ES2335532T3 - Soporte de tubo de levas. - Google Patents
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Abstract
Soporte de tubo de levas, para su utilización en el soporte de un tubo de levas (54'') como parte de un ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas de sistema de freno (50) acoplado a un sistema de eje/suspensión de un vehículo utilitario pesado, comprendiendo dicho soporte al menos una placa (82, 84) que presenta una abertura de tubo de levas (88) para alojar un dicho tubo de levas (54''), al menos tres lengüetas (90) que se proyectan desde dicha placa (82, 84) adyacentes a la abertura de tubo de levas (88) y que presentan caras (97) dirigidas hacia dentro, y aberturas de elemento de fijación (92) para alojar elementos de fijación mecánicos para dicha placa, siendo la placa (82, 84) generalmente cóncava, por lo que cuando se utiliza se aplana apretando los elementos de fijación en dichas aberturas de elemento de fijación (92), por lo que dichas lengüetas (90) se empujan hacia dentro para que sus caras (97) se acoplen con una superficie exterior de un dicho tubo de levas alojado en la abertura de tubo de levas (88).
Description
Soporte de tubos de levas.
Esta solicitud reivindica el beneficio de la
solicitud de patente provisional estadounidense número 60/725.933,
presentada el 12 de octubre de 2005.
La invención se refiere a un sistema de
suspensión de eje para vehículos utilitarios pesados y, en
particular, a ensamblados de leva del sistema de freno. Más en
particular, la invención está dirigida a un soporte de tubo de
levas para un ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas que
permite una instalación eficaz, aumenta la capacidad de carga y
ofrece una mayor resistencia a la deformación de torsión y axial de
un tubo de levas del ensamblado de soporte/envoltura de árbol de
levas, reduciendo de este modo el desgaste por rozamiento y
proporcionando un acoplamiento más firme del tubo de levas a un
ensamblado de suspensión, así como aumentando la vida útil del
ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas.
En los sistemas de freno convencionales de
vehículos utilitarios pesados se utiliza una leva en S para elevar
las zapatas de freno contra un tambor de freno para frenar un
vehículo. La leva en S está conectada íntegramente a un árbol de
levas que normalmente está soportado en cada uno de sus extremos
mediante un buje o cojinete. Normalmente, estos bujes están
lubricados o engrasados para reducir la fricción entre los bujes y
el árbol de levas. Un sistema de este tipo se desvela por ejemplo en
el documento GB-A-2 238 834.
Si los bujes o el árbol de levas se desgastan
y/o aumenta la fricción de rotación del árbol de levas contra los
bujes, la eficacia global del sistema de freno disminuye. Por
supuesto, cuando el desgaste de los bujes o del árbol de levas
supera límites predeterminados, se requiere la sustitución de los
bujes y/o del árbol de levas. Una práctica recomendada en la
industria es que cuando el árbol de levas y/o los bujes en un
extremo de un eje deban sustituirse, entonces el árbol de levas y/o
los bujes en el otro extremo del mismo eje también deben
sustituirse, y los árboles de levas y/o los bujes de todos los demás
ejes del vehículo deben inspeccionarse para detectar el mismo
estado de desgaste.
Existen dos contribuciones principales para el
desgaste del árbol de levas y de los bujes, a saber, el desgaste
inducido por carga y el desgaste inducido por contaminación. El
desgaste debido a la carga se produce en dos condiciones diferentes
que pueden definirse como cuasiestático y dinámico. El caso
cuasiestático se produce cuando se aplican los frenos del vehículo
y los bujes del árbol de levas resisten fuerzas de frenado. Este
escenario se considera cuasiestático debido a la velocidad de
rotación relativamente baja del árbol de levas y a la condición de
estado estable cuando los frenos se aplican a una presión constante.
En tal caso, las cargas sobre el buje externo son mayores que sobre
el buje interno. Por el contrario, el caso de carga dinámica se
produce normalmente cuando no se aplican los frenos y el árbol de
levas experimenta vibraciones debidas a imperfecciones de la
carretera. Estas vibraciones dan como resultado una carga por
impacto del árbol de levas contra los bujes.
El desgaste del árbol de levas y de los bujes
debido a la contaminación se debe principalmente a factores
medioambientales. Para reducir tal contaminación, generalmente se
colocan juntas herméticas en cada extremo de cada buje, las cuales
mantienen el lubricante dentro de los bujes y limitan la entrada de
agentes contaminantes desde el entorno exterior. El lubricante no
solo actúa para reducir la fricción entre el árbol de levas y los
bujes, sino que también pone en suspensión cualquier agente
contaminante que pueda introducirse en el buje a través de las
juntas herméticas. El lubricante también actúa como una barrera
contra la humedad que puede provocar la corrosión del árbol de
levas.
Por lo tanto, varios tipos de ensamblados de
soporte/envoltura de árbol de levas se han utilizado en la técnica
de sistemas de freno para proteger y soportar el árbol de levas y
para garantizar la coaxialidad de los bujes para impedir una
fricción de rotación excesiva y/o el agarrotamiento del árbol de
levas contra uno o más de los bujes cuando se accionan los frenos.
Mantener la coaxialidad de los bujes también hace que los bujes
soporten mejor las cargas. Más en particular, cuando los bujes
permanecen coaxiales, las cargas se distribuyen de manera más
uniforme a través de las superficies de ambos bujes y hay una menor
posibilidad de que el árbol de levas haga contacto con un pequeño
borde o área de uno de los bujes. Tal soporte aumenta el área
resistente a las cargas disponible para el árbol de levas,
reduciendo por tanto el desgaste de los bujes debido a las
condiciones de carga cuasiestáticas y dinámicas.
Un ensamblado de soporte/envoltura de árbol de
levas de este tipo también protege a los bujes contra la
contaminación ambiental. Este tipo de ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas incluye un tubo de levas, y el
tubo de levas elimina dos juntas herméticas sobre bujes que se
utilizan sin un tubo de levas, y reduce en dos el número de
ubicaciones para la entrada de agentes contaminantes dentro de los
bujes. El tubo de levas también proporciona un mayor depósito de
grasa para mejorar la lubricación y para poner en suspensión
cualquier agente contaminante que pueda atravesar las juntas
herméticas.
