ES2241886T3 - Articulacion esferica. - Google Patents

Articulacion esferica.

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ES2241886T3
ES2241886T3 ES01982154T ES01982154T ES2241886T3 ES 2241886 T3 ES2241886 T3 ES 2241886T3 ES 01982154 T ES01982154 T ES 01982154T ES 01982154 T ES01982154 T ES 01982154T ES 2241886 T3 ES2241886 T3 ES 2241886T3
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Matthias Gercke
Martin Wellerding
Martin Rechtien
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Abstract

Articulación esférica, en especial, articulación de guía de rueda para automóviles con una carcasa (1) en cuyo espacio hueco (2) abierto, al menos, por un lado, está introducido un semicojinete (3) con una esfera articulada (4) alojada en el interior, en la que el semicojinete (3) junto con la esfera articulada (4) alojada dentro forma una unidad de montaje (3, 4), que puede desplazarse en el espacio hueco (2) a lo largo de un eje (6) y en el espacio hueco (2) de la carcasa (1) un primer borde (7) y un segundo borde (8) forman topes finales, entre los que se define un trayecto libre (5) limitado de la unidad de montaje (3, 4), caracterizada porque el semicojinete (3) se aloja bajo tensión previa suave radial en el espacio hueco (2) y entre el semicojinete (3) y la superficie interior del espacio hueco (2) está dispuesto, al menos, un elemento de compensación (15) efectivo radialmente.

