MXPA02005385A

MXPA02005385A - Articulacion esferica.

Info

Publication number: MXPA02005385A
Application number: MXPA02005385A
Authority: MX
Inventors: Abels Olaf
Original assignee: Zf Lemf Rder Metallwaren Ag
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-01-28
Also published as: EP1240438B1; US7037023B2; DE10052122C1; BR0107332A; EP1240438A1; WO2002033275A1; ES2241886T3; KR20020064343A; KR100817336B1; US20020192016A1; JP2004511735A

Abstract

La invencion se refiere a una articulacion esferica, en particular una articulacion de guia de rueda para vehiculos automotores. Esta articulacion esferica comprende un cuerpo (1) con una cavidad (2) abierta a lo menos unilateralmente. Un casquillo cojinete (3) que aloja una esfera (4) se inserta en esa la cavidad. El casquillo cojinete (3) se puede desplazar junto con la esfera (4) que recibe a lo largo de un eje (6) de la cavidad (2). Un primer reborde (7) y un segundo reborde (8) definen topes finales en la cavidad (2) del cuerpo (1), siendo que entre los dos topes se define una trayectoria (5) libre que limita el desplazamiento del casquillo cojinete (3). La articulacion de la invencion se caracteriza ademas en que el casquillo cojinete (3) se monta en la cavidad (2) bajo el efecto de una ligera tension previa radial. Entre la superficie externa del casquillo cojinete (3) y la superficie interna de la cavidad (2) se dispone un minimo de un elemento (15) de compensacion.