Sin embargo, los ensamblados de
soporte/envoltura de árbol de levas de la técnica anterior han
requerido normalmente una soldadura en el punto de acoplamiento del
extremo interno del tubo de levas al vehículo para resistir la
rotación del tubo inducida por la rotación del árbol de levas.
Desafortunadamente, una soldadura de este tipo puede estar sometida
a la fatiga y a roturas. Además, debido al requisito de tal
soldadura y/o al posible ajuste mediante cuñas durante la
instalación del ensamblado de soporte/envoltura de tubo de levas
durante la fabricación de un sistema de eje/suspensión, el
ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas debe adaptarse
normalmente de manera personalizada a un único tipo de sistema de
eje/suspensión. Más específicamente, diferentes sistemas de
eje/suspensión presentan diferentes distancias entre los dos puntos
de soporte principales para el ensamblado de soporte/envoltura de
árbol de levas, a saber, la cruceta del sistema de freno y la barra
del sistema de eje/suspensión. Por tanto, un tamaño del ensamblado
de soporte/envoltura de árbol de levas con puntos de soldadura
fijos no puede adaptarse a muchos sistemas de eje/suspensión.
Además, la adaptación personalizada también puede ser necesaria en
sistemas de eje/suspensión del mismo tipo debido a pequeñas
tolerancias en la distancia entre los puntos de soporte para el
tubo de levas provocadas por variaciones naturales en los procesos
de fabricación.
En un esfuerzo por superar las limitaciones
asociadas a la soldadura, en la técnica se conoce el utilizar un
soporte o placa de apoyo de tubo de levas formado con una
configuración predeterminada de ojo de cerradura, tal como una
forma en D, junto con una junta tórica para sujetar el tubo de levas
y minimizar o impedir la rotación del tubo de levas. La
configuración de ojo de cerradura de la placa de apoyo de tubo de
levas coincide con la configuración de la periferia del extremo
interno del tubo de levas. La placa de apoyo de tubo de levas
resiste la rotación del tubo de levas y elimina por tanto la
posibilidad de fatiga y rotura de una soldadura. El ajuste por
deslizamiento de ojo de cerradura entre el tubo de levas y la placa
de apoyo permite además la instalación del tubo de levas en
diferentes tipos de sistemas de suspensión de eje, donde la
distancia entre la cruceta de freno y el punto de ensamblado de
suspensión interno de soporte para el tubo de levas varía, así como
en ensamblados de suspensión del mismo tipo independientemente de
las diferentes distancias entre los puntos de soporte generadas por
variaciones naturales en los procesos de fabricación. Sin embargo,
a medida que envejece la junta tórica utilizada con relación a tales
placas de apoyo, puede ser menos eficaz a la hora de sujetar el
tubo de levas e impedir su rotación. Además, la superficie de
contacto de la configuración de ojo de cerradura de la placa de
apoyo de tubo de levas con el tubo de levas puede no ser suficiente
para fijar el tubo de levas, de manera que puede producirse un
movimiento relativo tanto en la superficie de contacto entre el
tubo de levas y el ensamblado de suspensión y la superficie de
contacto entre el tubo de levas y la cruceta de freno, dependiendo
del estado de determinados componentes del ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas, tal como la junta tórica. Este
posible fallo combinado para limitar de manera satisfactoria el
movimiento relativo del tubo de levas puede provocar un desgaste
indeseable en las superficies de contacto de los componentes que,
si no se corrige, puede dar como resultado la necesidad de sustituir
los componentes desgastados.
La presente invención resuelve los problemas de
adaptación personalizada y de posibles roturas por fatiga descritos
anteriormente utilizando un soporte o placa de apoyo de tubo de
levas interno mejorado que presenta una forma generalmente cóncava
antes del ensamblado, y tres o más lengüetas extrudidas para crear
un efecto resorte y, por lo tanto, ejercer fuerzas radiales en el
tubo de levas, con una distribución de fuerzas mejorada para fijar
el tubo de levas. Además, la pluralidad de lengüetas extrudidas de
soporte puede ser rugosa, lo que a su vez se añade a la superficie
de contacto de fricción entre el soporte y el tubo de levas, dando
como resultado una mayor capacidad de carga y resistencia a la
deformación de torsión y axial del tubo de levas y un menor
desgaste por rozamiento. Opcionalmente pueden utilizarse menos de
tres lengüetas extrudidas, que incluyen caras rugosas o
texturizadas, sin afectar al concepto o rendimiento globales de la
invención. La presente invención proporciona un acoplamiento más
firme del tubo de levas al ensamblado de suspensión y también
aumenta la vida útil del ensamblado de soporte/envoltura de árbol
de
levas.
levas.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un soporte de tubo de levas mejorado que aumente la
resistencia al movimiento del tubo de levas inducido por cargas
aplicadas al sistema de eje/suspensión durante el funcionamiento
del vehículo, así como por cargas provocadas por el funcionamiento
del sistema de freno, y que aumente la capacidad de carga del
ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas, dando como
resultado un menor desgaste por rozamiento en la superficie de
contacto entre el tubo de levas y el soporte, de manera que el tubo
de levas esté acoplado más firmemente.
Otro objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un soporte de tubo de levas libre de soldaduras,
facilitando por tanto el montaje de sus componentes asociados de
ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas en varios tipos
de sistemas de eje/suspensión que presenten diferentes distancias
entre la cruceta del sistema de freno y la barra del ensamblado de
suspensión, sin adaptar de manera personalizada el ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas, así como facilitando el montaje
en ensamblados de suspensión del mismo tipo donde las tolerancias
de fabricación pueden crear diferentes distancias entre los puntos
de soporte para el ensamblado de soporte/envoltura de árbol de
levas.
Un objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un soporte de tubo de levas de este tipo que esté
libre de componentes de sujeción adicionales, tales como una junta
tórica, para aumentar la resistencia al movimiento del tubo de
levas.