Description

Articulación esférica.
La invención se refiere a una articulación esférica según el preámbulo de la reivindicación 1.
Una articulación esférica de este tipo como se conoce, por ejemplo, del documento US 6.042.294 o del documento US 6.010.272 y que puede montarse como articulación de guía de rueda para automóviles, se compone de una carcasa, que presenta un espacio hueco abierto, al menos, en un lado. En este espacio hueco se introduce un semicojinete con una esfera articulada alojada dentro.
En las soluciones según los documentos citados, el semicojinete puede desplazarse junto con la esfera articulada alojada dentro en el espacio hueco a lo largo de un eje que coincide con el eje de simetría del semicojinete, en el que en el espacio hueco de la carcasa un primer borde y un segundo borde forman topes finales, entre los que se define, de este modo, un trayecto libre limitado del semicojinete que puede desplazarse, de forma que la unidad de montaje que se compone de semicojinete y esfera articulada puede moverse deslizándose entre el primer borde y el segundo borde de la carcasa. Los cojinetes deslizantes presentan entre las superficies de cojinete deslizantes entre sí un juego que se denomina "juego interno del cojinete". Este juego interno del cojinete conduce a que la combinación de una disposición de cojinete deslizante con una articulación esférica hasta ahora sólo ha podido resolverse de forma insatisfactoria. Asimismo, las realizaciones de articulaciones esféricas según el documento US 6042294 o el documento US 6010272 no ofrecen ninguna solución satisfactoria al respecto.
Otro problema consiste en que especialmente las articulaciones esféricas en soportes de rueda de un automóvil están expuestas a elevadas cargas térmicas. Rozan piezas de montaje contiguas, como los frenos, e influyen en el comportamiento de la disposición de cojinetes de forma persistente. Asimismo, las pantallas de protección térmica son eficaces parcialmente, no obstante no pueden proteger las articulaciones esféricas de forma duradera, de manera que existe una necesidad de articulaciones que presenten un comportamiento de disposición de cojinetes aproximadamente constante a pesar de las oscilaciones de temperatura extremas. Estas dificultades en el caso de articulaciones esféricas conocidas aumentan con temperaturas exteriores decrecientes y se refuerzan adicionalmente a través de la influencia de la temperatura de las piezas de montaje que alojan la articulación esférica en el vehículo.
El planteamiento técnico del problema de la invención puede verse en que debe crearse una articulación esférica, que compense las tolerancias de forma, posición y montaje, así como las deformaciones de las piezas de montaje de la articulación esférica mediante cargas térmicas o mediante efectos de fuerzas exteriores.
Este planteamiento del problema se soluciona con la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Las configuraciones de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.
La presente invención recorre un camino completamente nuevo. Para ello, se desea y se consigue mediante la realización según la invención que el semicojinete pueda moverse junto con la esfera articulada alojada dentro de la carcasa. En consecuencia, entre la superficie exterior del semicojinete y la superficie interior del espacio hueco de la carcasa, en el que está alojado el semicojinete, existe una unión deslizante. Esta solución conocida se perfecciona según la invención, de forma que el semicojinete está alojado bajo tensión previa radial suave en el espacio hueco de la carcasa, apoyándose por tanto de forma correspondiente en las paredes del espacio hueco. Para ello, entre la superficie exterior del semicojinete y la superficie interior del espacio hueco está dispuesto, al menos, un elemento de compensación efectivo radialmente.
El semicojinete puede desplazarse junto con la articulación esférica alojada dentro en el espacio hueco a lo largo de un eje, en el que la posición del eje no debe coincidir obligatoriamente con el eje de simetría del semicojinete. Además, en el ámbito de la invención existe también una inclinación del eje dentro de la carcasa articulada.
Con una realización de articulación esférica de este tipo pueden compensarse de forma efectiva tanto tolerancias de forma como también de posición de la articulación esférica, así como deformaciones de las piezas de montaje de la articulación esférica mediante cargas térmicas o efectos de fuerzas exteriores. Asimismo, se crea una articulación esférica que está libre de juego en el sentido axial.
Las tensiones térmicas y, en menor volumen, incluso las curvaturas como, por ejemplo, las flexiones del soporte de rueda como consecuencia de fuerzas laterales que aparecen en el soporte de rueda, pueden compensarse. La articulación esférica realizada como cojinete libre transmite fuerzas radiales y mejora, de este modo, la guía lateral de la rueda del automóvil, lo que resulta una ventaja considerable al iniciar la marcha y al frenar.
Según una configuración de la invención, la tensión previa radial mencionada anteriormente puede generarse de forma que en la superficie exterior del semicojinete se aplique, al menos, una ranura, y en cada ranura se introduzca un elemento de compensación.
Para generar la tensión previa radial de la forma más regular posible es conveniente prever, al menos, dos ranuras paralelas distanciadas entre sí con elementos de compensación introducidos dentro.
Asimismo, las dimensiones exteriores del elemento de compensación o de los elementos de compensación deberían ser ligeramente mayores que la dimensión interior del espacio hueco de la carcasa. Así, una dimensión exterior ligeramente abombada de cada elemento de compensación resulta especialmente ventajosa, debiendo existir, al menos, una elasticidad limitada del elemento de compensación.
La carcasa de una articulación esférica según la invención puede realizarse de forma abierta en un lado o en ambos lados. En una carcasa abierta en un lado debe usarse el suelo de la carcasa como segundo borde.
Además, se considera conveniente en una carcasa abierta en un lado prever un borde que, por ejemplo, se componga de una parte del borde de carcasa orientado hacia dentro de la articulación y un segundo borde que pueda estar configurado como zona de pestaña radial de un elemento de cierre.
