ES2238459T3 - Cojinetes lisos. - Google Patents

Abstract

Un cojinete (10), que tiene forma generalmente cilíndrica y que está formado partiendo de un material que comprende un material robusto de respaldo o refuerzo (12) que tiene sobre sí un forro (14) de un material de apoyo o rozamiento, donde el espesor de pared tiene estrías (36) dispuestas en el mismo y donde el forro de material de apoyo o rozamiento comprende un material plástico.

Description

Cojinetes lisos.

La presente invención se refiere a cojinetes lisos y, particularmente, a cojinetes lisos que generalmente son cilíndricos en forma de material en láminas, o en bandas, enrollado.

Los cojinetes enrollados o "casquillos", como se denominan frecuentemente en la técnica de los cojinetes, se usan con frecuencia, por ejemplo, en las bisagras de las puertas de los vehículos. Tales cojinetes no se exponen a altas velocidades giratorias ni a altas frecuencias, pero se someten a altas cargas impuestas por un efecto de apalancamiento debido al peso de una puerta de vehículo que cuelga de la bisagra cuando la puerta está abierta y no soportada de otra forma.

Un tipo de material de cojinetes comúnmente usado para este tipo de aplicaciones comprende un material robusto de respaldo o refuerzo de acero que, por ejemplo, tiene sobre el mismo un forro de un material plástico de apoyo o contacto. Frecuentemente, dependiendo del tipo de material plástico, también hay una capa de un material poroso, aplicada sobre el acero, en cuyo interior se impregna el material plástico con el fin de facilitar la unión del material plástico al material de respaldo o refuerzo. Un material de unión bien conocido es una capa de polvo de bronce poroso sinterizado al respaldo o refuerzo de acero en cuyo interior se impregna el material plástico. La superficie de la capa de unión puede contribuir por sí misma a las propiedades de apoyo o rozamiento del material, tal como en el tipo de material conocido "DU" (Marca Comercial Registrada) que comprende un material plástico de PTFE que contiene plomo impregnado en el bronce, cuyas partículas están presentes en la superficie activa de apoyo. Como alternativa, la capa de unión puede constituir únicamente un medio para adherir el material plástico al material de respaldo o refuerzo, placa que en sí misma no constituye parte de las propiedades de la superficie de
apoyo.

En el caso de las bisagras de puertas mencionadas anteriormente, los cojinetes se manejan sin holgura alguna entre el agujero del cojinete y la clavija de bisagra asociada, es decir, la superficie del cojinete está continuamente en contacto con el material de la clavija de la bisagra para formar un sistema de cojinete de "holgura cero". Esto es así con el fin de impedir la inclinación de la puerta cuando se abre.

La producción de los cojinetes del tipo descrito tiene que ser económica. Por esta razón, las tolerancias dimensionales de los casquillos producidos por un fabricante de cojinetes tienden a ser considerablemente grandes y también las tolerancias del alojamiento del casquillo y de la clavija de la bisagra que generalmente se fabrican por el constructor del vehículo o por otro suministrador diferente también tienden a ser considerablemente grandes, del orden de 60 a 100 \mum.

Con el fin de adecuar tales tolerancias grandes, especialmente cuando algunas combinaciones de tolerancias de casquillo, alojamiento y clavija pueden provocar un ajuste excesivamente holgado o un ajuste excesivamente apretado, una práctica común es impulsar una herramienta de dimensionar a través del casquillo cuando se ajusta en el alojamiento, para producir un intervalo de tolerancia más reducido aceptable. Este proceso de dimensionado se conoce comúnmente en la técnica como "bruñido". Cuando la puerta con la clavija de bisagra se ajusta al vehículo, la holgura entre el casquillo y la clavija tiene que seguir siendo cero, por lo tanto, en algunos casos tiene que estar disponible un intervalo de diámetros de clavija para garantizar la holgura cero. La operación de bruñido provoca alguna fluencia plástica en la capa de unión y forro y esto puede dar como resultado un deterioro permanente para el casquillo y una vida más corta.

