ES2236156T3 - Modulo de corredera a bolas y conjunto correspondiente. - Google Patents
Modulo de corredera a bolas y conjunto correspondiente.Info
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Abstract
Módulo de corredera lineal por bolas para la transmisión de una fuerza de arrastre principal entre dos piezas (4, 6) sin juego relativo y un deslizamiento lineal de las dos piezas (4, 6) entre sí, perpendicular a la fuerza de arrastre, del tipo que comprende: - una hilera de bolas (36) dispuesta siguiendo la dirección de deslizamiento lineal, y - una jaula de bolas (38) que mantiene las bolas (36) a una distancia predeterminada entre sí, - una base de rodamiento (28) de las bolas (36), extendiéndose esta base (28) siguiendo la dirección de deslizamiento y siendo sensiblemente más larga que la hilera de bolas (36); - una caja (14; 60; 80) que rodea sensiblemente a la base de rodamiento (28) y que coopera con partes laterales de retención de la jaula, y - unos primeros medios de resorte (26; 62; 64; 76; 82) comprimidos, por lo menos en curso de utilización, entre la caja (14; 60; 80) y el lado de la base de rodamiento (28) opuesto a las bolas (36).
Description
Módulo de corredera a bolas y conjunto
correspondiente.
La presente invención se refiere a un módulo de
corredera lineal por bolas, para la transmisión de una fuerza de
arrastre principal entre dos piezas sin juego u holgura relativo y
un deslizamiento lineal de las dos piezas la una respecto a la otra,
perpendicular a la fuerza de arrastre, del tipo que comprende una
hilera de bolas dispuestas siguiendo la dirección de deslizamiento
lineal, y una jaula de bolas que mantiene las bolas a una distancia
predeterminada entre sí.
Se aplica en particular la invención a las
columnas de dirección para vehículos automóviles.
Se conocen en el estado actual de la técnica unas
columnas de dirección para vehículos automóviles que comprenden unos
dispositivos de filtración de choques axiales. Estos dispositivos
disminuyen las vibraciones y amortiguan los choques transmitidos de
las ruedas al volante.
Las columnas de dirección conocidas de este
género comprenden generalmente una media columna macho encajada
parcialmente en una media columna hembra.
Una primera solución conocida comprende unas
acanaladuras dispuestas en la circunferencia exterior/interior de
los medios ejes macho/hembra en el emplazamiento de la
superposición. Se inyecta materia termoplástica en el espacio
presente entre los dos medios ejes.
Esta solución presenta el inconveniente de una
formación de holgura entre ambas piezas debido a la débil
resistencia mecánica de la materia termoplástica.
Una segunda solución conocida comprende unas
ranuras axiales perfiladas dispuestas frente por frente en la
superficie exterior/interior de los medios ejes macho/hembra. Las
ranuras forman pistas de rodamiento para unas hileras de bolas
dispuestas en cada par de ranuras. Habiéndose previsto por lo menos
dos pares de pistas, el par de rotación del eje es transmitido por
las bolas, mientras que queda permitido un deslizamiento
longitudinal de los dos medios ejes entre sí.
Esta solución presenta un coste elevado de
fabricación y de montaje debido a las numerosas piezas que deben
montarse y a las bajas tolerancias de fabricación necesarias.
El documento
EP-A-1065 397 (citado según el
artículo 54(3)) muestra otro módulo de corredera lineal de
bolas.
La invención tiene por objeto paliar estos
inconvenientes y proponer una guía lineal entre dos piezas que
impide una transmisión de choques, que sea poco costosa y fácil de
montar.
A este efecto, la invención tiene por objeto un
módulo del tipo citado, que comprende además:
- una base de rodamiento de las bolas, base que
se extiende en la dirección del deslizamiento, siendo sensiblemente
más larga que la hilera de bolas;
- una caja que rodea sensiblemente la base de
rodamiento y que coopera con unas partes laterales del cojinete de
rodamiento, y
- unos primeros medios de resorte comprimidos,
por lo menos en curso de utilización, entre la jaula y el lado de la
base de rodamiento opuesto a las bolas.
