ES2628352T3 - Procedimiento para la fabricación de un elemento de conexión para la transmisión de movimientos de giro así como elemento de conexión fabricado de este modo - Google Patents

Procedimiento para la fabricación de un elemento de conexión para la transmisión de movimientos de giro así como elemento de conexión fabricado de este modo Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de un elemento de conexión (6) para la transmisión de movimientos de giro para un árbol articulado, presentando el elemento de conexión (6) una parte exterior articulada (8) o una brida (18) y un gorrón de empalme (7), caracterizado porque se conforma una pieza en bruto (1) en forma de rodaja circular o tubular mediante laminación a presión o torneado hidráulico para dar lugar al elemento de conexión (6) y, usando la laminación a presión o el torneado hidráulico, se crean unas coronas de orientación (10a, 12) y/o una jaula (10b) en la pieza en bruto (1), creándose, usando la laminación a presión o el torneado hidráulico, zonas radialmente circundantes con grosor de pared variable en la dirección longitudinal en el elemento de conexión (6).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la fabricacion de un elemento de conexion para la transmision de movimientos de giro asi como elemento de conexion fabricado de este modo
La invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de un elemento de conexion para la transmision de movimientos de giro, presentando el elemento de conexion una parte exterior articulada o brida y un gorron de empalme, de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. Asimismo, la invencion se refiere a un elemento de conexion con una parte exterior articulada o una brida y un gorron de empalme, de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 8.
Los elementos de conexion, como por ejemplo los gorrones de empalme, son necesarios para conectar entre si arboles giratorios. Pasadores de montaje de tipo generico se emplean para articulaciones homocineticas, de tripode y tambien de cardan, con el fin de conectar entre si por arrastre de forma ejes de giro no paralelos, de modo que los movimientos de giro de un eje puedan transmitirse al otro. Habitualmente, los gorrones de empalme estan compuestos de acero u otro metal. Los gorrones de empalme, producidos con una parte exterior articulada a partir de una pieza en bruto, tambien se denominan gorrones de articulacion. El gorron de empalme sirve para conectar articulaciones o arboles articulados en un lado por ejemplo con un engranaje o un accionamiento. El gorron de empalme comprende por ejemplo un dentado interior y/o exterior, una ranura de anillo de seguridad y/o una rosca. Ademas, un gorron de empalme o articulacion empleado en el lado de engranaje puede disponer de una superficie de rodadura de un anillo de retencion asi como ranuras de engrase. La parte exterior articulada presenta denominadas coronas de orientacion y jaulas, en las que las bolas dispuestas en el interior pueden cambiar su posicion relativa con respecto a la parte exterior articulada.
De este modo resulta posible desviar en otro sentido el movimiento de giro a traves del movimiento de traslacion de las bolas dentro de la parte exterior articulada. Ademas pueden estar previstos otros elementos funcionales como por ejemplo un anillo de ABS. Se ha establecido ahora que los gorrones de articulacion usados hasta la fecha, habitualmente dotados de un gorron de empalme de material macizo pueden optimizarse en cuanto a su peso. Ademas, los gorrones de articulacion se fabrican por regla general a partir de piezas en bruto mediante un procedimiento de extrusion en frio, que es relativamente complejo. En particular tienen que fabricarse o prepararse superficies funcionales, por ejemplo las coronas de orientacion o jaulas, en parte mediante mecanizado por arranque de virutas. De ello se desprende un numero relativamente alto de etapas de produccion. Otra desventaja es que, para el procedimiento de extrusion en frio tiene que garantizarse un grosor de banda minimo. Una disminucion del grosor de pared mediante mecanizado por arranque de virutas es demasiado costosa. Como resultado, los gorrones de articulacion presentan un potencial de ahorro de peso considerable.
Por el documento de patente alemana DE 42 13 285 C2 se conoce un procedimiento para la fabricacion de una parte exterior articulada de un gorron de articulacion de una articulacion giratoria de bolas o de una articulacion de tripode, en el que, a partir de una plaquita preformada o a partir de un cuerpo tubular preformado en un procedimiento de embuticion profunda, las zonas de las coronas de orientacion o vias de rodillos se conforman exclusivamente en las respectivas zonas de borde de las coronas de orientacion y vias de rodillos radialmente a traves de herramientas exteriores rodantes. Aunque el procedimiento de embuticion profunda o el procedimiento de fabricacion para la parte exterior articulada a partir de un cuerpo tubular admite en principio una disminucion del grosor de pared, este no puede disenarse sin embargo para soportar optimamente las cargas, ya que permanece esencialmente constante durante el procedimiento de embuticion profunda. Ademas, la parte exterior articulada aun tiene que conectarse por arrastre de forma con el gorron de empalme en una etapa de trabajo adicional. En conjunto resulta por tanto igualmente compleja la fabricacion del gorron de articulacion.