Para cuestiones más complicadas, es común que el fabricante del vehículo especifique un par máximo de apertura de bisagra de puerta, por debajo del cual la bisagra tiene que funcionar y, por lo tanto, no se pueden tolerar bisagras excesivamente apretadas.

En vista de los problemas anteriormente indicados, los fabricantes han buscado formas para proporcionar alguna elasticidad o resiliencia para los casquillos de cojinetes de forma que se puedan adecuar grandes tolerancias de fabricación y mantener con ello económica la fabricación.

El documento US-A-5 609 421 proporciona elasticidad o resiliencia al casquillo, fabricando el casquillo con una sección transversal no redonda cuando se mira en la dirección axial. El casquillo descrito es de forma ligeramente triangular, estando curvados los lados de forma que la superficie exterior del respaldo o refuerzo del casquillo esencialmente está en contacto con el agujero redondo de alojamiento en tres posiciones. Análogamente, la clavija de bisagra únicamente está en contacto con el agujero del casquillo introducido en tres posiciones que están desviadas rotacional y angularmente con respecto a las posiciones de contacto del diámetro exterior del casquillo con el agujero de alojamiento. Por lo tanto, las porciones de pared del cojinete que están opuestas a las líneas de contacto con la clavija de la bisagra se pueden deformar elásticamente como respuesta a cargas laterales. Sin embargo, se considera que este diseño puede permitir demasiada inclinación de una puerta abierta, aunque el cojinete actúa nominalmente como un cojinete de holgura cero. Un inconveniente adicional de este tipo de casquillo es que el contacto entre la clavija de bisagra y la superficie de apoyo del cojinete únicamente se efectúa en tres líneas de contacto y, por lo tanto, el desgaste del cojinete, en el material plástico de forro, puede ser más rápido de lo deseado.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un cojinete de holgura cero sin los inconvenientes de los cojinetes de la técnica anterior.

El documento US-A-5611628 describe cojinetes anulares aparentemente formados de un solo material elástico. En una realización, se proporciona un cojinete radial, por ejemplo, para una varilla o vástago giratorio de válvula. El cojinete tiene picos y valles que se extienden radialmente y ejerce una fuerza elástica contra el vástago de la válvula para estabilizarle y reducir el cabeceo.

El documento DE-U-86 19 907.2 se refiere a una unión giratoria para una lámpara que incluye un elemento de soporte o cojinete radial que tiene ranuras axiales paralelas interiores y exteriores. El elemento de soporte o cojinete también está formado aparentemente de un solo material.

El documento US-A-4795220 se refiere a un cojinete de empuje formado mediante estampación de una placa metálica anular que tiene una capa de aleación de apoyo de cojinete, para formar una pluralidad de rebajes y protuberancias que se extienden en dirección axial (espesor) del cojinete anular.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un cojinete, cojinete que es de forma generalmente cilíndrica y que está formado de un material que comprende un robusto material de refuerzo o respaldo que tiene sobre sí un forro de un material de apoyo de cojinete, donde el espesor de pared tiene estrías dispuestas sobre el mismo, y donde el forro de material de apoyo de cojinete comprende un material plástico.

Las estrías se pueden formar mediante deformación plástica de una lámina o banda plana del material de apoyo reforzado, extendiéndose las estrías a través del espesor de la pared. Por lo tanto, el espesor total de pared es mayor que el espesor de la banda de la que se ha formado el material estriado.

Como se ha indicado anteriormente, las estrías se pueden formar en la banda plana, de la que se cortan piezas materia prima de cojinete, antes de formar el cojinete. Como alternativa, las estrías se pueden formar en el material con respaldo de acero durante el procesado de los cojinetes, es decir, las estrías se pueden incorporar en una pieza materia prima de cojinete durante la operación de formado del casquillo del cojinete.

Las estrías, que aparecen visualmente como ranuras y crestas en ambas superficies exteriores del material en forma de banda plana, se pueden extender en una dirección substancialmente paralela al eje del cojinete y/o transversalmente al mismo y/o oblicuamente al mismo. Por lo tanto, un cojinete de acuerdo con la presente invención puede tener estrías que se extienden en más de una sola dirección.