\newpage
Otro objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un soporte de tubo de levas de este tipo que
facilite un ensamblaje eficaz del ensamblado de soporte/envoltura de
árbol de levas en un entorno de producción, que tenga un uso
duradero y una instalación y mantenimiento económicos.
Estos objetivos y ventajas se obtienen mediante
el soporte para un tubo de levas de un ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas de sistema de freno según se
define en la reivindicación 1.
La realización preferida de la presente
invención, que ilustra el mejor modo en el que los solicitantes han
contemplado la aplicación de los principios, se expone en la
siguiente descripción y se muestra en los dibujos, y se explica y
se expone concretamente y con claridad en las reivindicaciones
adjuntas.
La fig. 1 es una vista en perspectiva, invertida
y parcialmente en despiece ordenado de un sistema de eje/suspensión
del tipo útil en un vehículo utilitario pesado, tal como el remolque
de un semirremolque, y que muestra un ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas de la técnica anterior montado
en cada extremo del sistema de eje/suspen-
sión;
sión;
la fig. 2 es una vista en perspectiva y ampliada
de uno de los ensamblados de soporte/envoltura de árbol de levas de
la técnica anterior mostrados en la fig. 1;
la fig. 3 es una vista en despiece ordenado y
de tamaño reducido de determinados componentes del ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas de la técnica anterior mostrado
en la fig. 2;
la fig. 4 es una vista en planta y fragmentada,
con partes extraídas, partes seccionadas y partes ocultas
representadas mediante líneas discontinuas, del ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de leva izquierdo de la técnica anterior
mostrado en la fig. 1, y mostrado montado en el eje y en la barra de
suspensión del sistema de eje/suspensión;
la fig. 5 es una vista en alzado del soporte de
montaje de tubo de levas de barra de suspensión de la técnica
anterior del ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas;
la fig. 6 es una vista en alzado, con partes
ocultas mostradas en líneas de puntos, del tubo de levas de la
técnica anterior del ensamblado de soporte/envoltura de árbol de
levas;
la fig. 7A es una vista en perspectiva de una
mitad del soporte de tubo de levas de una realización a modo de
ejemplo de la presente invención;
la fig. 7B es una vista en perspectiva,
fragmentada y bastante ampliada de la superficie preferentemente
rugosa de las lengüetas extrudidas del soporte mostrado en la fig.
7A;
la fig. 8A es una vista en perspectiva y
fragmentada de una realización a modo de ejemplo del soporte de tubo
de levas ensamblado de la presente invención mostrado montado en
una parte de una barra de ensamblado de suspensión y que sujeta un
tubo de levas; y
la fig. 8B es una vista en alzado fragmentada
del soporte de tubo de levas mostrado en la fig. 8A, con partes
ocultas representadas mediante líneas discontinuas.
Números similares se refieren a partes similares
en todos los dibujos.
Con referencia a la fig. 1, de manera que la
estructura, funcionamiento y ventajas del soporte de tubo de levas
mejorado de la presente invención pueda entenderse mejor, un
ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas de la técnica
anterior para un vehículo utilitario pesado se describirá a
continuación en el entorno en el que se utiliza, es decir, con un
sistema de eje/suspensión 10 para vehículos utilitarios pesados.
Puesto que el sistema de eje/suspensión 10 incluye ensamblados de
suspensión 11 generalmente idénticos, cada uno suspendido desde un
soporte colgante respectivo de un par de soportes colgantes 12, solo
se describirá en este documento uno de los ensamblados de
suspensión.
En particular, los soportes colgantes 12,
mediante cualquier medio adecuado, están montados firmemente en y
penden desde la parte inferior del remolque de un vehículo
utilitario pesado, tal como un semirremolque o un remolque completo
(no mostrados). Un buje (no mostrado) está montado de manera
pivotante en el soporte colgante 12 mediante cualquier medio
adecuado tal como un elemento de fijación 15. El buje es
preferentemente del tipo que presenta características
multifuncionales. Más específicamente, las características
multifuncionales del buje incluyen cocientes de carga y deformación
requeridos, o relaciones estáticas, de niveles variables en
diferentes direcciones para aplicaciones del sistema de
eje/suspensión de semirremolques. La relación estática del buje es
acusada en la dirección radial horizontal, de manera que el sistema
de eje/suspensión 10 permanece sustancialmente perpendicular a la
dirección de movimiento del semirremolque a pesar de la carga
horizontal que puede aplicarse al sistema de eje/suspensión, y
relativamente suave en la dirección radial vertical para permitir
que el sistema de suspensión y el buje absorban impactos de carga
verticales y proporcionen un recorrido sin sacudidas a los
ocupantes del vehículo y a cualquier cargamento transportado por el
vehículo.
El extremo delantero de una barra o brazo de
cola 24 está rígidamente acoplado a su vez a un tubo de montaje (no
mostrado) que contiene el buje mediante cualquier medio adecuado tal
como soldadura. Generalmente, la barra 24 tiene una forma
rectangular e incluye una pared superior 25 y una pared inferior 26
separadas y una pared lateral interna 27 y una pared lateral
externa 28 separadas. La pared superior 25 está formada de manera
solidaria con las paredes laterales 27, 28 para formar una
estructura en forma de U generalmente invertida. La pared inferior
26 se extiende entre, está soldada a, e interconecta las paredes
laterales 27, 28. Un amortiguador de aire 29 está montado de manera
adecuada en y se extiende entre la superficie superior del extremo
trasero de la pared superior 25 y la parte inferior del vehículo. Un
amortiguador 30 se extiende entre y está montado en la pared
lateral interna 27 de la barra de suspensión 24 y el soporte
colgante 12.
