ES2236635T3 - Cardan de articulacion doble. - Google Patents

Cardan de articulacion doble.

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ES2236635T3 ES03005745T ES03005745T ES2236635T3 ES 2236635 T3 ES2236635 T3 ES 2236635T3 ES 03005745 T ES03005745 T ES 03005745T ES 03005745 T ES03005745 T ES 03005745T ES 2236635 T3 ES2236635 T3 ES 2236635T3
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    • F16C11/068Special features relating to lubrication
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/30Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected in which the coupling is specially adapted to constant velocity-ratio
    • F16D3/32Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected in which the coupling is specially adapted to constant velocity-ratio by the provision of two intermediate members each having two relatively perpendicular trunnions or bearings

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Abstract

Cardán de articulación doble para vehículos, en el que el cardán de articulación doble presenta las siguientes características: a) el cardán de articulación doble presenta una primera y una segunda cruz de espigas (17, 18), b) las cruces de espigas (17, 18) están alojadas en una primera y una segunda articulación de horquilla (19, 20), c) las dos articulaciones de horquilla (19, 20) están unidas en accionamiento por medio de un elemento de centrado (15), d) el elemento de centrado (15) presenta en la primera articulación de horquilla (19) un casquete esférico (4) que sirve para el alojamiento de una esfera de centrado (3), e) la esfera de centrado (3) está alojada en el casquete (4) previsto en la articulación de horquilla (19), f) la esfera de entrado (3) alojada en el casquete (4) está dotada de una perforación (14) para el alojamiento de un vástago de centrado (1), g) que está unido fijamente a la segunda articulación de horquilla (20), caracterizado porque: h) la perforación (14) de laesfera de centrado (3) y/o el vástago de centrado (1) y/o un casquillo de cojinete (2) previsto sobre el vástago de centrado (1) presenta una o varias cámaras de grasa (7) para lubricante.

