ES2258225T3 - Estabilizador dividido y procedimiento para fabricar una union dentada de la pieza giratoria exterior a una de las dos piezas de estabilizador. - Google Patents
Estabilizador dividido y procedimiento para fabricar una union dentada de la pieza giratoria exterior a una de las dos piezas de estabilizador.Info
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Abstract
Estabilizador dividido, compuesto por una primera pieza de estabilizador (1) y una segunda pieza de estabilizador (2) que se unen entre sí por un actuador, estando constituido el actuador por una pieza giratoria (6) interior con al menos un ala giratoria (7) orientada hacia fuera, y por una pieza giratoria (4) exterior con la misma cantidad de alas giratorias (5) orientadas hacia dentro, que forman entre sí espacios libres para un manguito de acoplamiento (9) o cámaras de presión hidráulica, estando unida la pieza giratoria (6) interior del actuador (3) de forma resistente al giro con la primera pieza de estabilizador (1) y estando unida la pieza giratoria (4) exterior de forma resistente al giro con la segunda pieza de estabilizador (2), y realizándose la unión resistente al giro entre la pieza giratoria (4) exterior y la segunda pieza de estabilizador (2) a través de un dentado entre la pieza giratoria (4) exterior y la segunda pieza de estabilizador (2), caracterizado porque el dentado entre la pieza giratoria (4) exterior y la segunda pieza de estabilizador (2) está realizada sin juego y soldada mediante un cordón de soldadura (18) circundante, estando realizado el cordón de soldadura (18) de tal forma que cierre las cámaras de trabajo interiores de forma estanca a la presión hacia fuera y que asegure la segunda pieza de estabilizador (2) axialmente respecto a la pieza giratoria (4) exterior.
Description
Estabilizador dividido y procedimiento para
fabricar una unión dentada de la pieza giratoria exterior a una de
las dos piezas de estabilizador.
La invención se refiere a un estabilizador
dividido según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un
procedimiento de fabricación correspondiente según el preámbulo de
la reivindicación 3.
Este tipo de estabilizadores se emplean
especialmente en la tecnología automovilística.
Generalmente, a cada eje de un automóvil se
asigna un estabilizador que trabaja según el principio de una barra
de torsión y que está orientado paralelamente respecto al eje del
vehículo. Los dos extremos del estabilizador van fijados a la
suspensión de rueda correspondiente. Este estabilizador evita o
debilita considerablemente la transmisión al vehículo de los
movimientos de balanceo causados por las propiedades de la
calzada.
Hay algunos estabilizadores que están concebidos
sólo para un grado de amortiguación determinado, por lo que
reaccionan con demasiada suavidad o dureza a las solicitaciones
cambiantes. Por esta razón, no resultan apropiados para automóviles
concebidos tanto para la carretera como para todo tipo de
terreno.
Los vehículos sometidos a este tipo de
solicitaciones, habitualmente, están dotados de un estabilizador
dividido. Un estabilizador dividido de este tipo se conoce, por
ejemplo, por el documento DE10012915A1, cuyas piezas de
estabilizador están unidas por un actuador en forma de un
acoplamiento cambiable. Dicho actuador se compone de una pieza
giratoria exterior, unida a través de una tapa, de forma no
giratoria, con una pieza de estabilizador, y de una pieza giratoria
interior, unida de forma no giratoria directamente con la otra pieza
del estabilizador. Están fabricadas en una sola pieza, tanto la
pieza giratoria interior con una pieza de estabilizador como la
tapa de la pieza giratoria exterior con la otra pieza de
estabilizador.
Con esta solución constructiva resultan unos
componentes complicados a nivel de fabricación, ya que la pieza de
estabilizador tiene una forma curvada y una gran longitud. Las
dificultades de fabricación, especialmente en el caso de la pieza
de estabilizador con la tapa, aumentan aún más por el hecho de que
el extremo de la pieza complicada del estabilizador debe someterse
a un mecanizado conformador para fabricar la tapa.
En el documento DE4229025A1 se describe un
estabilizador dividido, cuya pieza de estabilizador está soldada
mediante un rayo láser con la tapa de la pieza giratoria. Una unión
soldada de este tipo no sólo cumple los requisitos de resistencia
exigidos para transmitir los momentos de torsión elevados y
variados, porque la pieza de estabilizador se compone de un acero
para resortes y la tapa se compone de un material templado, y
especialmente el acero para resortes se considera como no soldable.
Las elevadas temperaturas de soldadura conducen a la formación de
grietas en la fase de enfriamiento.