Una cámara de freno dual 31 del sistema de freno
del vehículo está montado en un soporte 16, que a su vez está
montado y pende de la pared inferior 26 de la barra de suspensión
24, mediante el paso de un vástago de pistón 32 de la cámara dual
31 a través de una abertura 14 formada en el soporte. Elementos de
fijación 19 formados de manera solidaria con una cámara de freno de
servicio 17 pasan a través de aberturas 20 formadas en el soporte
16 para fijar la cámara de freno dual 31 al soporte. La cámara de
freno dual 31 incluye la cámara de freno de servicio 17 y una
cámara de freno de estacionamiento 18. El pistón de cámara de freno
32 está a su vez acoplado de manera pivotante a un regulador de
huelgo 33.
Un eje 35 se extiende entre y permanece inmóvil
en la barra de suspensión 24 y su barra de suspensión opuesta
correspondiente del sistema de eje/suspensión 10. Un conjunto de
ruedas/neumáticos (no mostrado) está montado en cada extremo del
eje 35.
Un ensamblado de soporte/envoltura de árbol de
levas 50 está montado en el eje 35 y en la barra de suspensión 24
adyacente a cada ensamblado de suspensión 11. A continuación sólo se
describirá uno de los ensamblados de soporte/envoltura de árbol de
levas 50, ya que la estructura y funcionamiento de cada uno de los
ensamblados es similar. Más en particular, haciendo referencia
ahora a la fig. 2, el ensamblado de soporte/envoltura de árbol de
levas 50 incluye un árbol de levas 52 que presenta un leva en S 53
acoplada de manera inmóvil al extremo externo del árbol de levas.
Una cruceta 51 está montada de manera inmóvil mediante cualquier
medio adecuado, normalmente soldaduras, en el eje 35 (fig. 1), y un
tubo de levas 54 está montado en un diámetro interior 55 formado en
el extremo de soporte de ensamblado de soporte/envoltura de árbol de
levas de la cruceta. Más específicamente, tal y como se muestra
mejor en las fig. 3, 4 y 6, un extremo externo 46 del tubo de levas
54 está fijado por deslizamiento en el diámetro interior de cruceta
55 y hace contacto con un reborde 65 dentro del diámetro interior
de cruceta.
Con referencia particular a las fig. 3 y 4, un
buje externo 59 y un buje interno 60 están fijados mediante
fricción en el extremo externo 46 y en el extremo interno de tubo de
levas 47. Una junta hermética externa 61 está fijada mediante
fricción en el extremo externo de tubo de levas 46 y está dispuesta
de manera adyacente al extremo externo del buje externo 59. Una
junta hermética interna 63 está fijada mediante fricción en el
extremo interno de tubo de levas 47 adyacente al extremo interno del
buje interno 60. El árbol de levas 52 está montado de manera
giratoria en y pasa completamente a través del buje externo 59, del
buje interno 60 y del tubo de levas 54, de manera la leva en S 53
está expuesta y está situada de manera adyacente al extremo externo
de tubo de levas 46, y un extremo interno ranurado 64 del árbol de
levas 52 está expuesto y está situado de manera adyacente al
extremo interno de tubo de levas 47. Una arandela 57 está fijada
alrededor del árbol de levas 52 entre la leva en S 53 y la cruceta
51 para impedir un contacto de fricción entre la leva en S y la
cruceta.
El extremo interno 47 del tubo de levas 54 con
una forma generalmente cilíndrica está formado con una parte plana
66. Haciendo de nuevo referencia a la fig. 1, el extremo interno de
tubo de levas 47 pasa libremente a través de una abertura 67
formada en la pared externa 28 de la barra de suspensión 24 y a
través de una abertura 69 formada en una placa de apoyo 68. Más en
particular, la placa de apoyo 68 está acoplada a la superficie
interna de la pared lateral externa 28 de barra mediante cualquier
medio adecuado, tal como una junta de elemento de fijación
flotante. Tal y como se muestra en las fig. 3 y 5, la placa 68 está
formada con una abertura 69 dimensionada de manera correspondiente
y en forma generalmente de D para alojar mediante un ajuste por
deslizamiento el extremo interno de tubo de leva 47 formado con la
parte plana 66.
Con referencia ahora a las fig. 3 y 4, el
extremo interno ranurado 64 del árbol de levas 52 está engranado
con la superficie interior ranurada (no mostrada) del regulador de
huelgo 33, tal y como conocen ampliamente los expertos en la
materia. El regulador de huelgo 33 proporciona la transferencia de
cargas en línea del pistón de cámara de freno 32 (fig. 1) a una
carga de torsión sobre el árbol de levas 52. Un anillo de sujeción
62 (fig. 4) está encajado en una muesca (no mostrada) formada en el
extremo más interno 71 de diámetro reducido del árbol de levas 52.
La ubicación del anillo de sujeción 62, interno con respecto al
regulador de huelgo 33, limita el movimiento axial interno del
regulador de huelgo y el desacoplamiento con respecto al árbol de
levas 52. De manera similar, una arandela 58 está montada alrededor
del árbol de levas 52 entre el extremo interno de tubo de levas 47
y el regulador de huelgo 33. Un anillo de sujeción 70 está encajado
en una muesca 75 formada en el árbol de levas 52 interno desde y
adyacente al extremo interno ranurado de árbol de levas 64. La
combinación de partes de la arandela 58 y del anillo de sujeción 70
impide que el árbol de levas 52 se desplace una distancia
apreciable en una dirección externa y también reduce el huelgo del
árbol de levas dentro del tubo de levas 54, lo que da como
resultado una vida útil mejorada de las juntas herméticas 61, 63.
Finalmente, la combinación de la arandela 58 y del anillo de
sujeción 70 también impide un movimiento interno apreciable del
tubo de levas 54.
Un accesorio 72 está montado en una abertura 73
formada en el tubo de levas 54 para permitir la introducción de un
lubricante tal como grasa consistente en el interior del tubo de
levas para lubricar el árbol de levas 52 y los bujes 69, 60.
