centrar el resorte dentro de la indentación (544) circular; caracterizado por que la horquilla (140) de dirección además comprende

una pluralidad de puntos de soldadura (542a, 542b) que fijan el soporte (528) de resorte al cuerpo cilíndrico hueco, donde la capa de polímero sobre la superficie (524) de contacto contiene uno o más materiales de relleno elegidos de entre un poliéster aromático y grafito.

Horquillas de dirección Campo de la invención La invención se refiere a apoyos, y en particular a apoyos y unidades de apoyo de la horquilla de dirección.

Descripción de la técnica relacionada Muchos vehículos utilizan un engranaje motor de piñón y cremallera para transmitir el movimiento desde el volante a las ruedas que giran en la carretera. En estos sistemas, el volante está conectado a un engranaje de piñón que incluye unos dientes de engranaje que engranan con unos dientes de un eje de cremallera. A medida que gira el engranaje de piñón, el movimiento se convierte en un movimiento lineal del eje de cremallera que está conectado a unas barras de acoplamiento. Las barras de acoplamiento hacen entonces girar las ruedas para provocar que el vehículo gire. Para asegurar un engrane adecuado entre el piñón y el eje de cremallera puede utilizarse una unidad de horquilla de dirección para proporcionar una fuerza de empuje que fuerce la unión del eje contra el engranaje de piñón. La horquilla también puede recibir el nombre de "unidad de horquilla", "horquilla deslizante", o "núcleo". El eje de cremallera (típicamente de acero) desliza a lo largo de la horquilla cuando se hace girar el engranaje de piñón. La fricción entre el eje y la horquilla se puede minimizar utilizando un apoyo de baja fricción en la superficie de contacto de la horquilla. Otros métodos para reducir la fricción incluyen el uso de elementos rotatorios (bolas) y la adición de lubricantes tales como grasa. Estos sistemas de dirección pueden ser mecánicos, hidráulicos o eléctricos. El documento JP 2003 117623 A hace referencia a una guía de cremallera que comprende un miembro similar a una placa que tiene una capa metálica de soporte, una capa metálica porosa sinterizada cocida en un lado de la capa de soporte y una capa de resina sintética auto lubricante que está parcialmente impregnada en la capa metálica porosa sinterizada y que cubre la capa metálica porosa sinterizada, un cuerpo de guía de cremallera hueco que está formado con la capa de resina sintética en el exterior, y un cuerpo de refuerzo que está separado del cuerpo de guía de cremallera para reforzar el cuerpo de guía de cremallera.

Descripción En este documento se describe una horquilla de dirección que puede ser útiles en aplicaciones tales como unidades de dirección de cremallera y piñón. La horquilla de dirección es hueca y puede incluir una ranura circular diseñada para complementar y soportar un eje de cremallera de dirección. La ranura incluye un recubrimiento de baja fricción formado a partir de un polímero. La horquilla también incluye un soporte de resorte construido y dispuesto para alojar un resorte que proporciona una fuerza de empuje al apoyo de la horquilla de dirección.

En un aspecto, se proporciona una horquilla de dirección según se define en la reivindicación 1, la horquilla de dirección comprende un cilindro hueco que incluye un primer extremo y un segundo extremo, definiendo el primer extremo al menos uno de entre: un entrante arqueado para recibir un eje de cremallera de dirección donde el entrante arqueado incluye una superficie de contacto que comprende una capa de polímero de baja fricción; y un soporte de resorte construido y dispuesto para soportar y retener un resorte para aplicar una fuerza de empuje a la horquilla.

Breve descripción de los dibujos En los dibujos, La FIG. 1 es un diagrama de despiece de un sistema de dirección de cremallera y piñón;

La FIG. 2 es una vista de sección de una porción de un sistema de dirección de cremallera y piñón;

La FIG. 3A es una vista en perspectiva de una realización de una horquilla de dirección estirada;

La FIG. 3B es una vista en perspectiva de un paso en la fabricación de una realización de una horquilla de dirección estirada;

La FIG. 3C es una vista en perspectiva de otro paso en la fabricación de la realización mostrada en la FIG. 3B;

La FIG. 3D es una realización relacionada con la realización de la FIG. 3A;

La FIG. 4 es una vista en perspectiva de otra realización de una horquilla de dirección;

La FIG. 4B es una realización similar a la mostrada en la FIG. 4A.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva de otra realización de una horquilla de dirección;

Las FIGS. 6A y 6B proporcionan una vista en perspectiva de otra realización de una horquilla de dirección;

La FIG. 7 proporciona resultados gráficos de pruebas para varias realizaciones de horquillas de dirección; y

La FIG. 8 es un gráfico de barras que muestra datos del Coeficiente de Fricción para varias realizaciones.

Descripción detallada En un aspecto se describen una horquilla de dirección de acuerdo con la reivindicación 1 y una unidad de horquilla de dirección de acuerdo con la reivindicación 6 donde la superficie de contacto del apoyo de la horquilla presenta una fricción reducida que permite una mayor fuerza de empuje contra el eje de cremallera. Esta fuerza de empuje aumentada puede dar como resultado una reducción del ruido y la vibración de la columna de dirección. Niveles de fricción más bajos también pueden permitir el uso de niveles de asistencia más bajos que permitan el uso de motores eléctricos o bombas hidráulicas alimentadas eléctricamente. En muchos casos, puede ser importante tener coeficientes de fricción sustancialmente bajos y consistentes a lo largo de toda la vida útil del apoyo de horquilla y la unidad de horquilla.