Las formas particulares de realización de la
invención pueden comprender una o varias de las características
siguientes:
- el módulo comprende además unos segundos medios
de resorte dispuestos entre cada borde lateral de la base de
rodamiento y la caja;
- los medios de resorte comprenden un órgano
hecho con material plástico elástico;
- los medios de resorte comprenden un órgano de
acero de resorte;
- la caja está hecha con chapa de acero de
resorte, y los medios de resorte comprenden unas partes de la caja
deformadas hacia la base de rodamiento;
- las partes deformadas son unos resaltos o unas
lengüetas plegadas;
- la base de rodamiento es un órgano
monobloque;
- la base de rodamiento está constituida por dos
órganos separados por una ranura longitudinal media de la base;
- la caja comprende, en por lo menos un extremo,
unos medios de tope que bloquean longitudinalmente la base de
rodamiento con respecto a la caja;
- la caja comprende unos medios de tope de la
hilera de bolas o de la jaula de bolas;
- los medios de tope están constituidos por
cuando menos una lengüeta plegada de la caja, que cubre un extremo
de la base de rodamiento y la hilera de bolas en la dirección
longitudinal; y
- la base de rodamiento define dos líneas
longitudinales de contacto con las bolas, simétricas respecto a un
plano medio de la base de rodamiento.
Tiene igualmente por objeto la invención un
conjunto que comprende un eje y un manguito, encajando el eje en el
manguito, caracterizado porque el eje o el manguito comprende por lo
menos dos y particularmente tres cavidades repartidas
circunferencialmente, en cada una de las cuales queda recibido por
lo menos un módulo según definido más arriba, y el otro elemento, ya
sea el eje, ya sea el manguito, presenta un número correspondiente
de ranuras de rodamiento para las bolas.
Según formas particulares de realización, el
conjunto puede comprender una o varias de las características
siguientes:
- cada ranura define dos líneas longitudinales de
contacto con las bolas del módulo asociado o de cada módulo
asociado, simétricas con respecto a un plano medio de la ranura;
y
- el conjunto constituye un conjunto de columna
de dirección para vehículo automóvil.
Se comprenderá mejor la invención por la lectura
de la descripción que sigue, dada únicamente a titulo de ejemplo y
hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en corte transversal
de una columna de dirección que comprende tres módulos de corredera
según una primera forma de realización de la invención;
- la figura 2 es una vista en corte longitudinal
de un módulo de la figura 1 a mayor escala, siguiendo la línea
II-II de la figura 1;
- la figura 3 es una vista en corte transversal
de una variante de un módulo de la figura 1, a mayor escala;
- la figura 4 es una vista en corte siguiendo la
línea IV-IV de la figura 3;
- la figura 5 es una vista en corte transversal
de una segunda variante de un módulo de corredera por bolas según la
primera forma de realización de la invención;
- la figura 6 es una vista en corte según la
línea VI-VI de la figura 5;
- la figura 7 es una vista en corte transversal
de una columna de dirección que comprende dos módulos de corredera
según una segunda forma de realización de la invención;
- la figura 8 es una vista en corte transversal
de una variante del módulo de la figura 7, a mayor escala.
En la figura 1 se ha representado un conjunto de
junta de traslación para columna de dirección designado con la
referencia general 2.
El conjunto 2 comprende un medio eje hembra 4,
aquí bajo la forma de un manguito, y un medio eje macho 6 encajado
en el medio eje hembra 4 y unido a un volante de dirección (no
representado). Los dos medios ejes 4, 6 tienen un eje geométrico 8
común perpendicular al plano de la figura 1.
Los dos medios ejes 4, 6 están unidos entre sí en
disposición deslizante siguiendo el eje geométrico 8. Además, son
solidarios en rotación sobre este eje geométrico 8.
La relación entre los dos medios ejes 4, 6 tiene
lugar por tres módulos 10 de corredera por bolas interpuestos entre
los dos medios ejes 4, 6 y repartidos regularmente sobre la
circunferencia del medio eje macho 6. Cada módulo 10 queda recibido
en una cavidad 12 dispuesta en el medio eje macho 6, y se extiende
paralelamente a su eje geométrico 8.
Cada módulo 10 (véase figura 2) comprende una
caja 14 de chapa de forma alargada, sensiblemente paralelepipédica y
que tiene un lado cerrado 16 de fondo que se aplica contra el fondo
de la cavidad 12 correspondiente del medio eje macho 6, teniendo
esta cavidad por lo menos la misma longitud que la caja 14.
La caja queda inmovilizada axialmente por ajuste
de dicha caja 14 dentro de la cavidad 12, y ello ya sea por ajuste
forzado, ya sea por unos topes mecánicos.
Sobre el lado opuesto al lado cerrado 16, cada
caja 14 presenta un lado abierto 18 hacia el medio eje hembra 4.