Description

ARTICULACION ESFERICA DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se refiere a una articulación esférica de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1. Una articulación esférica de esta índole como se conoce, por ejemplo, por los documentos US 6,042,294 ó US 6,010, 272 y que se puede usar como articulación guía de rueda para vehículos automotores está constituida por un cuerpo que comprende a lo menos unilateralmente una cavidad abierta. En esta la cavidad se inserta un casquillo cojinete que tiene alojada adentro una esfera de la articulación . En las soluciones según los documentos citados, el casquillo cojinete se puede desplazar en la cavidad junto con la esfera de la articulación alojada dentro de él a lo largo de un eje que coincide con el eje de simetría del casquillo cojinete, siendo que en la cavidad del cuerpo forman topes finales un primer reborde y un segundo reborde, entre los cuales se define con ello una trayectoria libre que limita el desplazamiento del casquillo cojinete, de manera que la unidad estructural consistente en casquillo cojinete y esfera de la articulación se puede mover deslizándose en vaivén entre el primer reborde y el segundo reborde del cuerpo. Los cojinetes de fricción comprenden una holgura entre las superficies de cojinete que se deslizan una contra otra que se denomina como "aire de cojinete". Este aire de cojinete conduce a que la combinación de un montaje en cojinete de fricción con una esfera de articulación hasta ahora solo se haya podido resolver de manera insatisfactoria . Tampoco las modalidades de articulación esférica según los documentos US 6,042,294 ó US 6,010,272 ofrecen para esto una solución satisfactoria . Un problema adicional consiste en que en particular las articulaciones esféricas en el soporte de rueda de un vehículo automotor están expuestas a elevadas cargas térmicas. Estas provienen de los componentes adyacentes como son los frenos, e influyen persistentemente en el comportamiento del montaje. En este aspecto las placas de protección térmica ciertamente son en parte razonables, mas sin embargo no pueden proteger duraderamente a las articulaciones esféricas, de manera que existe la necesidad de articulaciones que tengan un comportamiento de montaje aproximadamente constante a pesar de fluctuaciones extremas de la temperatura. En el caso de las articulaciones esféricas conocidas estas dificultades aumentan al bajar la temperatura exterior y se incrementan adicionalmente por el influjo térmico de los componentes que alojan a la articulación esférica en el vehículo automotor . Se puede considerar que la problemática técnica de la invención consiste en crear una articulación esférica que compense efectivamente las tolerancias de forma, posición y montaje así como las deformaciones de los componentes de la articulación esférica debidas a cargas térmicas o influencias de fuerzas externas. Esta problemática se soluciona mediante las características distintivas de la reivindicación 1. Los perfeccionamientos de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas. La presente invención adopta un enfoque completamente nuevo. En este es deseable, y mediante la realización de conformidad con la invención también se logra, que el casquillo cojinete se pueda mover dentro del cuerpo junto con la esfera de la articulación que tiene montada. De acuerdo con esto existe una unión deslizante entre la superficie externa del casquillo cojinete y la superficie interna de la cavidad del cuerpo en la que se aloja el casquillo cojinete. Esta solución de suyo conocida se mejora de conformidad con la invención al alojar el casquillo cojinete con leve tensión previa radial en la cavidad del cuerpo, o sea que se apoya de manera correspondiente en las paredes de la cavidad. Esto es ejemplarmente imaginable de manera que entre la superficie externa del casquillo cojinete y la superficie interna de la cavidad se dispone como mínimo un elemento de compensación . El casquillo cojinete se puede desplazar en la cavidad a lo largo de un eje junto con la esfera de la articulación que aloja, siendo que no es necesario que la posición del eje coincida forzosamente con el eje de simetría del casquillo cojinete. Mas bien dentro del alcance de la invención se incluye una inclinación del eje dentro del cuerpo articulado. Con una realización de esta índole de la articulación esférica es posible compensar, efectivamente, tanto tolerancias de forma como de posición de la articulación esférica, así como también las deformaciones de los componentes de la articulación esférica debidas a cargas térmicas o la acción de fuerzas externas. Además se realiza una articulación esférica que no tiene holgura en la dirección radial. Es posible compensar las tensiones térmicas y en una proporción reducida incluso flexiones como, por ejemplo, flexiones del soporte de la rueda a consecuencia de fuerzas laterales que surgen contra el soporte de la rueda. La articulación esférica realizada como cojinete suelto transmite fuerzas radiales y con ello mejora la guía lateral de la rueda del vehículo automotor, lo cual representa una ventaja considerable, en particular al arrancar y al frenar. De acuerdo con un perfeccionamiento de la invención es posible producir la tensión previa radial precedentemente mencionada al fabricar en la superficie externa del cojinete fricción a lo menos una ranura e insertando en cada ranura un elemento de compensación. Para producir la tensión previa radial de la manera mas uniforme posible es razonable proporcionar a lo menos dos ranuras paralelas espaciadas una de otra con los elementos de compensación insertados en ellas. Las dimensiones externas del elemento de compensación, respectivamente los elementos de compensación deben para esto ser ligeramente mas grandes que la dimensión interna de la cavidad del cuerpo. Así, resulta particularmente conveniente una dimensión externa ligeramente abombada de cada uno de los elementos de compensación, siendo que debiera existir a lo menos una elasticidad limitada del elemento de compensación. El cuerpo de una articulación esférica de conformidad con la invención se puede realizar unilateralmente o bilateralmente abierto. En el caso de un cuerpo abierto unilateralmente es posible aprovechar el fondo del cuerpo como segundo reborde.

Se considera además razonable proporcionar en un cuerpo bilateralmente abierto un primer reborde que consta, por ejemplo, de una parte del borde del cuerpo dirigida al interior de la articulación, y un segundo reborde que se puede configurar como área de collar radial de un elemento de cierre. Como elemento de cierre se puede para esto usar cualquier componente con capacidad de proteger las partes internas sensibles del cojinete contra suciedad o la penetración de humedad. Se conocen, por ejemplo, fuelles herméticos de materiales de goma. De conformidad con una proposición adicional es posible inmovilizar en el cuerpo al elemento de cierre insertado en un alojamiento del cuerpo mediante una deformación de un reborde del material del borde del cuerpo al cerrar la articulación esférica. El elemento de cierre se puede tanto realizar de una pieza, pero sin embargo también puede estar constituido de varias piezas, por ejemplo, de un anillo de cierre y una tapa unida en forma hermética a este. En este aspecto se recomienda para mejorar la hermeticidad entre el anillo de cierre y la tapa usar a lo menos un elemento obturador. Como elemento obturador de esta índole se menciona en este caso, solo de manera ejemplar, un anillo redondo de goma.