Asimismo, como elemento de cierre puede usarse cada pieza de montaje que está en la posición de proteger las partes interiores sensibles del cojinete frente a impurezas o a la penetración de humedad. Se conocen, por ejemplo, fuelles de estanqueidad de materiales de caucho.
Según otra propuesta, el elemento de cierre introducido en un alojamiento de la carcasa puede fijarse a la carcasa mediante una conformación de un abombamiento de material del borde de la carcasa que tiene lugar al cerrar la articulación esférica.
El elemento de cierre puede realizarse tanto de una sola pieza como de diversas piezas, por ejemplo, puede consistir en un anillo de cierre y una cubierta unida a éste de forma estanca. Al mismo tiempo, para mejorar la estanqueidad entre el anillo de cierre y la cubierta se recomienda introducir, al menos, un elemento de estanqueidad. Sólo a modo de ejemplo para un elemento de estanqueidad de este tipo se menciona aquí un anillo circular.
Otras configuraciones de la invención pueden consistir además en unir de forma liberable la esfera articulada con un pivote. De este modo, resulta la posibilidad de unir dos piezas de montaje que pueden fabricarse por separado a un pivote esférico, lo que especialmente en caso de protección superficial resulta útil sólo para una de estas piezas de montaje y, además, ofrece la posibilidad de un sistema de caja de construcción, que permite una fabricación de pivote esférico conforme a la necesidad de piezas individuales estandarizadas.
Asimismo, el pivote también puede realizarse como componente de un soporte de rueda de un automóvil. Mediante esta medida, es decir, la unión directa de la esfera articulada a un pivote realizado de una sola pieza con el soporte de rueda, pueden ahorrarse piezas de montaje adicionales y, de este modo, procesos de montaje.
Un ejemplo de realización especial de la invención se explica en detalle a continuación en referencia al dibujo.
Se muestra:
Figura 1: en detalle, una articulación esférica según la invención en sección.
En la figura 1 está montada una esfera articulada 4 en un pivote 14 de un soporte de rueda 18. La esfera articulada 4 está unida de forma liberable con el pivote 14 mediante una unión roscada 19.
Con su geometría esférica, la esfera articulada 4 está alojada en un semicojinete 3, que presenta una geometría interior complementaria a la esfera articulada 4. En el ejemplo mostrado, en una carcasa 1 de la articulación esférica abierta a ambos lados existe un espacio hueco 2 cilíndrico, en el que está introducido el semicojinete 3 de forma móvil deslizante. En la superficie exterior del semicojinete están aplicadas dos ranuras circundantes 16 distanciadas axialmente observado en sentido del eje 6. Las ranuras 16 alojan, respectivamente, un elemento de compensación 15, que, respecto al eje 6, genera una tensión previa entre el semicojinete 3 y la superficie interior del espacio hueco 2. De este modo, se consigue una compensación de juego y, además, se evita que el semicojinete complete un movimiento de giro alrededor del eje 6. La rigidez radial, es decir, las propiedades de amortiguación de esta articulación esférica pueden ajustarse de forma muy precisa en el sentido radial. De la figura también se desprende que el contorno exterior del elemento de compensación 15 está realizado aquí de forma abombada, por lo que se ha seleccionado una sección anular. De este modo, se garantiza, por un lado,
la libertad de juego radial y, por otro lado, una movilidad axial suave de la unidad de montaje, que se compone de esfera articulada 4 y semicojinete 3, dentro del espacio hueco 2.
La carcasa 1 presenta además un primer borde 7, así como un segundo borde 8 en el lado opuesto. La distancia entre estos bordes se selecciona de forma que es mayor que la altura del semicojinete 3. De este modo, queda un trayecto libre 5, que permite la movilidad axial de la unidad de montaje que se compone de semicojinete 3 y esfera articulada 4.
En el ejemplo de realización representado sirve como primer borde 7 una parte del borde de la carcasa orientado hacia dentro de la articulación y, como segundo borde, 8 una zona de pestaña 20 radial de un elemento de cierre identificado en conjunto con el 9. El elemento de cierre 9 está realizado de diversas piezas por motivos de montaje. Se compone de un anillo de cierre 11 y una cubierta 12 que forma una unión por presión con el anillo de cierre 11. Para una mejor estanqueidad se ha introducido entre la cubierta 12 y el anillo de cierre 11 un elemento de estanqueidad 13.
El anillo de cierre 11 se introduce durante el montaje de la articulación esférica, en primer lugar, con una zona de pestaña 20 orientada radialmente en una ranura 21 de alojamiento dispuesta en el lado interior de la carcasa. A continuación se realiza durante el cierre de la carcasa una conformación de un abombamiento de material 10 del borde de carcasa, fijándose el anillo de cierre 11.
Una pantalla de protección térmica 17 protege las piezas de montaje de la articulación esférica de una forma conocida frente a la radiación de calor perjudicial de piezas de montaje contiguas. Estas son en el soporte de rueda 18 los frenos el automóvil.
Para la optimización de la estanqueidad de la articulación esférica frente a influencias exteriores está montada en una zona anular 22 una junta elástica 23, cuya superficie de estanqueidad 24 elástica exterior se apoya contra la pantalla de protección térmica de la articulación esférica. La junta 23 está aplicada en el lado del pivote, es decir, en el lado del primer borde 7 en la carcasa de la articulación, pudiendo realizarse la aplicación aprovechando una unión en arrastre de material, de forma o de fuerza. Para mejorar la elasticidad, la junta 23 se ha fabricado de un material de caucho, que presenta una pieza insertada 25. La junta presenta además una sección 26 de forma abombada.
Lista de números de referencia
1.
Carcasa
2.
Espacio hueco
3.
Semicojinete
4.
Esfera articulada
5.
Trayecto libre
6.
Eje
7.
Primer borde
8.
Segundo borde
9.
Elemento de cierre
10.
Abombamiento de material
11.
Anillo de cierre
12.
Cubierta
13.
Elemento de estanqueidad
14.
Pivote
15.
Elemento de compensación
16.
Ranura
17.
Pantalla de protección térmica
18.
Soporte de rueda
19.
Unión roscada
20.
Zona de pestaña
21.
Ranura de alojamiento
22.
Zona anular
23.
Junta
24.
Superficie de estanqueidad
25.
Pieza insertada
26.
Sección de forma abombada