Tal y como se ha mencionado anteriormente, hay
dos contribuciones principales para el desgaste del árbol de levas
y de los bujes, a saber, el desgaste inducido por carga y el
desgaste inducido por contaminación. El desgaste inducido por carga
se debe a condiciones cuasiestáticas y dinámicas. En el caso
cuasiestático, cuando se aplican los frenos del vehículo los bujes
59, 60 resisten fuerzas de frenado. Este caso se considera
cuasiestático debido a la velocidad de rotación relativamente baja
del árbol de levas 52 y a la condición de estado estable cuando los
frenos se aplican a una presión constante. En este estado
cuasiestático, la carga es mayor en el buje externo 59 que en el
buje interno 60. El caso de carga dinámica se produce normalmente
cuando no se aplican los frenos y el árbol de levas 52 experimenta
vibraciones debidas a imperfecciones de la carretera. Esto da como
resultado una carga por impacto del árbol de levas 52 contra los
bujes 59, 60.
Sin embargo, el uso del tubo de levas 54 en el
ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas 50 mantiene a los
bujes 59, 60 en una relación coaxial para impedir de manera eficaz
cargas cuasiestáticas y dinámicas excesivas en los bujes. Más en
particular, esta disposición de las partes impide un agarrotamiento
o fricción de rotación excesivos del árbol de levas 52 contra uno o
más de los bujes 59, 60 durante el accionamiento de los frenos, y
también hace que los bujes soporten mejor las cargas. Es decir, las
cargas se distribuyen de manera más uniforme a través de las
superficies de ambos bujes 59, 60 y hay una menor posibilidad de que
el árbol de levas 52 haga contacto con un pequeño borde o área de
uno de los bujes. El área resistente a las cargas también aumenta
para el árbol de levas 52, lo que contribuye a reducir el desgaste
de los bujes 59, 60. Además, el uso del tubo de levas 54 elimina
dos superficies de contacto de junta hermética y reduce en dos los
posibles puntos de entrada de contaminación en el tubo de levas 54
en comparación con los bujes utilizados sin un tubo. El tubo de
levas 54 también proporciona un mayor depósito de grasa para ayudar
a atrapar y diluir cualquier agente contaminante que pueda
atravesar las juntas herméticas.
La placa de apoyo 68 formada con la abertura 69
en forma de D está prevista para impedir la rotación del tubo de
levas 54 inducida por la rotación del árbol de levas 52. Más
específicamente, tal y como se muestra en las fig. 2 y 5, la parte
plana 66 formada en el tubo de levas 54 se acopla a al parte plana F
de la abertura de placa de apoyo 69 y está prevista para resistir
cargas de torsión impartidas por el tubo. La placa de apoyo 68 es
una mejora en comparación con los muchos diseños de ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas de la técnica anterior, en los
que el tubo de levas en voladizo está soldado a una placa de apoyo
de barra de suspensión, ya que tales soldaduras son susceptibles a
la fatiga y a roturas debido a las excesivas cargas que resiste la
placa. Aunque la placa de apoyo 68 elimina la posibilidad de fatiga
o roturas de soldadura ya que está libre de soldaduras, hay cabida
para una mejora adicional en lo que respecta a minimizar o impedir
la rotación y/o movimiento axial del tubo de levas 54.
Una realización a modo de ejemplo del soporte o
placa de apoyo de tubo de levas de la presente invención está
designada de manera genérica con el número de referencia 80 y se
muestra en las fig. 7 y 8. Generalmente, el entorno en el que
funciona el soporte de tubo de levas mejorado 80 de la presente
invención es similar al descrito anteriormente para la placa de
apoyo 68 de la técnica anterior, describiéndose posteriormente en
particular cualquier diferencia en estructura y funcionamiento entre
el entorno adaptado para su utilización con la presente invención y
el de las placas de apoyo de la técnica anterior. Puesto que un par
de soportes de tubo de levas 80 se utiliza en un sistema de
eje/suspensión (no mostrado), y son generalmente idénticos en
estructura y funcionamiento, solamente se describirá uno de ellos en
este documento.
Específicamente, y haciendo referencia ahora a
las fig. 7A y 8B, un soporte de tubo de levas mejorado 80 incluye
una placa interna 82 y una placa externa 84 que generalmente son
idénticas. Cada placa 82, 84 se extrude y se construye
preferentemente a partir de un material duradero tal como acero,
aunque se contempla que otros procedimientos de producción y/o
materiales duraderos también puedan utilizarse sin afectar al
concepto o funcionamiento globales de la presente invención. Por
ejemplo, las placas 82, 84 también pueden fabricarse a partir de
otros materiales tales como hierro o metal laminado, y/o fabricarse
mediante otros procedimientos tales como colada o forjadura. Puesto
que la placa interna 82 y la placa externa 84 son generalmente
idénticas en estructura y funcionamiento, sólo se describirá una de
ellas en este documento.
Con referencia particular a la fig. 7A, en la
realización a modo de ejemplo de la presente invención, la placa
interna 82 comprende una placa de base 86 que es generalmente
cuadrada y ligeramente cóncava en una dirección interna, en
oposición a una forma plana. La placa de base 86 está formada con
una abertura 88 situada en la misma para alojar un tubo de levas
54' (fig 8A), y con cuatro lengüetas 90 separadas generalmente de
manera equidistante que se extienden hacia fuera desde la placa de
base a lo largo de la circunferencia de la abertura 88. Cada placa
82, 84 presenta preferentemente cuatro lados 93 y cuatro esquinas 94
y es cóncava de manera que cuando se coloca en serie a lo largo del
tubo de levas 54', con las lengüetas 90 extendiéndose en
direcciones internas y externas opuestas, respectivamente, cada una
de las esquinas 94 de la placa interna 82 está en contacto con una
esquina 94 correspondiente de la placa externa 84, de manera que hay
un espacio o hueco 96 entre los lados 93 adyacentes de la placa
interna 82 y de la placa externa 84, tal y como se ilustra mejor en
la fig. 8B. Una abertura 92 está formada en cada esquina 94 de cada
placa de base 86 de las placas 82, 84, y pares respectivos de las
aberturas están alineados para alojar un elemento de fijación 98,
tal y como se describe en mayor detalle posteriormente. La abertura
88 formada en cada una de las placas 82, 84 interna y externa está
ligeramente sobredimensionada y alineada para alojar el tubo de
levas 54'.