La caja 14 está fabricada a partir de una placa
sensiblemente cruciforme cuyas cuatro alas quedan plegadas en 90º a
fin de formar unas paredes laterales 20 y frontales 22. Además, los
extremos superiores de las alas longitudinales quedan abatidos hacia
el interior de la caja y forman unas lengüetas de retención 24. Las
paredes frontales 22 forman unos medios de retención y de tope
longitudinales (véase a continuación).
Hay un bloque de resorte 26 hecho con materia
elastomérica o análoga dispuesto sobre el fondo de la caja 14,
cubriéndolo y se aplica contra las paredes laterales 20 de la
caja.
Se ha colocado una base de rodamiento 28 sobre el
bloque de resorte 26 y la misma se extiende en la dirección
longitudinal de la caja 14. Presenta sensiblemente la misma longitud
que la caja 14. La base de rodamiento 28 está constituida por dos
medias bases 30A, 30B separadas por una ranura longitudinal
media.
La parte media de cada media base 30A, 30B
dirigida hacia el lado abierto de la caja 14 comprende un perfil de
rodamiento inclinado en forma de V redondeada, y forma una pista de
rodamiento 34 para una hilera de bolas 36. El perfil de rodamiento
presenta una forma tal que cada bola 36 tiene un punto de contacto
con cada pista de rodamiento 34, a un lado y otro de la ranura
media, con el fin de asegurar una buena estabilidad lateral.
Las bolas 36 se mantienen espaciadas entre sí por
una jaula 38, fabricada por ejemplo con chapa o con materia plástica
reforzada por fibras. El conjunto de las bolas y de la jaula de
rodamiento es acusadamente más corto que la caja 14 (figura 2). En
consecuencia, la jaula 38 puede desplazarse linealmente entre dos
posiciones de extremos en las cuales topa contra las paredes de los
extremos 22 de la caja 14.
La jaula 38 comprende unas alas laterales 40
acodadas, en forma de S en corte transversal, que se extienden hacia
las paredes laterales 20 de la caja y hacia el bloque de materia
plástica 26. Los extremos abatidos 24 de la caja 14 se extienden por
encima de las alas laterales 40 y sujetan la jaula 38.
Finalmente, diremos que la ranura entre las dos
medias bases de rodamiento 30A, 30B está llena de una materia de
engrasado 42, con el fin de lubricar las pistas de rodamiento
34.
La parte libre de las bolas 36 queda recibida, en
estado montado, dentro de unas ranuras longitudinales de rodamiento
44 dispuestas en la superficie interior del medio eje hembra 4. Las
ranuras de rodamiento 44 tienen un perfil análogo al de las pistas
de rodamiento 34 de las bases de rodamiento 28 y quedan dispuestas
frente por frente a las cavidades 12 del medio eje macho 6.
En el estado montado, las bolas 36 de cada módulo
son solicitadas elásticamente contra las pistas de rodamiento 34 de
la base de rodamiento 28 por intermedio del bloque de resorte 26 que
queda comprimido.
El hecho de que la base de rodamiento 28 esté
dividida tiene por efecto que la solicitación radial de las bolas 36
sin juego se efectúa por un solo órgano con fuerza elástica radial,
esto es, el bloque de resorte 26. Las dos medias bases de rodamiento
30A, 30B quedan siempre presionadas contra las paredes laterales 20
de la caja 14 sin holgura, porque una fuerza radial crea una fuerza
de reacción de componente circunferencial, que tiende a separar las
dos medias bases de rodamiento 30A, 30B y las presiona contra el
bloque de resorte 26.
Los módulos de corredera por bolas según la
invención están montados en una columna de dirección del modo
siguiente.
En primer lugar, se insertan los tres módulos 10
de corredera por bolas en las cavidades 12 del medio eje macho
6.
A continuación se empujan las tres hileras de
bolas 36 hacia el extremo de la base de rodamiento 28 dirigido hacia
el medio eje hembra 4, en estado montado. Después, se alinea el eje
geométrico del medio eje mecánico hembra 4 con el eje geométrico del
medio eje mecánico macho 6, así como se alinean las pistas de
rodamiento 44 del medio eje geométrico hembra con las hileras de
bolas 36. A continuación se inserta el extremo del medio eje
mecánico macho 6 dentro del manguito. Se presionan entonces las
bolas 36 contra las pistas 34, 44 de rodamiento de la base de
rodamiento y del medio eje mecánico hembra y las mismas comprimen el
bloque de resorte 26 de cada módulo.
En consecuencia, la unión entre los dos medios
ejes 4, 6 queda desprovista de todo juego radial, mientras que en la
dirección longitudinal los medios ejes macho 6 y hembra 4 pueden
deslizarse entre sí dentro de los límites definidos por las paredes
de tope 22.