Una ventaja importante del cojinete de acuerdo con la presente invención es que se puede omitir la técnica convencional de bruñido del cojinete. Como se ha explicado anteriormente, el bruñido es una técnica para producir un tamaño preciso de agujero en el cojinete y se efectúa impulsando una herramienta que tiene una porción de forma redondeada a través del agujero del cojinete, donde la porción de forma redondeada tiene un diámetro mayor que el del agujero del cojinete cuando se ajusta en su alojamiento. La etapa de bruñido provoca deformación en la estructura material del cojinete y en casos extremos puede debilitar la unión entre el forro de apoyo del cojinete y el material de respaldo o refuerzo del mismo. El bruñido es una etapa adicional cara en la producción de cojinetes y que se puede evitar con los cojinetes de acuerdo con la presente invención.

En la presente invención, debido a la mayor capacidad del espesor de la pared del cojinete para soportar un mayor grado de deformación, se puede omitir la etapa de bruñido y se puede conseguir el ajuste correcto de holgura cero, simplemente introduciendo una clavija de bisagra de tamaño adecuado. El diámetro de la clavija de bisagra se elige de forma que efectúe el dimensionado necesario del agujero del cojinete. Sin embargo, el tamaño correcto para la clavija de bisagra abarca un intervalo relativamente amplio de tolerancia, dentro del cual debe estar normalmente el diámetro de la clavija de bisagra, como resultado de técnicas convencionales de fabricación de clavijas. La deformación plástica del casquillo, conseguida por la introducción de la clavija de bisagra, puede ser del orden de un
20%.

Con el fin de que se pueda comprender mejor la presente invención, a continuación se describen algunos ejemplos, únicamente a título de ilustración, en relación con los dibujos adjuntos, de los que:

La figura 1 representa una vista en perspectiva desde el extremo de un cojinete de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

La figura 2 representa una sección transversal esquemática a través de un conjunto de bisagra de una puerta de vehículo.

La figura 3 representa una sección transversal a través de una pieza de banda estriada antes de la formación del cojinete y que proporciona dimensiones típicas para las características estructurales de la misma.

La figura 4 representa una sección transversal a través de unas herramientas para formar la lámina, antes de formar cojinetes de acuerdo con la presente invención.

La figura 5 representa una vista esquemática en perspectiva de lámina o banda plana formada en la que se ha conseguido lámina o banda estriada mediante las herramientas de la figura 4.

La figura 6 representa una sección transversal de parte del alojamiento, del cojinete y de la clavija de bisagra, sobre la línea 6-6 de la figura 2.

La figura 7 representa una sección transversal axialmente dirigida, a través de una segunda realización de un cojinete de acuerdo con la presente invención, donde las estrías están situadas en dirección circunferencial.

A continuación se relacionan los dibujos, donde las mismas características se denominan mediante los mismos números de referencia.

La figura 1 representa una vista en perspectiva de un casquillo 10 de cojinete de acuerdo con la presente invención. El casquillo está fabricado de material de banda plana (no representado) que tiene un material de respaldo o refuerzo 12 de acero y un material de forro 14 de plástico unido a un lado del material de refuerzo. El material de banda plana se pasa entre rodillos 20, 22 (ver figura 4) para formar material estriado 40 (ver figuras 5 y 6). Los rodillos 20 y 22 giran alrededor de ejes 24, 26, respectivamente, y tienen ranuras 28, 30, y crestas 32, 34, sobresalientes, que cooperan entre sí, de forma que las crestas que sobresalen de un rodillo se pueden acoplar dentro de las ranuras del otro rodillo. Cuando los rodillos se aproximan entre sí, la banda plana de entrada se deforma y adquiere las estrías 36 que se extienden a través del espesor de la pared de la misma. Por lo tanto, la banda estriada 40 comprende crestas 42 elevadas que tienen el forro 14 sobre las mismas, donde cada cresta 42 está separada de la siguiente mediante ranuras 44. El material de refuerzo del material estriado 40 comprende crestas de acero 46 elevadas, donde cada cresta 46 está separada de la siguiente mediante una ranura 48. Por consiguiente, el cojinete 10 enrollado de la banda estriada 40 también tiene crestas 42, 46, elevadas y ranuras 44, 48, correspondientes.