Partiendo de lo anterior, la presente invencion se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento para la fabricacion de un elemento de conexion con una parte exterior articulada o brida y un gorron de empalme, con el que puedan fabricarse de manera sencilla elementos de conexion optimizados en cuanto al peso. Ademas, la presente invencion se basa en el objetivo de proponer un elemento de conexion correspondientemente optimizado en cuanto al peso.
De acuerdo con una primera ensenanza de la presente invencion, el objetivo anteriormente expuesto se alcanza mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1.
Se ha comprobado que, mediante el uso de la laminacion a presion o del torneado hidraulico, la compleja geometria del elemento de conexion puede fabricarse con alta precision. El grosor de pared puede reducirse al minimo tecnicamente necesario, de modo que se consigue un ahorro de peso notable. Se ha comprobado tambien que el procedimiento puede efectuarse de manera muy automatizada y ofrece al mismo tiempo una enorme flexibilidad en cuanto a la configuracion del elemento de conexion. En la laminacion a presion o en el torneado hidraulico se pone en rotacion la pieza en bruto en forma de rodaja circular o tubular y se conforma mediante compresion a traves de cilindros de laminacion que rotan al mismo tiempo. Los cilindros de laminacion pueden conducir a este respecto tambien a una notable ampliacion de superficie y a una fluencia del material de trabajo. El torneado hidraulico se diferencia por tanto de la laminacion a presion solo en que los grados de conformacion durante el torneado hidraulico son notablemente mayores que durante la laminacion a presion. Aunque en la presente solicitud de
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patente se distingue entre la laminacion a presion y el torneado hidraulico, la frontera entre ambos procedimientos es difusa. Ademas es concebible, evidentemente, la combinacion de una laminacion a presion junto con un torneado hidraulico para la fabricacion del elemento de conexion a partir de una pieza en bruto en forma de rodaja circular o tubular. Esta combinacion deberia estar incluida mediante el conector ‘o’ en ambas etapas de procedimiento.
De acuerdo con la invencion se crean, usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico, zonas radialmente circundantes con grosor de pared variable en la direccion longitudinal en el elemento de conexion. De este modo resulta posible disenar el grosor de pared del elemento de conexion, es decir el grosor de pared de la parte exterior articulada o bridas y del gorron de empalme, para soportar optimamente las cargas. A traves del procedimiento de fabricacion, es decir del uso de la laminacion a presion o el torneado hidraulico, puede variarse el grosor de pared especificamente a la situacion de carga en los respectivos puntos del elemento de conexion, de modo que pueda fabricarse un elemento de conexion aun mas optimizado en cuanto al peso.
Un aprovechamiento de material especialmente bueno se consigue, de acuerdo con otra configuracion, porque se conforma una pieza en bruto en forma de rodaja circular o tubular para dar lugar al elemento de conexion, que presenta un volumen de material esencialmente igual al del elemento de conexion. En este caso, el uso de material en la fabricacion del elemento de conexion es especialmente reducido.
De acuerdo con otra configuracion preferente del procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 13 se fabrica, usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico, un gorron de empalme hueco a partir de la pieza en bruto.
Un gorron de empalme hueco ofrece ya una notable reduccion de peso en comparacion con gorrones de empalme de material macizo.
Usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico se crean elementos funcionales del elemento de conexion, en particular dentados, anillos de ABS, ranuras de seguridad, bridas y/o roscas del elemento de conexion en la pieza en bruto. Pueden crearse dentados en cualquier punto del elemento de conexion mediante herramientas de compresion rotatorias, por ejemplo herramientas de compresion rotatorias excentricamente. Lo mismo es valido tambien para la provision de coronas de orientacion, jaulas, anillos de ABS, ranuras de seguridad, partes exteriores articuladas, bridas o roscas. Tambien existe la posibilidad de crear otros elementos funcionales mediante el uso de la laminacion a presion o del torneado hidraulico en el elemento de conexion.