Puede comprobarse que el montaje de los tres
módulos 10 y de los dos medios ejes 4, 6 se efectúa rápida y
fácilmente.
En la práctica, se preverán generalmente dos o
más módulos 10 sobre una misma generatriz del medio eje macho. Quede
bien entendido que pueden yuxtaponerse dos o más de dos módulos en
la misma cavidad 12.
En las figuras 3 y 4, así como en las figuras 5 y
6, se han representado dos variantes del módulo de las figuras 1 y
2. En el texto que sigue, solamente explicaremos las diferencias
entre estas dos variantes y el módulo arriba descrito.
El módulo de las figuras 3 y 4 comprende una caja
60 de chapa de acero de resorte.
Como diferencia respecto a la variante
precedente, el bloque de materia plástica elastomérica 26 queda
reemplazado por unas partes de la caja 60 deformadas hacia la base
de rodamiento 28.
En el módulo que muestran las figuras 3 y 4,
estas partes deformadas son unas lengüetas transversales 62 de las
partes recortadas en el fondo de la caja 60 y plegadas oblicuamente
hacia el interior, sobre las cuales descansan las dos medias bases
de rodamiento 30A, 30B.
En la variante de la caja del módulo que aparece
en las figuras 5 y 6, las partes deformadas de la caja son unos
resaltos cilíndricos 64 de perfil en forma de arco de círculo, que
se extienden en dirección transversal.
Puede comprobarse que estas variantes permiten
economizar una pieza, esto es, el bloque de resorte 26 hecho con
materia plástica elastomérica. Así pues, disminuye el coste de
fabricación y de montaje.
En la figura 7 se ha representado una junta de
traslación 70 para columna de dirección, que comprende dos módulos
72 de corredera por bolas, conforme a una segunda modalidad de
realización de la invención.
Esta junta de traslación 70 comprende un medio
eje macho 6 y un medio eje hembra 4 unidos por dos módulos 72 de
corredera por bolas.
Como diferencia respecto a la primera forma de
realización, diremos que es el medio eje hembra 4 el que presenta
las cavidades 12 en las cuales quedan recibidos los módulos,
mientras que las ranuras de rodamiento 44 quedan dispuestas en la
circunferencia del medio eje macho 6.
La caja del módulo 14, las bolas 36 y la jaula 38
son idénticos a la primera forma de realización (figura 1).
Como diferencia respecto a la primera forma de
realización, diremos que la base de rodamiento 28 está constituida
por una base monobloque 74 en la cual se encuentran dispuestas las
pistas de rodamiento 34 de las bolas.
El bloque de resorte 76 hecho con materia
elastomérica es sensiblemente de forma paralelepipédica y presenta
dos salientes laterales 78 que se extienden a cada lado entre la
base de rodamiento 74 y las paredes laterales 20 de la caja 14.
Estos dos salientes laterales 78 son comprimidos por las caras
laterales de la base de rodamiento 74, de modo que las tolerancias
de fabricación de la base 74 y de la caja pueden ser elevadas.
El montaje de un módulo conforme a esta segunda
modalidad de realización es esencialmente el mismo que en la primera
forma de realización.
En la figura 8 se ha representado un corte
transversal de una variante de un módulo de la figura 7.
La caja 80 de este módulo está fabricada con
chapa de acero de resorte. El bloque de resorte 76 hecho con materia
plástica elastomérica queda reemplazado por unas lengüetas 82 del
fondo de la caja 80, plegadas oblicuamente hacia la base de
rodamiento 74, análogas a las lengüetas plegadas 62 del módulo de la
figura 4. Las partes laterales 78 del bloque de materia plástica
elastomérica (figura 7) quedan igualmente reemplazados por unas
partes 84 recortadas de la pared lateral de la caja y plegadas
lateralmente en oblicuo hacia el interior de la caja 80.
Es evidente que el número de módulos repartidos
sobre la circunferencia del espacio entre los dos medios ejes 4, 6
puede establecerse según sea el caso de aplicación. Además, la
localización de las cavidades 12 en el medio eje macho 6 o hembra 4
es independiente de la forma de realización del módulo.
Los módulos según la invención no deben
necesariamente repartirse regularmente sobre la circunferencia del
eje. En el caso de que las cargas aplicadas sobre el eje sean
asimétricas, se pueden situar los módulos de manera
correspondiente.