En otro aspecto, se puede conseguir la reducción del ruido y la vibración de un sistema de dirección mediante el uso de una unidad de horquilla sustancialmente hueca. Cuando se compara con unidades de horquilla obtenidas por fundición, mecanizadas o moldeadas por inyección, una horquilla sustancialmente hueca puede reducir la vibración. Se pueden producir horquillas huecas ("latas") formando la lata a partir de una lámina o estirando una lámina de material en una matriz en uno o más pasos. El material de la lámina puede ser un material laminado hecho de metal y polímero. Una "horquilla hueca" es una horquilla que es sustancialmente hueca en lugar de sólida a través de todo el cuerpo de la horquilla. La horquilla hueca tiene una indentación interior que puede estar vacía o puede ser rellenada con otro material. En varias realizaciones el apoyo se puede utilizar con o sin grasa.

En la FIG. 1 se muestra una vista de despiece de una unidad 10 de dirección típica. El engranaje 110 de piñón helicoidal está acoplado con los dientes de un eje de cremallera (no mostrado en la FIG. 1) . La unidad 120 de horquilla está insertada en la carcasa 130 del piñón y proporciona una fuerza de empuje que provoca que el eje de cremallera mantenga un engrane adecuado con el engranaje 110 de piñón. El sistema está lubricado típicamente con grasa tal como grasa de litio. La FIG. 2 proporciona una vista de sección de una porción del mecanismo de dirección de la FIG. 1. El engranaje 110 de piñón se acopla a un eje 122 de cremallera que mantiene el contacto mecánico con la ayuda de la horquilla 140 de dirección. La horquilla 140 de dirección es presionada contra el engranaje 110 de piñón mediante el resorte 160. El resorte 160 es comprimido y retenido por la tapa 166 roscada. La junta 162 tórica se asienta en un canal que rodea la horquilla 140. La junta tórica también puede asentarse en una ranura que rodea la superficie interior de la carcasa 130. Cuando un operario gira el volante del vehículo, el engranaje 110 de piñón rota provocando que el eje 122 de cremallera deslice bien entrando o saliendo de la página según se ha configurado en la FIG. 2. El eje 122 de cremallera desliza contra una horquilla 140 estacionaria que mantiene una fuerza de empuje que mantiene el engranaje y el eje engranados uno al otro. Una fuerza de empuje mayor puede ayudar a conseguir un mecanismo de dirección menos ruidoso, aunque si se aplica una fuerza mayor mediante el resorte 160 se producirá una mayor fricción y por consiguiente un mayor desgaste entre la horquilla 140 y el eje 122 de cremallera.

Las horquillas de dirección existentes están típicamente hechas a partir de fundición de metal o moldeo por inyección de plástico al que se añade un recubrimiento de baja fricción. Se ha descubierto que estos materiales sólidos pueden transmitir la vibración y el ruido, lo que da como resultado unas vibraciones indeseables en el mecanismo de dirección. Este ruido y vibración del sistema pueden empeorar a medida que la horquilla envejece y se detecta típicamente por las "sensaciones de la conducción" al volante. Las horquillas descritas en este documento utilizan un diseño de cuerpo hueco que sorprendentemente da como resultado una reducción en la transmisión... [Seguir leyendo]

1. Una horquilla (140) de dirección que comprende:

un cuerpo cilíndrico hueco formado a partir de una hoja laminada de metal y polímero, incluyendo el cuerpo cilíndrico hueco una parte superior que tiene una indentación arqueada para recibir un eje (122) de cremallera de dirección, donde la indentación arqueada incluye una superficie (524) de contacto que comprende una capa de polímero y una parte inferior abierta; y un soporte (528) de resorte dispuesto en la parte inferior abierta del cuerpo cilíndrico hueco, donde el soporte (528) de resorte incluye una indentación (544) circular configurada para soportar y retener un resorte (160) para suministrar una fuerza de empuje a la horquilla (140) y un saliente (546) que sobresale hacia arriba en la indentación (544) circular para centrar el resorte dentro de la indentación (544) circular; caracterizado por que la horquilla (140) de dirección además comprende una pluralidad de puntos de soldadura (542a, 542b) que fijan el soporte (528) de resorte al cuerpo cilíndrico hueco, donde la capa de polímero sobre la superficie (524) de contacto contiene uno o más materiales de relleno elegidos de entre un poliéster aromático y grafito.

2. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 1 donde la horquilla (140) incluye una pared cilíndrica que tiene una superficie interior y una superficie exterior, incluyendo la superficie exterior de la pared cilíndrica una capa de polímero.

3. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 1 o 2 donde la superficie (524) de contacto además comprende una pantalla de malla de bronce situada en o adyacente a la capa de polímero.

4. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 1 o 2, donde la capa de polímero comprende una resina de fluoropolímero o acetal.

5. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 1 o 2, donde la capa de polímero tiene un grosor nominal mayor o igual a 100 m.

6. Una unidad que comprende una carcasa, un resorte (160) y la horquilla (140) de dirección de la reivindicación 1 o

2.

7. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 1 donde la indentación arqueada es una ranura dimensionada para soportar un eje (122) de cremallera de dirección, comprendiendo la superficie expuesta de la ranura una capa de polímero donde la superficie de la ranura incluye una porción central y dos porciones laterales de borde, estando construida y dispuesta la ranura para soportar un eje (122) de cremallera de dirección con una fuerza equivalente por área en la porción central y en las dos porciones laterales de borde.

8. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 7, donde la superficie de ranura está texturizada con picos y valles y la altura de pico es al menos de 10 m de media.

9. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 7, donde la superficie de la ranura está texturizada con picos y valles donde la altura de pico es de al menos 50 m de media.

10. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 7, 8 o 9, donde la superficie está esencialmente libre de plomo.

11. La horquilla (140) de dirección de la reivindicación 7, 8 o 9, donde la ranura está construida y dispuesta para soportar y contactar un eje (122) de cremallera de dirección sustancialmente por toda la superficie de la ranura.