Description

Cardán de articulación doble.
La invención se refiere a un cardán de articulación doble para vehículos.
Son conocidos en general cardanes de articulación doble que presentan una primera y una segunda cruz de espigas que están en unión de accionamiento por medio de una primera y una segunda articulación de horquilla, estando unidas las dos articulaciones de horquilla por medio de un elemento de centrado y un casquete esférico. Los tipos de unión de esta clase fueron muy problemáticos en el pasado. En el caso de los cardanes de articulación doble conocidos se producen en particular en la zona del dispositivo de centrado fenómenos de desgaste muy intenso, que luego también han llevado a la ruptura del cardán.
El documento US-A-1774679 da a conocer un cardán de articulación doble según el preámbulo de la reivindicación 1.
La invención se propone el objeto de mejorar las propiedades tribológicas del cardán de articulación.
Este objeto se lleva a cabo por un cardán de articulación doble según la reivindicación 1.
El objeto según la invención se consigue por las siguientes características:
a)
el cardán de articulación doble presenta una primera y una segunda cruz de espigas,
b)
las cruces de espigas están alojadas en una primera y una segunda articulación de horquilla,
c)
las dos articulaciones de horquilla están en unión de accionamiento por medio de un elemento de centrado,
d)
el elemento de centrado presenta en la primera articulación de horquilla un casquete esférico que sirve para el alojamiento de una esfera de centrado,
e)
la esfera de centrado está alojada en el casquete previsto en la articulación de horquilla,
f)
la esfera de centrado alojada en el casquete está dotada de una perforación para el alojamiento de un vástago de centrado,
g)
que está unido fijamente a la segunda articulación de horquilla,
h)
la perforación de la esfera de centrado y/o el vástago de centrado y/o un casquillo de cojinete previsto en el vástago de centrado presenta una o varias cámaras de grasa para lubricante.
Con ello se consigue que en los cardanes de articulación doble se mejore esencialmente la duración incluso para números de revoluciones altos y las propiedades de lubricación entre las piezas móviles están configuradas de tal modo que también en caso de tiempos de funcionamiento muy largos se produce sólo una abrasión totalmente insignificante.
Es también ventajoso para ello que el casquillo de cojinete presente numerosas cámaras de grasa dispuestas a cierta distancia entre sí.
Por el empleo de un casquillo de cojinete con numerosas cámaras de grasa dispuestas a cierta distancia entre sí, el lubricante puede ser bien introducido de forma fácil entre las dos piezas que se mueven, y, por tanto, estar asegurada la capacidad de deslizamiento durante tiempos de funcionamiento largos.
Una posibilidad adicional según un perfeccionamiento es que el casquete en su superficie superior interior y/o la esfera de centrado en su superficie superior exterior de esfera de centrado presente una o varias depresiones. Las depresiones previstas en diferentes lugares representan otra mejora del dispositivo según la invención y garantizan igualmente que en todas las piezas ajustables entre sí o piezas giratorias está asegurado un buen engrasamiento.
Además es ventajoso que el casquillo de cojinete esté hecho de un material más blando que la esfera de centrado. Con ello se consigue igualmente una mejora de la duración del cardán de articulación doble.
Ventajoso es también que el casquillo del cojinete esté hecho de plástico, acero o bronce.
Según una forma de realización preferida de la solución según la invención está previsto finalmente que el vástago de centrado sea endurecido por inducción y recocido tras el proceso de endurecimiento.
De especial importancia para la presente invención es que la superficie superior de la esfera de centrado está recubierta por la superficie superior y está incorporado material de teflón en la superficie superior.
En relación con la realización y disposición según la invención es ventajoso que sobre la superficie superior o superficie superior exterior del vástago de centrado sea aplicada una capa metálica bajo plasma a presiones por debajo de 5 x 10^{-1} mbar.
Es ventajoso además que la primera capa o precapa sea aplicada en un procedimiento PVCD, la segunda capa en un procedimiento de metalización al vacío y la tercera capa en un procedimiento PVCD, presentando la primera precapa prevista entre la superficie superior del vástago de centrado y la segunda capa o capa metálica un espesor de capa que tiene una magnitud menor de 200 \ring{A}.
Según otra forma de realización es ventajoso que la esfera de centrado esté unida solidaria en rotación con el casquillo y/o el vástago de centrado.
Además es ventajoso que la sección transversal del vástago de centrado y el diámetro interior de la perforación del casquillo y/o de la perforación de la esfera de centrado no sean redondos.
En otra realización de la invención es ventajoso que la holgura del ajuste entre el casquete y la esfera sea igual o menor que la holgura del ajuste entre la perforación de la esfera y el diámetro exterior del vástago de centrado y que el espacio hueco o espacio interior del casquete esté obturado por un fuelle.
Finalmente es ventajoso que la capa metálica sobre el vástago sea una capa de níquel con una dureza mayor que la capa metálica o capa de níquel sobre la superficie superior de la esfera, estando incorporado a la última teflón.
Otras ventajas y particularidades de la invención están explicadas en las reivindicaciones y representadas en las figuras. Muestran:
Fig. 1, una representación en sección del cardán de articulación doble con un vástago de centrado alojado en una esfera de centrado y un casquillo,
Fig. 2, una representación en perspectiva de la esfera de centrado, y
Fig. 3, otro ejemplo de realización de un cardán de articulación doble con una esfera de centrado que está unida solidaria en rotación al vástago de giro.
En el dibujo se muestra en la Fig. 1 una representación esquemática de un cardán de articulación doble para vehículos que presenta una primera y una segunda cruz de espigas 17 y 18. La cruz de espigas izquierda 17 representada en la Fig. 1 presenta un casquete 4 o casquete esférico, que es un componente fijo de la cruz de espigas 19 y que sirve para el alojamiento de una esfera de centrado 3, que por otra parte está dotada de una perforación 14 para el alojamiento de un vástago de centrado 1. El vástago de centrado 1 presenta una superficie frontal de centrado 14.1, que con un espacio interior o un espacio hueco 8 forma una cámara cerrada que está obturada por fuera mediante un fuelle 10.