Claims (9)

1. Articulación esférica, en especial, articulación de guía de rueda para automóviles con una carcasa (1) en cuyo espacio hueco (2) abierto, al menos, por un lado, está introducido un semicojinete (3) con una esfera articulada (4) alojada en el interior, en la que el semicojinete (3) junto con la esfera articulada (4) alojada dentro forma una unidad de montaje (3, 4), que puede desplazarse en el espacio hueco (2) a lo largo de un eje (6) y en el espacio hueco (2) de la carcasa (1) un primer borde (7) y un segundo borde (8) forman topes finales, entre los que se define un trayecto libre (5) limitado de la unidad de montaje (3, 4), caracterizada porque el semicojinete (3) se aloja bajo tensión previa suave radial en el espacio hueco (2) y entre el semicojinete (3) y la superficie interior del espacio hueco (2) está dispuesto, al menos, un elemento de compensación (15) efectivo radialmente.
2. Articulación esférica según la reivindicación 1, caracterizada porque en la superficie exterior del semicojinete (3) está aplicada, al menos, una ranura (16) y en cada ranura está introducido un elemento de compensación (15), cuya dimensión exterior es ligeramente mayor que la dimensión interior del espacio hueco (2).
3. Articulación esférica según una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas, caracterizada porque en la carcasa (1) abierta a ambos lados el primer borde (7) es una parte del borde de carcasa
orientado hacia dentro de la articulación y el segundo borde (8) es una zona de pestaña radial (20) de un elemento de cierre (9).
4. Articulación esférica según la reivindicación 3, caracterizada porque el elemento de cierre (9) introducido en un alojamiento (21) de la carcasa (1) se fija tras el montaje de la esfera articulada mediante un abombamiento de material conformado (10).
5. Articulación esférica según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque el elemento de cierre (9) es de diversas piezas y se compone de un anillo de cierre (11) y una cubierta (12) unida de forma estanca con éste.
6. Articulación esférica según la reivindicación 5, caracterizada porque entre el anillo de cierre (11) y la cubierta (12) está alojado, al menos, un elemento de estanqueidad (13).
7. Articulación esférica según una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas, caracterizada porque la esfera articulada (4) está unida de forma liberable con un pivote (14).
8. Articulación esférica según la reivindicación 7, caracterizada porque el pivote (14) es un componente de un soporte de rueda de un automóvil.
9. Articulación esférica según una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas, caracterizada porque la articulación esférica presenta una pantalla de protección térmica (17) para el apantallamiento frente a piezas de montaje contiguas.
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