Con referencia a las fig. 7A y 7B, cada una de
las lengüetas 90 comprende además una cara 97 generalmente arqueada
para el acoplamiento con la superficie exterior del tubo de levas
54' (fig 8A). La superficie de la cara 97 está preferentemente
texturizada, es decir, es uniformemente rugosa o estriada, para
aumentar el coeficiente de fricción entre la cara y la superficie
exterior del tubo de levas 54' cuando está instalado de manera
apropiada, lo que a su vez reduce el desgaste por rozamiento de las
superficies de contacto del tubo de levas con las lengüetas 90.
Además, la estructura descrita anteriormente y la disposición de las
partes aumenta la resistencia a la deformación de torsión y axial
del tubo de levas 54', proporcionando por tanto un acoplamiento más
firme del tubo a la barra de suspensión. Se contempla que el
coeficiente de fricción entre cada cara de lengüeta 97 y la
superficie exterior del tubo de levas 54' también pueda aumentarse
texturizando o haciendo rugosa la superficie exterior del tubo de
levas 54' en aquellas ubicaciones que hagan contacto directamente
con la cara 97 tras la instalación. Las superficies rugosas o
estriadas de la cara 97 y/o de la superficie exterior del tubo de
levas 54' puede obtenerse mediante medios tradicionales conocidos en
la técnica tales como a través del uso de un troquel con una cara
rugosa para formar la lengüeta 90 y la cara de lengüeta 97, o
rociando la cara 97 con una sustancia para crear un acabado
generalmente rugoso tal como un pulverizador de plasma o una
pintura de epoxi con un aditivo abrasivo.
El uso preferido de cuatro lengüetas 90,
comprendiendo cada una un arco de 90 grados aproximadamente,
también se añade a las fuerzas de fricción radiales ejercidas sobre
el tubo de levas 54', en comparación con los soportes o placas de
apoyo conocidos de la técnica anterior que utilizan solamente dos
lengüetas, comprendiendo cada una un arco de 180 grados
aproximadamente, lo que aumenta la capacidad de carga en la
superficie de contacto del tubo 54' y el soporte 80. Como
alternativa, pueden utilizarse tres lengüetas 90, en cuyo caso cada
lengüeta comprende un arco de 120 grados aproximadamente, lo que se
añade a las fuerzas de fricción radiales sobre el tubo de levas 54'
en comparación con los soportes de la técnica anterior que utilizan
solamente dos lengüetas.
También se contempla que tres o más lengüetas 90
puedan utilizarse sin ninguna textura o rugosidad específicas, ya
que se ha descubierto que aumentando el número de lengüetas de dos a
tres o más, reduciendo de ese modo la longitud arqueada de cada
lengüeta de 180 grados a 120 grados o menos, se permite que cada
lengüeta presente un comportamiento a modo de resorte. Tal
comportamiento a modo de resorte proporciona una distribución de
fuerzas más uniforme, aumentando la fuerza de resistencia neta de
cada lengüeta 90, permitiendo de ese modo que las lengüetas sujeten
la superficie del tubo de levas 54' de una manera mejorada en
comparación con la técnica anterior, incluso sin texturizar o hacer
rugosa las caras de lengüeta 97 o el tubo de levas 54'. Por
supuesto, dependiendo de consideraciones de diseño, tres o más
lengüetas 90 pueden utilizarse con texturización o rugosidad de al
menos una cara de lengüeta 97 seleccionada sin afectar al concepto o
funcionamiento globales de la invención. Tales características
estructurales dan como resultado una vida útil mejorada del
ensamblado de soporte/envoltura de árbol de levas 50'.
También se contempla que puedan usarse menos de
tres lengüetas, tal como una o dos, sin afectar al concepto global
de la invención. Esto se consigue texturizando o haciendo rugosa la
cara 97 de las lengüetas 90 y/o texturizando o haciendo rugosa la
superficie exterior del tubo de levas 54'. Tal texturización o
rugosidad permite que las lengüetas 90, en un número inferior a
tres, sujeten la superficie del tubo de levas 54' de una manera
mejorada en comparación con la técnica anterior.
También se contempla incluso que una placa que
presente al menos una lengüeta pueda utilizarse sin afectar al
concepto o funcionamiento globales de la invención, por lo que la
placa y la lengüeta están diseñadas para acoplarse a la superficie
exterior del tubo de levas para minimizar el movimiento del tubo de
levas.
Habiendo descrito la estructura y disposición de
las partes de las realizaciones preferidas del soporte de tubo de
levas mejorado 80 de la presente invención, a continuación se
describirá la instalación y funcionamiento del soporte de tubo de
levas. Más específicamente, el tubo de levas 54' puede colocarse en
una dirección interna o en una dirección externa para permitir
variaciones de fabricación en la distancia entre los dos puntos de
soporte principales del tubo, es decir, la cruceta 51' (fig. 1) y la
pared lateral externa de barra de suspensión 28' de la barra 24'.
Por lo tanto, no se requiere una soldadura o un ajuste mediante
cuñas personalizados durante el ensamblaje de un ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas 50' para permitir tales
variaciones. El soporte de tubo de levas mejorado 80 se instala a
lo largo del tubo de levas 54' insertando el extremo del tubo de
levas en aberturas 88 de la placa externa 84 y de la placa interna
82 durante la instalación del ensamblado de soporte/envoltura de
árbol de levas 50' en el sistema de eje/suspensión.