Además, la soldadura por rayo láser se prohíbe
por razones económicas, ya que para ello se requiere una soldadora
láser especial con dispositivos complicados.
Por el documento US5,700,027, finalmente, se
conoce un estabilizador con un actuador en el que la tapa de la
pieza giratoria exterior posee un dentado interior y la pieza de
estabilizador correspondiente posee un dentado exterior. Sin
embargo, generalmente, un dentado de este tipo está sujeto a un
juego en la técnica de fabricación que funcionalmente se presenta
como un resbalamiento entre las dos piezas giratorias. Para evitar
esta desventaja, se conoce generalmente el procedimiento de aplicar
la tapa con su dentado interior con una masilla sobre el dentado
exterior de la pieza de estabilizador. De esta manera se elimina el
juego, pero por otro lado empeora la capacidad de carga de este
dentado.
Un dentado de este tipo tampoco está asegurado
axialmente, de modo que adicionalmente debe incorporarse una espiga
radial que, por una parte, vuelve a atenuar el grosor de material de
las piezas que transmiten el momento de giro y que, por otra parte,
es difícil de mecanizar debido a la alta calidad del material,
incrementando de esta forma innecesariamente los costes de
fabricación. Otra desventaja consiste en que el dentado no garantiza
ninguna estanqueidad hacia fuera. Por ello, se requieren elementos
de estanqueización adicionales para estanqueizar hacia fuera las
cámaras de trabajo interiores del actuador. Es otro factor que
encarece el actuador.
Asimismo, el documento DE4337769 representa el
objeto del preámbulo de la reivindicación 1.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de
diseñar de manera más sencilla a nivel constructivo, en un
estabilizador de dos piezas del tipo en cuestión, la unión del
actuador a la pieza de estabilizador correspondiente. En cuanto al
procedimiento, dicha unión debe poder fabricarse de forma más
sencilla y económica en comparación con los procedimientos de
fabricación convencionales.
El objetivo técnico se consigue mediante la parte
caracterizadora de la reivindicación 1. Algunas posibilidades de
configuración resultan de la reivindicación subordinada 2.
El objetivo en cuanto al procedimiento se
consigue mediante la parte caracterizadora de la reivindicación 3,
estando representadas configuraciones convenientes en las
reivindicaciones subordinadas 4 y 5.
El nuevo estabilizador dividido en dos y el nuevo
procedimiento para fabricar la unión de la pieza giratoria exterior
en la pieza de estabilizador correspondiente elimina las desventajas
mencionadas del estado de la técnica.
Por tanto, la nueva unión se caracteriza por una
alta capacidad de carga que, en primer lugar, se debe al dentado
fabricado sin juego. Esta capacidad de carga aumenta aún más por el
cordón de soldadura circundante, porque también el cordón de
soldadura lleva a cabo, en medida limitada, una función portante. La
libertad de juego del dentado está concebida de forma tan reducida
que el cordón de soldadura no asume en ninguna fase de
funcionamiento la transmisión única del momento de giro. Esto
permite mantener reducidos los requisitos de resistencia del cordón
de soldadura.
El cordón de soldadura circundante concebido de
esta forma tiene la ventaja de que cierra el dentado de forma
estanca, de tal forma que no sea posible la salida de medio de
presión de las cámaras de trabajo interiores hacia fuera. Gracias a
esta función de estanqueización se pueden suprimir los elementos de
estanqueización convencionales entre la tapa de cierre de la pieza
giratoria exterior y la pieza de estabilizador correspondiente,
ahorrando gastos considerables. Además, dicho cordón de soldadura
asegura la pieza de estabilizador frente a la tapa de cierre de la
pieza giratoria exterior contra cargas axiales. De este modo se
puede suprimir la disposición de espigas radiales necesaria en caso
contrario y a la difícil fabricación de los mismos, lo que también
ahorra gastos. Además, se evita un debilitamiento de material que se
produce por la disposición de espigas en la tapa de cierre y la
pieza de estabilizador, lo cual repercute positivamente en la
capacidad de carga de la unión.
Resulta especialmente ventajoso que el cordón de
soldadura quede formado en una cámara anular interior. Esto resulta
ventajoso para el proceso de fabricación y hace que el cordón de
soldadura sea invisible, por lo que no es necesario su acabado
cosmético.
Usando materiales insoldables o soldables sólo
con restricciones, para evitar la formación de grietas es preciso
fabricar un precalentamiento selectivo y un enfriamiento definido.
Resulta ventajoso precalentar con la ayuda del recocido por
inducción, porque entonces se calienta sólo una zona muy limitada,
soldando a continuación bajo gas inerte, porque es un procedimiento
sencillo y económico.