El cojinete 10 representado en la figura 1 se ha formado partiendo de una pieza materia prima que se ha cortado de la banda estriada 40 que tiene las estrías que se extienden en una dirección paralela al eje del cojinete que se va a formar partiendo de la pieza materia prima. Sin embargo, la pieza materia prima se puede cortar formando un ángulo recto con respecto a la anterior, de forma que las estrías del casquillo de cojinete enrollado se extienden en una dirección alrededor de la circunferencia del cojinete 10, es decir, se extienden circunferencialmente con respecto al eje del cojinete, como se representa en relación con la figura 7 que representa un casquillo rebordeado de acuerdo con la presente invención en el que el reborde solo se representa parcialmente. En otra realización, la pieza materia prima se puede cortar de forma que las estrías se extiendan helicoidalmente a lo largo de la longitud axial del casquillo de cojinete enrollado.

El conjunto de bisagra de puerta representado en la figura 2 comprende una porción de alojamiento 50 de cojinete fijada a una puerta de vehículo (no representado) donde el alojamiento aloja y soporta a un cojinete 10 que, en este caso, tiene un reborde 52 inicialmente en un extremo y tiene un segundo reborde 54 formado después del ajuste a la porción de alojamiento 50. También se dispone una porción de soporte 58 de la clavija 56 de bisagra, que se fija a la carrocería del vehículo (no representada). Después de que el cojinete 10 se ha ajustado a la porción de alojamiento 50, la clavija 56 de bisagra se impulsa al interior del agujero del cojinete 10, de forma que se crea un tamaño uniforme de agujero en todos los cojinetes ajustados a una pluralidad de puertas de vehículo. La clavija 56 de bisagra tiene un diámetro suficiente para provocar una deformación plástica del casquillo de cojinete 10 y para provocar que las crestas 46 del material de refuerzo del cojinete se pongan en contacto con el agujero del alojamiento y también para garantizar que el diámetro exterior de la clavija 56 de bisagra se soporta por el material de forro 14 de las crestas 42 interiores.

El efecto de impulsar la clavija 56 de bisagra por el interior de agujero 62 del cojinete es deformar la pared del cojinete y provocar que las superficies exteriores de las crestas 46 se pongan en contacto con el agujero 70 de la porción de alojamiento 50. Debido a la recuperación elástica natural del material del cojinete, se forma un cojinete de holgura cero. El cojinete 10, debido a la estructura estriada del espesor de la pared puede hacer válido el intervalo total de tolerancia de las clavijas de bisagra para producir un conjunto de cojinete de holgura cero sin provocar una deformación excesiva en un extremo del espectro de tolerancia y sin provocar un ajuste holgado en el otro extremo del espectro de tolerancia. Las ranuras 44 y 48 son importantes para proporcionar un grado de elasticidad, para permitir la flexión de las crestas 42 del cojinete cuando la clavija 56 de bisagra se introduce en el agujero 62. Por lo tanto, los vacíos 80, formados entre las ranuras 48 y el agujero de alojamiento 70 permiten algún movimiento de la superficie del cojinete sin que el par de apriete requerido para abrir una bisagra de puerta llegue a ser excesivo.

Es importante observar que tanto las superficies de la cresta 46 de la parte respaldo o refuerzo del cojinete como las superficies de las crestas 42 del agujero del cojinete describen arcos de círculos con los que contacta la superficie activa de desplazamiento de la clavija 56 de bisagra. Por lo tanto, aunque el cojinete de la presente invención no tiene contacto de fricción del cojinete sobre 360º, tiene un área de superficie de contacto del cojinete considerablemente mayor que los cojinetes de la técnica anterior y, por lo tanto, la velocidad de desgaste del cojinete puede ser significativamente inferior.