Más específicamente, haciendo referencia a las
fig. 8A y 8B, la placa externa 84 está situada de manera adyacente
a la superficie interna de la pared lateral externa 28' de manera
que las lengüetas 90 se insertan en la abertura 67' formada en la
pared lateral externa 28' entre la pared lateral externa y el tubo
de levas 54'. La placa interna 82 está situada de manera adyacente
a la placa externa 84 a lo largo del tubo de levas 54' de manera
que cada esquina 94 de la placa interna está en contacto con una
esquina 94 correspondiente de la placa externa, y las lengüetas 90
de la placa interna y de la placa externa están orientadas
respectivamente en direcciones internas y externas opuestas, tal y
como se muestra en la fig. 8B. Como resultado, las lengüetas 90 de
la placa externa 84 están orientadas generalmente hacia fuera y las
lengüetas de la placa interna 82 están orientadas generalmente
hacia dentro. También se contempla que la placa externa 84 pueda
colocarse de manera adyacente a la superficie externa de la pared
lateral externa 28' y que la placa interna 82 se coloque de manera
adyacente a la superficie interna de la pared lateral externa 28',
intercalando de ese modo la pared lateral entre la placa interna y
la placa externa, sin afectar al concepto o funcionamiento globales
de la presente invención. También se contempla incluso que tanto la
placa externa 84 como la placa interna 82 puedan colocarse de
manera adyacente a la superficie externa de la pared lateral externa
28' sin afectar al concepto o funcionamiento globales de la
presente invención. También se contempla que las placas 82, 84
puedan acoplarse o montarse en el eje del sistema de eje/suspensión
sin afectar al concepto global de la presente invención.
La abertura 88 formada tanto en la placa interna
82 como en la placa externa 84 está ligeramente sobredimensionada
para permitir una fácil instalación en el tubo de levas 54' y para
permitir la alineación de cada una de las aberturas 92 en la placa
interna 82 y en la placa externa 84 con una abertura 95
correspondiente en la pared externa 28' para alojar un elemento de
fijación 98. En las realizaciones preferidas, cada uno de los
elementos de fijación 98 comprende un perno 98 y una tuerca 100,
pero se contempla que otros tipos de elementos de fijación también
puedan utilizarse para acoplar el soporte de tubo de levas mejorado
80 a la pared externa 28' sin afectar al concepto global de la
invención.
Según otra característica importante de la
presente invención, cuando se aprietan los elementos de fijación 98
y la placa interna 82 y la placa externa 84 se acoplan de manera
separable a la pared externa 28', las placas de base 86 de la placa
interna y de la placa externa se presionan entre sí y se aplanan, lo
que a su vez elimina los huecos 96 que se hayan creado por la forma
cóncava de cada una de las placas de base. Más específicamente,
cuando los elementos de fijación 98 se aprietan y la placa interna
82 y la placa externa 84 se presionan entre sí, cada una de las
lengüetas 90 se empuja radialmente hacia dentro en un contacto de
acoplamiento con la circunferencia del tubo de levas 54'. Es decir,
cuando el tubo de levas 54' se inserta en la placa interna 82 y en
la placa externa 84, se produce un ajuste por deslizamiento entre el
tubo de levas y las placas interna y externa. Cuando los elementos
de fijación 98 están apretados, las placa interna 82 y la placa
externa 84 se acoplan al tubo de levas 54' en un ajuste por presión.
Más en particular, el movimiento radialmente hacia dentro de las
lengüetas 90 ejerce una fuerza radial sobre la superficie exterior
del tubo de levas 54' de manera que se crea un ajuste por presión
entre el soporte de tubo de levas mejorado 80 y el tubo de levas
54'. La mayor fuerza radial, que puede combinarse con el coeficiente
de fricción preferentemente aumentado de la superficie rugosa de
cada una de las caras 97, sirve para aumentar la fricción entre el
tubo de levas 54' y el soporte de tubo de levas mejorado 80, lo que
a su vez aumenta de manera colectiva la capacidad de carga de la
superficie de contacto entre el tubo de levas y el soporte, aumenta
la resistencia al movimiento axial o rotativo del tubo de levas,
reduce el desgaste por rozamiento y proporciona un acoplamiento más
firme y una mayor vida útil del ensamblado de soporte/envoltura de
árbol de levas 50'.
Aunque otros soportes de tubo de levas de la
técnica anterior tal como un soporte de dos lengüetas que presenta
caras de lengüeta lisas llevan a cabo su función prevista, el
soporte de tubo de levas de la presente invención que utiliza tres
o más lengüetas 90, tal como cuatro lengüetas, pudiendo presentar
cada lengüeta una cara rugosa 97, aumenta el coeficiente de
fricción entre las lengüetas 90 y el tubo de levas 54'. Esto a su
vez aumenta la resistencia del tubo de levas 54' al movimiento,
dando como resultado la prevención del desgaste por rozamiento de
la superficie de contacto entre el tubo y el soporte 80. Más
específicamente, el soporte de tubo de levas 80 de la presente
invención presenta una mejora del 100 por ciento aproximadamente en
la minimización del movimiento del tubo de levas con respecto a los
soportes de la técnica anterior que presentan dos lengüetas lisas,
dando como resultado un acoplamiento más activo del tubo a la barra
de suspensión 24'. Se considera que esta mejora en el rendimiento
de, por ejemplo, el soporte de tubo de levas 80 de cuatro lengüetas
de la presente invención con respecto a los soportes de dos
lengüetas de la técnica anterior se debe a una carga más uniforme
sobre el tubo de levas 54' ya que la estructura de cuatro lengüetas
proporciona un efecto resorte que aplica de mejor manera presión a
tubos ovalados o ligeramente deformados que no son precisamente
cilíndricos, incrementando de este modo la capacidad de carga de la
superficie de contacto entre el tubo de levas y el soporte de tubo
de levas. No obstante, tal mejora realizada por una disposición de
cuatro lengüetas, tal y como se ha descrito anteriormente, también
contempla que pueda usarse una disposición de tres lengüetas,
presentando cada lengüeta un arco de 120 grados aproximadamente, sin
afectar al concepto o funcionamiento globales de la presente
invención. Debe entenderse que la utilización de tres lengüetas
también proporciona un efecto resorte similar y también aumenta la
capacidad de carga de la superficie de contacto entre el tubo de
levas y el soporte de tubo de levas. Las ventajas anteriores también
contribuyen a aumentar la vida útil del ensamblado de
soporte/envoltura de árbol de levas 50'.