La invención se describe detalladamente con la
ayuda de un ejemplo de realización. Muestran:
la figura 1 la representación de sección de
un actuador en la versión de un embrague y
la figura 2 el embrague giratorio con una
vista ampliada de la pieza de estabilizador.
Según las dos figuras 1 y 2, el estabilizador
dividido se compone de una primera pieza de estabilizador 1 y de
una segunda pieza de estabilizador 2, unidas entre sí a través de un
embrague 3. El embrague 3 se compone de una pieza giratoria 4
exterior en forma de una carcasa cilíndrica con un ala giratoria 5
resistente al giro y orientada hacia dentro, y de una pieza
giratoria 6 interior con un ala giratoria 7 orientada hacia fuera.
La pieza giratoria 6 interior y su ala giratoria 7 orientada hacia
fuera están unidas fijamente entre sí a través de un dentado 8.
Ambas alas giratorias 5 y 7 se encuentran en un plano radial común
formando entre sí dos cámaras de acoplamiento opuestas. Sobre la
pieza giratoria 6 interior está guiado de forma axialmente
deslizable un manguito de acoplamiento 9 con dos garras de
acoplamiento cónicas, engranando las garras de acoplamiento en las
dos cámaras de acoplamiento libres de las alas giratorias 5 y 7. El
manguito de acoplamiento 9 es sometido, en un lado, a la fuerza de
un resorte de compresión 10 y, en ambos lados alternando, a la
presión hidráulica de una instalación hidráulica no representada.
Por tanto, bajo la fuerza del resorte de compresión 10 y de la
presión hidráulica orientada en el mismo sentido se produce un
cierre positivo entre las alas giratorias 5 y 7 y las dos garras de
acoplamiento del manguito de acoplamiento 9 y, por tanto, una unión
resistente al giro entre la pieza giratoria 4 exterior y la pieza
giratoria 6 interior. Este cierre positivo y, por tanto, la unión
resistente al giro se interrumpe en caso de someterse el manguito de
acoplamiento 9 a una presión orientada en el sentido contrario, de
tal forma que las alas giratorias 5 y 7 puedan girar de forma
limitada una respecto a la otra.
La pieza giratoria 6 interior está realizada en
una sola pieza con la pieza de estabilizador 1 y pasa con su
extremo libre por la carcasa de la pieza giratoria 4 exterior hasta
la altura de la segunda pieza de estabilizador 2, estando alojado
allí. Además, la pieza giratoria 6 interior posee otro punto de
alojamiento 11 en una tapa de alojamiento 12 que se encuentra en el
lado de la primera pieza de estabilizador 1 y que cierra
adicionalmente de forma estanca hacia fuera la cámara de presión
hidráulica situada en este lado.
La pieza giratoria 4 exterior está dotada, en el
lado de la segunda pieza de estabilizador 2, de una tapa de cierre
13 que preferentemente está soldada a la carcasa de la pieza
giratoria 4 exterior y que cierra la cámara de presión hidráulica
situada en este lado. La tapa de cierre 13 posee un taladro de paso
14 con dentado interior. Por otra parte, el extremo de la segunda
pieza de estabilizador 2 está configurada como vástago 15 que lleva
un dentado exterior, estando coordinados el taladro de paso 14 y el
vástago 15 uno respecto al otro de tal forma que exista un dentado
prácticamente exento de juego. Además, este dentado tiene tal
resistencia y capacidad de carga, que por sí solo es capaz de
transmitir los momentos de giro que se produzcan. El vástago 15 de
la segunda pieza de estabilizador 2 presenta un diámetro escalonado
formando un pivote 16 que se apoya axialmente en la pieza giratoria
6 interior y que, en acción conjunta con el taladro de paso 14 de la
tapa de cierre 13, forma una cámara anular 17. De una manera
especial, en dicha cámara anular 17 se encuentra un cordón de
soldadura 18 circundante que une el dentado entre la tapa de cierre
13 y el vástago 15. El cordón de soldadura 18 está configurado y
realizado de tal forma que realice una función de estanqueización
hacia fuera para la cámara de presión hidráulica, situada en este
lado, así como una función de aseguramiento axial de la segunda
pieza de estabilizador 2 con respecto a la pieza giratoria 4
exterior.