Por ejemplo, de acuerdo con otro ejemplo de realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion, el dentado de los anillos de ABS se incorpora usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico.
Si las etapas de trabajo de laminacion a presion y/o torneado hidraulico se efectuan en una unica estacion de trabajo con herramientas de laminacion a presion o de torneado hidraulico cambiantes, es posible una fabricacion especialmente rentable y automatizada de los elementos de conexion.
Por ultimo, existe la posibilidad de conformar el elemento de conexion fabricado a partir de la pieza en bruto con forma de rodaja circular o tubular para dar lugar a un gorron de articulacion de una articulacion de tripode. Para ello son necesarias por regla general etapas de procedimiento adicionales. Preferiblemente estas se efectuan en la misma estacion de trabajo.
De acuerdo con una segunda ensenanza de la presente invencion, el objetivo anteriormente expuesto se consigue mediante un elemento de conexion de acuerdo con la reivindicacion 8.
Un elemento de conexion configurado correspondientemente puede presentar en particular un grosor de pared disenado para soportar optimamente las cargas, de modo que su peso puede adaptarse optimamente a las cargas. De este modo se implementa un potencial de ahorro de peso considerable, lo que conduce por ejemplo en el caso de vehiculos de motor a la disminucion del consumo de combustible. Al mismo tiempo, con el elemento de conexion de acuerdo con la invencion puede reducirse adicionalmente el momento de inercia de por ejemplo arboles articulados debido a las masas reducidas, sin reducir la rigidez del elemento de conexion.
De acuerdo con otra configuracion preferente del elemento de conexion de acuerdo con la invencion estan previstos un gorron de empalme hueco, al menos un dentado, anillos de ABS, bridas, partes exteriores articuladas, ranuras de seguridad y/o roscas preferiblemente fabricados mediante el uso de la laminacion a presion o el torneado hidraulico. Como ya se indico anteriormente, los elementos funcionales creados mediante el uso de la laminacion a presion o el torneado hidraulico pueden proporcionarse de manera sencilla, de modo que los costes del elemento de conexion de acuerdo con la invencion son especialmente bajos. Al mismo tiempo, el uso de la laminacion a presion o el torneado hidraulico posibilita una enorme flexibilidad en cuanto a la configuracion de los elementos funcionales asi como en cuanto a una produccion automatizada.
Por ultimo, el extremo del elemento de conexion opuesto al gorron de empalme presenta, de acuerdo con otra forma de realizacion preferente del elemento de conexion, un engrosamiento de material radialmente circundante. Adicionalmente pueden estar previstas opcionalmente perforaciones roscadas repartidas de manera uniforme por todo el perimetro radial en este extremo del elemento de conexion. A traves del engrosamiento de material previsto en el lado de la brida en el extremo del elemento de conexion opuesto al gorron de empalme puede mejorarse
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mucho la estabilidad en la zona de empalme de la brida, de modo que esta previsto un grosor de pared especifico conforme a la carga de la brida. Esto posibilita tambien la disposicion sencilla de perforaciones roscadas repartidas de manera uniforme por todo el perimetro radial en esta zona, ya que esta previsto suficiente material para una conexion roscada estable. Junto a la variante mecanicamente separable tambien es concebible una conexion por union de material (por soldadura) en esta zona.
A continuacion se explicara mas detalladamente la invencion con ayuda de ejemplos de realizacion en asociacion con el dibujo. En el dibujo muestra
la figura 1 en una vista en corte esquematica, la ejecucion de una laminacion a presion o torneado
hidraulico y
las figuras 2 a 7 ejemplos de realizacion de elementos de conexion de acuerdo con la invencion.
La figura 1 muestra ahora, de manera esquematica, la ejecucion de una laminacion a presion o torneado hidraulico de una pieza en bruto 1 tubular, que puede proporcionarse por ejemplo a traves de una rodaja circular o un segmento de tubo. El mandril 2 situado por dentro establece la forma exterior, sobre la cual los cilindros de laminacion 3, 4 igualmente rotatorios, de los que solo esta representada una mitad en cada caso, presionan la pieza en bruto. Los cilindros de laminacion 3, 4 se hacen avanzar a este respecto en la direccion de avance 5 y se desplazan por ejemplo conforme al contorno del mandril 2, de modo que la pieza en bruto 1 se deforma correspondientemente. Partiendo de este principio de fabricacion es facilmente concebible que pueda crearse cualquier forma con simetria de revolucion, en particular radialmente engrosamientos de material y estrechamientos previstos de manera circundante a traves de los cilindros de laminacion 3, 4 representados en la figura 1. A traves de herramientas rotatorias excentricamente, que pueden utilizarse en lugar de los cilindros de laminacion 3, 4, puede crearse mediante compresion cualquier otra forma distinta en la pieza en bruto.