Debe apreciarse que otras formas geométricas de
las placas 86, de las aberturas 88 y 92 formadas en las placas, de
las lengüetas 90, y la forma correspondiente del extremo interno de
tubo de levas 47 que se acopla a las placas, pueden utilizarse sin
afectar al concepto o funcionamiento globales de la presente
invención. Debe entenderse que pueden emplearse medios de fijación
distintos al medio de fijación 98. También debe apreciarse que el
soporte de tubo de levas 80 también puede utilizarse con relación a
otros tipos de ensamblados de soporte/envoltura de árbol de levas
que los mostrados y descritos en este documento, y con relación a
sistemas de eje/suspensión distintos al tipo mostrado y descrito,
así como en todos los tipos de vehículos utilitarios pesados y otros
tipos de sistemas de freno, tal como un sistema en el que la
cruceta se extienda hacia delante, sin afectar al concepto o
funcionamiento globales de la presente invención.
La presente invención se ha descrito con
referencia a una realización específica a modo de ejemplo. Debe
entenderse que esta ilustración es a modo de ejemplo y no es
limitativa. Pueden concebirse posibles modificaciones y
alteraciones tras la lectura y entendimiento de esta descripción y
debe entenderse que la invención incluye la totalidad de dichas
modificaciones y alteraciones y equivalentes de las mismas.
Por consiguiente, el soporte de tubo de levas
mejorado es más sencillo, proporciona una estructura eficaz,
segura, económica y eficiente que consigue todos los objetivos
enumerados, elimina las dificultades encontradas en los soportes de
tubo de levas de la técnica anterior y soluciona los problemas y
obtiene nuevos resultados en la técnica.
En la descripción anterior, ciertos términos se
han utilizado para una mayor brevedad, claridad y entendimiento;
pero no debe obtenerse ninguna limitación innecesaria a partir de
los mismos más allá de los requisitos de la técnica anterior, ya
que tales términos se utilizan para fines descriptivos y deben
interpretarse de manera genérica.
Además, la descripción e ilustración de la
invención es a modo de ejemplo, y el alcance de la invención no
está limitado a los detalles exactos mostrados o descritos.
Habiendo descrito por tanto las características,
novedades y principios de la invención, la manera en la que el
soporte de tubo de levas mejorado se construye, se dispone y se
utiliza, las características de la construcción y disposición y los
resultados ventajosos, novedosos y útiles obtenidos, en las
reivindicaciones adjuntas se exponen las estructuras, dispositivos,
elementos, disposiciones, partes y combinaciones útiles y
novedosos.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad al
respecto.
- \bullet US 72593305 P [0001]
- \bullet GB 2238834 A [0003]
Claims (11)
1. Soporte de tubo de levas, para su utilización
en el soporte de un tubo de levas (54') como parte de un ensamblado
de soporte/envoltura de árbol de levas de sistema de freno (50)
acoplado a un sistema de eje/suspensión de un vehículo utilitario
pesado, comprendiendo dicho soporte
al menos una placa (82, 84) que presenta una
abertura de tubo de levas (88) para alojar un dicho tubo de levas
(54'), al menos tres lengüetas (90) que se proyectan desde dicha
placa (82, 84) adyacentes a la abertura de tubo de levas (88) y que
presentan caras (97) dirigidas hacia dentro, y aberturas de elemento
de fijación (92) para alojar elementos de fijación mecánicos para
dicha placa,
siendo la placa (82, 84) generalmente cóncava,
por lo que cuando se utiliza se aplana apretando los elementos de
fijación en dichas aberturas de elemento de fijación (92), por lo
que dichas lengüetas (90) se empujan hacia dentro para que sus
caras (97) se acoplen con una superficie exterior de un dicho tubo
de levas alojado en la abertura de tubo de levas (88).
2. Soporte de tubo de levas según la
reivindicación 1, que comprende dos dichas placas (82, 84).
3. Soporte de tubo de levas según la
reivindicación 2, en el que las dos placas (82, 84) son opuestas
entre sí estando las aberturas de elemento de fijación (92) de las
placas respectivas alineadas para alojar dichos elementos de
fijación mecánicos que pueden apretarse para presionar las placas
entre sí.
4. Soporte de tubo de levas según la
reivindicación 1, 2 ó 3, en el que dichas caras dirigidas hacia
dentro de dichas lengüetas (90), para el acoplamiento con la
superficie de tubo de levas, son caras arqueadas (97).
5. Soporte de tubo de levas según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, en el que una o más de dichas caras
de lengüeta (97) es una cara texturizada o rugosa para sujetar la
superficie de tubo de levas.
6. Soporte de tubo de levas según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, que presenta cuatro dichas
lengüetas (90) comprendiendo cada una un arco de 90 grados
aproximadamente, o tres dichas lengüetas comprendiendo cada una un
arco de 120 grados aproximadamente.
7. Soporte de tubo de levas según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha placa (82, 84) es
generalmente cuadrada y presenta cuatro dichas lengüetas (90),
generalmente separadas de manera equidistante alrededor de la
circunferencia de la abertura de tubo de levas (88), y cuatro dichas
aberturas de elemento de fijación (92).
8. Sistema de eje/suspensión de un vehículo
utilitario pesado, que comprende un ensamblado de soporte/envoltura
de árbol de leva de sistema de freno (50) que incluye un tubo de
levas (54') y un soporte de tubo de levas como el definido según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, con el tubo de levas
(54') alojado en dicha abertura de tubo de levas (88) de la placa o
placas de soporte de tubo de levas (82, 84) y elementos de fijación
alojados en las aberturas de elemento de fijación (92).
9. Sistema de eje/suspensión según la
reivindicación 8, en el que el soporte de tubo de levas está montado
en una barra (24) del sistema de suspensión.
10. Sistema de eje/suspensión según la
reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que dichos elementos
de fijación son tuercas y pernos (98).
11. Sistema de eje/suspensión según una
cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en la que la superficie
exterior del tubo de levas (54') es rugosa o está texturizada en
aquellas ubicaciones que hacen contacto con las caras de lengüeta
(97).
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