Otros perfeccionamientos de la invención pueden consistir además en unir a la esfera de la articulación de manera desmontable con un vástago. De esta manera se abre la posibilidad de unir dos componentes fabricados por separado a un vástago de rótula, lo cual resulta útil en particular en el caso de la protección de la superficie necesaria en solo uno de estos componentes, y además ofrece la posibilidad de un sistema de módulos de montaje que permite la producción de vástagos de rótula adecuados a la finalidad a partir de partes individuales normalizadas. El vástago se puede adicionalmente realizar también como parte integral de un soporte de rueda de un vehículo automotor. Mediante esta medida, es decir, la unión directa de la esfera de la articulación a un vástago configurado de una pieza con el soporte de la rueda es posible ahorrar partes de montaje adicionales y por consiguiente operaciones de montaje. Un ejemplo de realización especial de la invención se explica a continuación con mas detalle haciendo referencia al dibujo. Muestra : la figura 1 en recorte una articulación esférica de conformidad con la invención en sección transversal .

En la figura se encuentra una esfera 4 de la articulación montada sobre un vástago 14 de un soporte 18 de la rueda. La esfera 4 de la articulación se une de manera desmontable mediante una atornilladura 19 con el vástago 14. Con su geometría esférica la esfera 4 de la articulación se aloja en un casquillo cojinete 3 que tiene una geometría interna complementaria a la de la esfera 4 de la articulación. En el ejemplo mostrado, en un cuerpo 1 bilateralmente abierto de la articulación esférica existe una cavidad 2 cilindrica en la cual se inserta el casquillo cojinete 3 para movimiento deslizante. En la superficie externa del casquillo cojinete se fabrican dos ranuras 16 periféricas axialmente espaciadas vistas en dirección del eje 6. Las ranuras 16 alojan respectivamente un elemento 15 de compensación que, con respecto al eje 6, producen una tensión previa radial entre el casquillo cojinete 3 y la superficie interna de la cavidad 2. Mediante ello se obtiene una compensación de la holgura y se impide además que el casquillo cojinete lleve a cabo un movimiento de giro alrededor del eje 6. La rigidez radial, es decir, las propiedades amortiguadoras de esta articulación esférica se pueden ajusfar con mucha precisión en la dirección radial. De la figura también se desprende que la periferia externa del elemento 15 de compensación en este caso se realizó abombada, por lo que se seleccionó una sección transversal anular. Mediante esto se asegura por una parte la libertad de holgura radial y por otra parte una facilidad de movimiento axial dentro de la cavidad 2 de la unidad estructural constituida por la esfera 4 de la articulación y el casquillo cojinete 3. El cuerpo 1 comprende además un primer reborde 7 asi como un segundo reborde 8 en el lado opuesto. La distancia entre estos rebordes se selecciona de manera que es mas grande que la altura del casquillo cojinete 3. De esta manera se mantiene un trayecto 5 libre que permite la movilidad axial de la unidad estructural constituida por el casquillo cojinete 3 y la esfera 4 de la articulación. En el ejemplo de realización representado sirve como primer reborde 7 una parte del borde del cuerpo dirigida hacia el interior de la articulación y como segundo reborde 8 un área 20 de collar radial de un elemento de cierre designado en su totalidad con 9. Presentemente el elemento 9 de cierre se configura de varias partes por motivos de montaje. Está constituido por un anillo 11 de cierre y una tapa 12 que forma con el anillo 11 de cierre una unión prensada. Para una mejor efectividad hermética se insertó un elemento 13 obturador entre la tapa 12 y el anillo 11 de cierre. É Durante el montaje de la articulación esférica el anillo 11 de cierre primero se coloca con un área 20 de collar de orientación radial en una ranura 21 de alojamiento localizada internamente en el cuerpo. A continuación, durante el cierre del cuerpo se lleva a cabo una deformación de un abultamiento 10 del material del borde del cuerpo, mediante lo cual se inmoviliza el anillo 11 de cierre. Una placa 17 de protección térmica protege a los componentes de la articulación esférica de manera en si conocida contra la radiación térmica perjudicial de los componentes adyacentes. Estos son en el soporte 18 de la rueda los frenos del vehículo automotor. Para optimizar la hermeticidad de la articulación esférica contra influencias externas se inserta en el área 22 anular una junta 23 elástica cuya superficie 24 de obturación externa elástica se apoya contra la placa de protección térmica de la articulación esférica. La junta 23 se monta por el lado 23 del vástago, es decir, en el lado del primer reborde 7 del cuerpo articulado, siendo que el montaje se puede llevar a cabo aprovechando una unión de arrastre de material, de arrastre de forma o de arrastre de fuerza. Para mejorar la elasticidad la junta 23 se fabricó de un material de goma que en el presente caso tiene una parte 25 insertada. La junta presenta además una sección de forma abombada.