A modo de ejemplo, la figura 2 muestra un primer ejemplo de realizacion de un elemento de conexion 6 de acuerdo con la invencion que presenta un gorron de empalme 7, en forma de un gorron de empalme de arbol articulado, y una parte exterior articulada 8. El gorron de empalme 7 presenta un dentado 9, del cual solo esta representado un unico entrante en el gorron de empalme 7 en la figura 2. Lo mismo sucede tambien para la parte exterior articulada 8. La parte exterior articulada 8 presenta por regla general una pluralidad de coronas de orientacion asi como una jaula 10a, 10b. En la figura 2 solo esta representado de nuevo una corona de orientacion 10a. La zona de transicion 11 entre el gorron de empalme 7 y la parte exterior articulada 8 del gorron de articulacion 6 puede disenarse con el procedimiento de acuerdo con la invencion de manera optima en cuanto al grosor de pared, es decir lo mas delgada posible, con el fin de conseguir una reduccion de peso. De este modo se reduce notablemente el peso de la parte exterior articulada. Tambien los momentos de inercia se reducen notablemente debido a las masas reducidas.
Los elementos funcionales que puede presentar adicionalmente un elemento de conexion de acuerdo con la invencion estan representados esquematicamente en la figura 3. Debido a la simetria del elemento de conexion 6 se muestra en cada caso solo una mitad del elemento de conexion 6 con simetria de revolucion. En el elemento de conexion 6 representado en la figura 3 estan representadas a modo de ejemplo coronas de orientacion 12 que discurren oblicuamente, de la cuales estan presentes normalmente por ejemplo seis u ocho. Las coronas de orientacion 12 se incorporan igualmente mediante una laminacion a presion y/o torneado hidraulico en la parte exterior articulada 8 del elemento de conexion 6 y pueden fabricarse con alta precision. El grosor de pared en la zona de la transicion entre gorron de empalme y parte exterior articulada esta configurado tambien en este caso de nuevo al minimo, con el fin de reducir el peso del elemento de conexion. Al mismo tiempo puede observarse que el gorron de empalme 7 (gorron de empalme articulado) en la figura 3 esta configurado hueco y presenta dentados 9 asi como resaltos de grosor 13.
El siguiente ejemplo de realizacion de un elemento de conexion 6 de acuerdo con la invencion en la figura 4 presenta un gorron de empalme 7 (gorron de empalme articulado) que por un lado tiene un dentado 9 y presenta ademas en el extremo del gorron de empalme 7 una rosca 15 creada a traves de la laminacion a presion o el torneado hidraulico. El propio gorron de empalme 7 esta realizado en este caso de nuevo hueco y tiene en la zona de transicion hacia la parte exterior articulada 8 un anillo de ABS 14. Las coronas de orientacion 10a y la jaula 10b se han creado igualmente usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico.
En el siguiente ejemplo de realizacion representado en la figura 5 de un elemento de conexion 6 de acuerdo con la invencion esta previsto en el extremo del elemento de conexion 6 opuesto al gorron de empalme 7 radialmente por fuera un engrosamiento de material 16 que esta configurado como brida 18, con el fin de disponer en esta zona perforaciones roscadas circundantes. El gorron de empalme 7 esta configurado en este caso como gorron de empalme articulado. De este modo se consigue una conexion sencilla con un eje de giro. El anillo de ABS 14 esta dispuesto en el presente ejemplo de realizacion en el extremo del elemento de conexion 6 opuesto al gorron de empalme 7. Ademas esta indicada una posicion alternativa del anillo de ABS 14 en la zona de transicion hacia la brida. De la figura 5 puede deducirse ademas que el grosor de pared del elemento de conexion 6 esta adaptado especificamente a las cargas en la respectiva zona y varia en la direccion longitudinal.