El paso, profundidad y longitud de las crestas 42, 46, y de las ranuras 44, 48 se pueden cambiar mediante el uso de herramientas 20, 22, adecuadamente diseñadas para formar una lámina estriada para la fabricación de cojinetes que tienen grados deseados de elasticidad y facilidad u otra característica de deformación.

En relación con la figura 3, donde se representa una sección a través de una banda 40 plana estriada antes de la formación de un cojinete, unas dimensiones típicas para un cojinete como se describe en relación con las figuras 1, 2 y 7, pueden ser:

Espesor total	A \; aproximadamente 1 mm.
Espesor B de banda plana pre-estriada, aproximadamente 0,75 mm.
Profundidad de ranuras	C, D \hskip0,5cm aproximadamente 0,25 mm.
Anchura de ranuras	E (44, 48)	entre aproximadamente 0,4 y 2 mm.
Anchura de crestas	F (42, 46)	entre aproximadamente 0,8 y 2,5 mm.

Los ensayos han presentado una ligera variación del par de apriete giratorio sobre un amplio intervalo de tolerancias de componentes y se ha demostrado que la resistencia del casquillo para impedir la inclinación de una puerta de coche es aceptable.

Como alternativa, el conjunto de bisagra de la figura 2 puede comprender dos cojinetes 10, estando cada uno de ellos rebordeado e introduciéndose cada uno de ellos desde extremos opuestos del agujero del miembro 50 de bisagra.

Aunque la presente invención se ha descrito en relación con cojinetes de bisagras de puertas de vehículos, los cojinetes de acuerdo con la presente invención no están limitados a tales aplicaciones y se pueden usar en muchas aplicaciones en las que se requieren cojinetes con holgura cero.

Una ventaja adicional de la presente invención es que las ranuras de las estrías del agujero del cojinete proporcionan depósitos que, si se desea, se pueden llenar con un lubricante tal como grasa para alargar adicionalmente la vida del cojinete.

Claims (14)

1. Un cojinete (10), que tiene forma generalmente cilíndrica y que está formado partiendo de un material que comprende un material robusto de respaldo o refuerzo (12) que tiene sobre sí un forro (14) de un material de apoyo o rozamiento, donde el espesor de pared tiene estrías (36) dispuestas en el mismo y donde el forro de material de apoyo o rozamiento comprende un material plástico.

2. Un cojinete (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las estrías (36) están formadas por deformación plástica de una lámina o banda del material de cojinete (12, 14) con refuerzo o respaldo, donde las estrías se extienden a través del espesor de la pared.

3. Un cojinete (10) de acuerdo con la reivindicación 1, o con la reivindicación 2, en el que las estrías (36) se extienden en una dirección substancialmente paralela al eje del cojinete.

4. Un cojinete (10) de acuerdo con la reivindicación 1, o con la reivindicación 2, en el que las estrías (36) se extienden transversalmente al eje del cojinete.

5. Un cojinete (10) de acuerdo con la reivindicación 1, o con la reivindicación 2, en el que las estrías (36) se extienden oblicuamente al eje del cojinete.

6. Un cojinete (10) de acuerdo con la reivindicación 1, o con la reivindicación 2, en el que las estrías (36) se extienden en más de una dirección.

7. Un cojinete (10) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la banda inicial es banda plana y el espesor total (A) del material estriado (40) es mayor que el espesor (B) de la banda plana de la que se ha formado el material estriado.

8. Un cojinete (10) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la anchura de ranuras (44) y crestas (42) formadas por las estrías sobre el diámetro exterior del cojinete son desiguales.

9. Un cojinete (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el forro (14) del material de apoyo del cojinete está unido a dicho material de respaldo o refuerzo (12) mediante una capa porosa.

10. Un cojinete (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha capa porosa es de polvo de bronce sinterizado.

11. Un cojinete (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicho material robusto de refuerzo (12) es acero.

12. Un conjunto de bisagra que incluye un cojinete (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 11.

13.Un conjunto de bisagra de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el cojinete (10) está rebordeado.

14. Un conjunto de bisagra de acuerdo con la reivindicación 12, o con la reivindicación 13, en el que hay dos cojinetes (10) incluidos en el mismo conjunto.