Puede comprobarse que los módulos según la
invención permiten una fabricación de los medios ejes macho y hembra
con amplias tolerancias, gracias a los elementos de resorte. Estos
elementos de resorte permiten igualmente un cómodo montaje de los
dos medios ejes 4, 6 de deslizamiento longitudinal y un acoplamiento
radial de estos últimos sin holgura.
Además, la rigidez y el esfuerzo de deslizamiento
pueden regularse por estos elementos de resorte.
Debemos hacer notar que los módulos según la
invención pueden utilizarse en general para toda aplicación en la
cual deban unirse dos piezas en disposición deslizante siguiendo una
dirección longitudinal dentro de ciertos límites, y de manera fija y
sin holgura en una dirección transversal perpendicular a la
dirección longitudinal.
Claims (15)
1. Módulo de corredera lineal por bolas para la
transmisión de una fuerza de arrastre principal entre dos piezas (4,
6) sin juego relativo y un deslizamiento lineal de las dos piezas
(4, 6) entre sí, perpendicular a la fuerza de arrastre, del tipo que
comprende:
- una hilera de bolas (36) dispuesta siguiendo la
dirección de deslizamiento lineal, y
- una jaula de bolas (38) que mantiene las bolas
(36) a una distancia predeterminada entre sí,
- una base de rodamiento (28) de las bolas (36),
extendiéndose esta base (28) siguiendo la dirección de deslizamiento
y siendo sensiblemente más larga que la hilera de bolas (36);
- una caja (14; 60; 80) que rodea sensiblemente a
la base de rodamiento (28) y que coopera con partes laterales de
retención de la jaula, y
- unos primeros medios de resorte (26; 62; 64;
76; 82) comprimidos, por lo menos en curso de utilización, entre la
caja (14; 60; 80) y el lado de la base de rodamiento (28) opuesto a
las bolas (36).
2. Módulo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además unos segundos medios de
resorte (78; 84) dispuestos entre cada borde lateral de la base de
rodamiento (28) y la caja (14; 80).
3. Módulo según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, caracterizado porque los medios de resorte
comprenden un órgano hecho con material plástico elástico (26;
76).
4. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de
resorte comprenden un órgano (62; 64; 82; 84) de acero de
resorte.
5. Módulo según la reivindicación 4,
caracterizado porque la caja (60; 80) es de chapa de acero de
resorte, y porque los medios de resorte comprenden unas partes (62;
64; 82; 84) de la caja deformadas hacia la base de rodamiento
(28).
6. Módulo según la reivindicación 5,
caracterizado porque las partes deformadas son unos resaltos
(64) o unas lengüetas plegadas (62; 82; 84).
7. Módulo según la reivindicación 2 o cualquiera
de las reivindicaciones dependientes de la misma,
caracterizado porque la base de rodamiento (28) es un órgano
monobloque (74).
8. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la base de
rodamiento (28) está constituido por dos órganos (30A; 30B)
separados por una ranura longitudinal media de la base.
9. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la caja
(14; 60; 80) comprende, en por lo menos un extremo, unos medios de
tope (22) que bloquean longitudinalmente la base de rodamiento (28)
con relación a la caja (14; 60; 80).
10. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la caja
(14; 60; 80) comprende unos medios de tope (22) de la hilera de
bolas (36) o de la jaula de bolas (38).
11. Módulo según la reivindicación 8 o la 9,
caracterizado porque los medios de tope están constituidos al
menos por una lengüeta plegada (22) de la caja que cubre un extremo
de la base de rodamiento (28) y la hilera de bolas (36) en la
dirección longitudinal.
12. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la base de
rodamiento (28) define dos líneas longitudinales de contacto con las
bolas (36); simétricas con relación a un plano medio de la base de
rodamiento (28).
13. Conjunto que comprende un eje (6) y un
manguito (4), encajando el eje en el manguito, caracterizado
porque el eje (6) o el manguito (4) comprende por lo menos dos, y en
particular tres, cavidades (12) repartidas circunferencialmente, en
cada una de las cuales queda recibido por lo menos un módulo según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, y el otro elemento, ya
sea el eje (6) o el manguito (4) comprende un número correspondiente
de ranuras (44) de rodamiento para las bolas (36).
14. Conjunto según la reivindicación 13,
caracterizado porque cada ranura (44) define dos líneas
longitudinales de contacto con las bolas (36) del módulo asociado o
de cada módulo asociado, simétricas con respecto a un plano medio de
la ranura (44).
15. Conjunto según la reivindicación 13 o la
reivindicación 14, caracterizado porque constituye un
conjunto de junta de traslación para columna de dirección en un
vehículo automóvil.
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