Esto es valido tambien para el ejemplo de realizacion de la figura 6, que presenta una acumulacion de material 16 en
el extremo opuesto al gorron de empalme 7 y en esta zona estan previstas adicionalmente perforaciones roscadas. El gorron de empalme 7 esta configurado en este caso en forma de un gorron de empalme de arbol perfilado. El dentado 9 del gorron de empalme 7 puede crearse igualmente de manera sencilla mediante laminacion a presion o torneado hidraulico en la pieza constructiva. Lo mismo es valido tambien para la rosca 15, que tambien esta prevista 5 en la forma de realizacion de la figura 6. El ejemplo de realizacion representado en la figura 7 no proporciona en el lado de la brida 18 ninguna perforacion para la conexion mecanica de piezas constructivas adicionales, sino que esta prevista como brida de soldadura para la conexion por union de material de por ejemplo arboles perfilados o arbol de cardan para articulaciones esfericas. Igualmente es comun a las figuras 5 y 6 que el gorron de empalme 7 este configurado hueco. Todas las etapas de trabajo, a excepcion de las perforaciones roscadas, pueden realizarse 10 normalmente en un dispositivo de laminacion a presion o torneado hidraulico, de modo que queda garantizada una produccion muy automatizada. A este respecto, la laminacion a presion o el torneado hidraulico posibilitan que el grosor de material en la pieza acabada ascienda todavia en zonas especificas solo a de 1,5 mm a 2 mm o menos, de modo que estas zonas estan correctamente adaptadas a las cargas.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la fabricacion de un elemento de conexion (6) para la transmision de movimientos de giro para un arbol articulado, presentando el elemento de conexion (6) una parte exterior articulada (8) o una brida (18) y un gorron de empalme (7),
    caracterizado porque se conforma una pieza en bruto (1) en forma de rodaja circular o tubular mediante laminacion a presion o torneado hidraulico para dar lugar al elemento de conexion (6) y, usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico, se crean unas coronas de orientacion (10a, 12) y/o una jaula (10b) en la pieza en bruto (1), creandose, usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico, zonas radialmente circundantes con grosor de pared variable en la direccion longitudinal en el elemento de conexion (6).
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque se conforma una pieza en bruto (1) en forma de rodaja circular o tubular para dar lugar al elemento de conexion (6), el cual presenta un volumen de material esencialmente igual al del elemento de conexion (6).
  3. 3. Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 2,
    caracterizado porque, usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico, se fabrica un gorron de empalme (7) hueco.
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3,
    caracterizado porque se crean, usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico, elementos funcionales del elemento de conexion (6), en particular dentados (9), anillos de ABS (14), bridas, ranuras de engrase, ranuras de anillo de seguridad y/o roscas (15) del elemento de conexion (6) en la pieza en bruto (1).
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4,
    caracterizado porque el dentado de los anillos de ABS (14) se incorpora usando la laminacion a presion o el torneado hidraulico.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5,
    caracterizado porque las etapas de trabajo de laminacion a presion o de torneado hidraulico se efectuan en una unica estacion de trabajo con herramientas de laminacion a presion o de torneado hidraulico cambiantes.
  7. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6,
    caracterizado porque se fabrica un elemento de conexion (6) como gorron de articulacion de una articulacion de tripode.
  8. 8. Elemento de conexion (6) con una parte exterior articulada (8) o una brida (18) y un gorron de empalme (7), en particular fabricado con un procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7,
    caracterizado porque la parte exterior articulada (8) o la brida (18) presentan zonas radialmente circundantes con grosor de pared variable en la direccion longitudinal y estan previstas unas coronas de orientacion (10a, 12) y/o una jaula (10b) fabricadas mediante la uso de la laminacion a presion o el torneado hidraulico.
  9. 9. Elemento de conexion segun la reivindicacion 8,
    caracterizado porque estan previstos un gorron de empalme (7) hueco, al menos un dentado (9), anillos de ABS (14), bridas y/o roscas (15) preferiblemente fabricados mediante el uso de la laminacion a presion o el torneado hidraulico.
  10. 10. Elemento de conexion segun las reivindicaciones 8 o 9,
    caracterizado porque el extremo del gorron de articulacion opuesto al gorron de empalme (7) presenta un engrosamiento de material (16) radialmente circundante.
  11. 11. Elemento de conexion segun una de las reivindicaciones 8 a 10,
    caracterizado porque estan previstas perforaciones roscadas (17) repartidas de manera uniforme por todo el perimetro radial en el extremo del elemento de conexion (6) opuesto al gorron de empalme (7).
  12. 12. Elemento de conexion segun una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el lado de brida (18) esta configurado como brida de soldadura.
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