El vástago de centrado 1 está por otra parte dispuesto fijamente en la segunda cruz de espigas 18. Sobre el vástago de centrado 1 se encuentra un casquillo de cojinete 2 hecho por ejemplo de bronce, que puede ser insertado con ajuste preciso en la esfera de centrado 3. El casquillo 2 presenta una perforación o superficie de apoyo interior cilíndrica 14.2.
El casquillo de cojinete 2 presenta numerosas cámaras de grasa 7, en las que puede ser introducido lubricante. Según la Fig. 2, las cámaras de grasa 7 están realizadas con forma circular. No obstante, pueden también ser realizadas elípticas o rectangulares, pudiendo también la distancia entre las cámaras de grasa 7 individuales, que están distribuidas uniformemente a través del contorno interior del casquillo de cojinete 2, ser de diferente tamaño.
En lugar del casquillo de cojinete 2 con las numerosas cámaras de grasa 7, éstas pueden también ser insertadas sólo en la superficie superior interior de la perforación 14.2 del casquillo de cojinete 2. Igualmente es posible prever estas cámaras de grasa 7 sobre la superficie superior exterior del vástago de centrado 1.
La superficie superior del vástago de centrado 1 puede estar formada por una aleación de cromo y níquel y presentar una dureza esencialmente mayor que la del casquillo de cojinete 2, que en el ejemplo de realización está hecho de bronce o también de otro material que presenta una dureza menor. Por ejemplo, es posible fabricar el casquillo de cojinete también de un material plástico.
La esfera de centrado 3 presenta una superficie superior exterior 6 de esfera de centrado que está igualmente recubierta por la superficie superior o puede estar recubierta, pudiendo consistir el material de la capa igualmente en una aleación de cromo y níquel. Por ejemplo, es posible que la capa de metal aplicada sobre la superficie superior 5 del vástago de centrado y/o la superficie superior 6 de la esfera de centrado sean aplicadas bajo plasma a presiones por debajo de 5 x 10^{-1} mbar.
La superficie superior 6 de la esfera de centrado, en particular la superficie superior 5 del vástago de centrado, puede también estar formada por una estructura de capas para conseguir durezas extremadamente altas con muy buenas propiedades de conducción. Para ello es posible, por ejemplo, aplicar la primera capa o la precapa que es aplicada sobre el vástago de centrado 1, en un procedimiento PVCD, la segunda capa en procedimientos de metalización al vacío y la tercera capa nuevamente en un procedimiento PVCD, presentando la primera precapa prevista entre la superficie superior 5 del vástago de centrado 1 y la segunda capa o capa metálica un espesor de capa menor de 200 \ring{A}.
En el ejemplo de realización según la Fig. 3 falta por ejemplo el casquillo de cojinete 2. Para evitar una abrasión entre la perforación 14 de la esfera 4 y la superficie superior exterior 6 de la esfera de centrado, por ejemplo, en lugar de una sección transversal redonda para el vástago de centrado 1 o la perforación 14 puede elegirse también otra sección transversal, de manera que no sea posible ningún movimiento de giro del vástago de centrado 1 en la perforación 14 de la esfera de centrado 3. Es decir, se consigue de esta forma una unión solidaria en rotación entre el vástago de centrado 1 y la esfera de centrado 3. En el ejemplo de realización según la Fig. 3 el vástago de centrado 1 presenta así una ranura 1.1 para el alojamiento de un resorte 1.2. Como ya se mencionó se puede prescindir del casquillo de cojinete 2 según la Fig. 1 de acuerdo con otro ejemplo de realización. Para ello la perforación 14 de la esfera de centrado o la esfera de articulación 3 se hace más pequeña y la superficie superior interior de la esfera de articulación es igualmente recubierta. En lugar de las cámaras de grasa 7 previstas en el casquillo de cojinete 2 están previstas por ejemplo sobre la superficie superior 5 del vástago de centrado una o varias rendijas de lubricación, que en el caso de un movimiento axial del vástago de centrado se ocupan de una muy buena lubricación permanente entre la perforación 14 de la esfera de centrado 3 y la superficie superior exterior 5 del vástago de centrado.
Según la Fig. 2 al menos la superficie superior exterior 6 de la esfera de centrado puede estar dotada de al menos una ranura de lubricación 9 o de numerosas depresiones o rendijas, que igualmente sirvan para el alojamiento de un lubricante y, por tanto, mejoren las propiedades de deslizamiento de la esfera dentro del casquete 4. Por ejemplo, por el engrasado de lubricante en el fuelle 10 llega lubricante a la esfera de centrado o articulación 3 y también al casquillo de cojinete 2 que presenta las cámaras de grasa 7. Igualmente el lubricante llega también entre las diferentes superficies entre la superficie superior exterior 6 de la esfera de centrado y el casquete 4.
En otro ejemplo de realización no representado, por ejemplo, la perforación 14 de la esfera de centrado 3 y/o también el casquillo de cojinete 2 puede estar dotado de ranuras de lubricación realizadas con forma espiral. Las ranuras de lubricación de este tipo pueden también estar previstas en la superficie superior exterior 6 de la esfera de centrado.
Las dos cruces de espigas 17 y 18 o las correspondientes articulaciones de horquilla 19 y 20 están unidas entre sí igualmente por un elemento de centrado 15 y, por tanto, determinadas estáticamente.
Lista de símbolos de referencia
1 Vástago de centrado
1.1 Ranura
1.2 Resorte
2 Casquillo de cojinete
3 \begin{minipage}[t]{55mm} Esfera de articulación o esfera de centrado\end{minipage}
4 Casquete esférico, casquete
5 \begin{minipage}[t]{55mm} Superficie superior exterior de vástago de centrado\end{minipage}
6 \begin{minipage}[t]{55mm} Superficie superior exterior de esfera de centrado\end{minipage}
7 Cámara de grasa
8 Espacio hueco, espacio interior
9 \begin{minipage}[t]{55mm} Ranura de lubricación, depresiones, rendijas\end{minipage}
10 Fuelle
12 Perforación de lubricación
13 Cardán de articulación doble
14 Perforación de la esfera 3
14.1 \begin{minipage}[t]{55mm} Superficie frontal del vástago de centrado 1\end{minipage}
14.2 \begin{minipage}[t]{55mm} Perforación del casquillo 2, superficie de apoyo interior\end{minipage}
15 Elemento de centrado
17 Primera cruz de espigas
18 Segunda cruz de espigas
19 Primera articulación de horquilla
20 Segunda articulación de horquilla