Para conseguir el grado de elasticidad necesario,
las piezas de estabilizador 1, 2 están fabricadas de un acero para
resortes 55 Cr 3 y la tapa de cierre 13 está realizada de un acero
cementado, preferentemente 16 Mn Cr 5. El acero para resortes se
considera no soldable y el acero cementado se considera soldable
bajo restricciones. Por lo tanto, el cordón de soldadura 18 con sus
dos materiales distintos se precalienta durante un período de
tiempo de aprox. 15 s a una temperatura de 350ºC, realizándose el
precalentamiento mediante un recocido por inducción limitado
localmente a la zona del cordón. De esta forma, en todos los
materiales resulta una estructura en gran medida idéntica al
material básico de la pieza de estabilizador 2. A continuación, las
dos piezas se unen por soldadura bajo gas protector, seleccionando
un avance del alambre para soldar de 11 cm/min y una velocidad de
soldadura de 9 mm/s. Después, se enfría lentamente durante un
período de tiempo de al menos 109 s, hasta que el contenido de
martensita en la estructura se haya reducido al 30%,
aproximadamente.
- 1
- Primera pieza de estabilizador
- 2
- Segunda pieza de estabilizador
- 3
- Embrague
- 4
- Pieza giratoria exterior
- 5
- Ala giratoria
- 6
- Pieza giratoria interior
- 7
- Ala giratoria
- 8
- Dentado
- 9
- Manguito de acoplamiento
- 10
- Resorte de compresión
- 11
- Punto de alojamiento
- 12
- Tapa de alojamiento
- 13
- Tapa de cierre
- 14
- Taladro de paso
- 15
- Vástago
- 16
- Pivote
- 17
- Cámara anular
- 18
- Cordón de soldadura circundante
Claims (5)
1. Estabilizador dividido, compuesto por una
primera pieza de estabilizador (1) y una segunda pieza de
estabilizador (2) que se unen entre sí por un actuador, estando
constituido el actuador por una pieza giratoria (6) interior con al
menos un ala giratoria (7) orientada hacia fuera, y por una pieza
giratoria (4) exterior con la misma cantidad de alas giratorias (5)
orientadas hacia dentro, que forman entre sí espacios libres para un
manguito de acoplamiento (9) o cámaras de presión hidráulica,
estando unida la pieza giratoria (6) interior del actuador (3) de
forma resistente al giro con la primera pieza de estabilizador (1) y
estando unida la pieza giratoria (4) exterior de forma resistente
al giro con la segunda pieza de estabilizador (2), y realizándose la
unión resistente al giro entre la pieza giratoria (4) exterior y la
segunda pieza de estabilizador (2) a través de un dentado entre la
pieza giratoria (4) exterior y la segunda pieza de estabilizador
(2), caracterizado porque el dentado entre la pieza
giratoria (4) exterior y la segunda pieza de estabilizador (2) está
realizada sin juego y soldada mediante un cordón de soldadura (18)
circundante, estando realizado el cordón de soldadura (18) de tal
forma que cierre las cámaras de trabajo interiores de forma estanca
a la presión hacia fuera y que asegure la segunda pieza de
estabilizador (2) axialmente respecto a la pieza giratoria (4)
exterior.
2. Estabilizador dividido según la
reivindicación 1, caracterizado porque la pieza giratoria (4)
exterior posee una tapa de cierre (13) con un taladro de paso (14)
en el que está incorporado el dentado interior, y la segunda pieza
de estabilizador (2) está realizada con un pivote (16) frontal que
lleva el dentado exterior, formando el taladro de paso (14) y el
pivote (16) una cámara anular (17) que en la zona del dentado recibe
el cordón de soldadura (18), y estando configurado el cordón de
soldadura (18) como cordón de garganta.
3. Procedimiento para fabricar una unión
dentada de la pieza giratoria exterior de un actuador con la segunda
pieza de estabilizador (2), estando compuesta la pieza giratoria
(4) por un acero cementado y la pieza de estabilizador (2) por un
acero para resortes, caracterizado porque el dentado interior
de la pieza giratoria (4) exterior y el dentado exterior de la
segunda pieza de estabilizador (2) se realizan sin juego entre sí,
y el dentado entre la pieza giratoria (4) exterior y la segunda
pieza de estabilizador (2) se sueldan mediante un cordón de
soldadura (18) circundante, a prueba de presión.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la pieza giratoria (4) exterior y la
segunda pieza de estabilizador (2) se precalientan en la zona del
cordón, durante un período de tiempo de 15 s, a una temperatura de
350ºC, enfriándose después de la soldadura hasta un contenido de
martensita del 30% en la estructura.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el precalentamiento se realiza mediante
recocido por inducción y la soldadura se realiza bajo gas protector,
seleccionando un avance del alambre para soldar de 11 cm/min y una
velocidad de soldadura de 9 mm/s.
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