Lista de símbolos de referencia 1 Cuerpo 2 Cavidad 3 Casquillo cojinete 4 Esfera de la articulación Trayectoria libre 6 Eje 7 Primer reborde 8 Segundo reborde 9 Elemento de cierre 10 Abultamiento de material 11 Anillo de cierre 12 Tapa 13 Elemento de obturación 14 Vástago 15 Elemento de compensación 16 Ranura 17 Placa de protección térmica 18 Soporte de rueda 19 Atornilladura 20 Area de collar 21 Ranura de alojamiento 22 Area anular 23 Junta 24 Superficie de obturación Pieza insertada Sección en forma de reborde

Claims

REIVINDICACIONES 1. Articulación esférica, en particular articulación de guia de rueda para vehículos automotores, con un cuerpo en cuya cavidad a lo menos unilateralmente abierta se inserta un casquillo cojinete con una esfera de la articulación montada dentro de él, siendo que el casquillo cojinete, junto con la esfera de la articulación que aloja, conforma una unidad estructural que se puede desplazar a lo largo de un eje en la cavidad y en la cavidad del cuerpo un primer reborde y un segundo reborde forman topes finales entre los que se define una trayectoria libre que limita el desplazamiento de la unidad estructural, caracterizada porque el casquillo cojinete se aloja en la cavidad con ligera tensión previa radial y entre el casquillo cojinete y la superficie interna de la cavidad se dispone un mínimo de un elemento de compensación .
2. Articulación esférica según la reivindicación 1, caracterizada porque en la superficie externa del casquillo cojinete se fabrica un mínimo de una ranura, y en cada ranura se inserta un elemento de compensación cuya dimensión externa es ligeramente mayor que la dimensión interna de la cavidad.
3. Articulación esférica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el cuerpo bilateralmente abierto el primer reborde es una parte del borde del cuerpo orientada al interior de la articulación y el segundo reborde un área de collar radial de un elemento de cierre.
4. Articulación esférica según la reivindicación 3, caracterizada porque el elemento de cierre que se inserta en un alojamiento del cuerpo se inmoviliza después del montaje de la articulación esférica mediante un abultamiento de material deformado.
5. Articulación esférica según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque el elemento de cierre comprende varias partes y está constituido por un anillo de cierre y una tapa unida a él de manera hermética.
6. Articulación esférica según la reivindicación 5, caracterizada porque entre el anillo del cierre y la tapa se aloja a lo menos un elemento de obturación .
7. Articulación esférica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la esfera de la articulación se une de manera desmontable a un vástago .
8. Articulación esférica según la reivindicación 7, caracterizada porque el vástago es parte integrante del soporte de rueda de un vehículo automotor.
9. Articulación esférica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la articulación esférica comprende una placa de protección térmica como blindaje contra componentes adyacentes.