Claims (14)

1. Cardán de articulación doble para vehículos, en el que el cardán de articulación doble presenta las siguientes características:
a)
el cardán de articulación doble presenta una primera y una segunda cruz de espigas (17, 18),
b)
las cruces de espigas (17, 18) están alojadas en una primera y una segunda articulación de horquilla (19, 20),
c)
las dos articulaciones de horquilla (19, 20) están unidas en accionamiento por medio de un elemento de centrado (15),
d)
el elemento de centrado (15) presenta en la primera articulación de horquilla (19) un casquete esférico (4) que sirve para el alojamiento de una esfera de centrado (3),
e)
la esfera de centrado (3) está alojada en el casquete (4) previsto en la articulación de horquilla (19),
f)
la esfera de entrado (3) alojada en el casquete (4) está dotada de una perforación (14) para el alojamiento de un vástago de centrado (1),
g)
que está unido fijamente a la segunda articulación de horquilla (20),
caracterizado porque:
h)
la perforación (14) de la esfera de centrado (3) y/o el vástago de centrado (1) y/o un casquillo de cojinete (2) previsto sobre el vástago de centrado (1) presenta una o varias cámaras de grasa (7) para lubricante.
2. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque sobre el vástago de centrado está previsto un casquillo de cojinete (2) que presenta numerosas cámaras de grasa (7) dispuestas a cierta distancia entre sí.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el casquete (4) en su superficie superior interior y/o la esfera de centrado (3) sobre su superficie superior exterior de esfera de centrado presenta una o varias depresiones (9).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el casquillo de cojinete (2) está hecho de un material más blando que la esfera de centrado (3).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el casquillo de cojinete (2) está hecho de plástico, acero o bronce.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el vástago de centrado (1) está endurecido por inducción y es recocido tras el proceso de endurecimiento.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la superficie superior (6) de la esfera de centrado (3) está recubierta por la superficie superior y en la superficie superior está incorporado material de teflón.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque sobre la superficie superior o la superficie superior exterior (5) del vástago de centrado (1) está aplicada una capa metálica bajo plasma a presiones por debajo de 5 x 10^{-1} mbar.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera capa o precapa es aplicada en procedimientos PVCD, la segunda capa en procedimientos de metalización al vacío y la tercera capa en procedimientos PVCD, presentado la primera precapa prevista entre la superficie superior (5) del vástago de centrado (1) y la segunda capa o capa metálica un espesor de capa que es menor de 200 \ring{A}.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la esfera de centrado (3) está unida solidaria en rotación al casquillo (2) y/o al vástago de centrado (1).
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la sección transversal del vástago de centrado (1) y el diámetro interior de la perforación (14) del casquillo (2) y/o de la perforación de la esfera de centrado (3) es no redondo.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la holgura de ajuste entre el casquete (4) y la esfera (3) es igual o menor que la holgura de ajuste entre la perforación (14) de la esfera (3) y el diámetro exterior del vástago de centrado (1).
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espacio hueco o espacio interior (8) del casquete (4) está obturado por un fuelle (10).
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa metálica sobre el vástago (1) es una capa de níquel con una dureza mayor que la capa metálica o capa de níquel sobre la superficie superior de la esfera, habiendo sido incorporado en la última teflón.
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