ES2206340T3 - Disposicion para tubos amortiguadores portarruedas con un resorte helicoidal y un soporte de apoyo. - Google Patents

Disposicion para tubos amortiguadores portarruedas con un resorte helicoidal y un soporte de apoyo.

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ES2206340T3 ES00985173T ES00985173T ES2206340T3 ES 2206340 T3 ES2206340 T3 ES 2206340T3 ES 00985173 T ES00985173 T ES 00985173T ES 00985173 T ES00985173 T ES 00985173T ES 2206340 T3 ES2206340 T3 ES 2206340T3
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Abstract

Disposición para tubos amortiguadores portarruedas con un resorte helicoidal y un soporte de apoyo, en particular para tubos amortiguadores portarruedas que soportan el muñón del eje de la rueda de un vehículo automóvil, que comprende - un rodamiento (7) centrado sobre un eje (x) principal, - un primer cuerpo (6) de soporte que se encuentra por debajo del rodamiento (7) y lo sujeta, así como - un resorte (1) helicoidal con una línea (f) de acción de fuerza colocada en un ángulo (a) respecto al eje (x) principal, y con un primer tramo (8) en su extremo del lado del rodamiento (7), que rodea por lo menos parcialmente el cuerpo (6) principal de apoyo, caracterizada porque el primer cuerpo (6) de soporte está centrado sobre el eje (x) principal y porque el primer tramo (8) del resorte (1) helicoidal presenta un final (17) de espira, que dentro de la zona de un ángulo (b) predeterminado se encuentra alrededor de la línea (f) de acción de la fuerza, constituyendo un plano (E1) principal, que se extiende a través línea (f) de acción de la fuerza y del eje (x) principal la partición del ángulo (b) en dos mitades.

Description

Disposición para tubos amortiguadores portarruedas con un resorte helicoidal y un soporte de apoyo.
La invención se refiere a una disposición para tubos amortiguadores portarruedas con un resorte helicoidal y un soporte de apoyo, en particular para tubos amortiguadores portarruedas que soportan el muñón del eje de la rueda de un vehículo automóvil, que comprende un rodamiento centrado sobre un eje principal, un primer cuerpo de soporte que se encuentra por debajo del rodamiento y lo sujeta, así como un resorte helicoidal con una línea de acción de fuerza colocada en ángulo respecto al eje principal, y con un primer tramo en su extremo del lado del rodamiento, que rodea por lo menos parcialmente el cuerpo principal de apoyo.
Tubos amortiguadores portarruedas para vehículos automóviles comprenden un amortiguador, que está unido a la carrocería del vehículo por su extremo superior y al muñón del eje de la rueda por su extremo inferior, un resorte helicoidal que rodea al amortiguador, cuyo extremo inferior se encuentra unido con el amortiguador por medio de un asiento para el resorte helicoidal, así como un soporte de apoyo con un cuerpo de soporte que sujeta la última espira superior del resorte helicoidal y está unido fijo con ésta y con un rodamiento el cual por un lado está unido con el cuerpo de soporte y por el otro con la carrocería del vehículo y el cual permite un movimiento giratorio del resorte helicoidal durante el movimiento de dirección de las ruedas.
Del documento WO 89/05242 se desprende una disposición genérica que comprende un soporte de apoyo, un cuerpo de soporte unido con el anterior así como un resorte helicoidal. En éste el cuerpo de soporte sujeta el anillo del rodamiento del lado del resorte del soporte de apoyo y se apoya contra la espira final del resorte helicoidal por medio de un gran número de nervaduras, que están distribuidas a lo largo de la cara frontal del cuerpo de soporte y que poseen alojamientos adaptados al resorte. El eje del resorte helicoidal está colocado en ángulo respecto al eje del amortiguador.
El documento DE 41 10 471 A1 presenta un tubo amortiguador portarruedas con un resorte helicoidal que está dispuesto alrededor de un amortiguador. La línea de acción de la fuerza del resorte helicoidal está dispuesta en ángulo respecto al eje longitudinal del amortiguador. El resorte helicoidal se apoya por su extremo superior contra una caja de resorte. La espira superior del resorte helicoidal está centrada respecto a la línea de acción de la fuerza, no presentando la caja del resorte rodamiento alguno.
Del documento DE 35 01 106 A1 se desprende una disposición para tubos amortiguadores portarruedas con un soporte de apoyo y un resorte helicoidal, en el que el diámetro de espira del resorte helicoidal decrece en la zona superior hasta el diámetro medio del rodamiento fijo a la carrocería del vehículo, que soporta elásticamente la barra del pistón del amortiguador. En éste el eje del resorte helicoidal se encuentra inclinado hacia fuera respecto al eje del amortiguador y permite de este modo una mejor compensación de la fuerza transversal. Las fuerzas transversales son absorbidas por medio del rodamiento radial de bolas.
Los tubos amortiguadores portarruedas en los que la espira final del resorte helicoidal se apoya directamente contra un soporte de apoyo, en los que además la línea de acción de la fuerza del resorte helicoidal está colocada en ángulo respecto al eje del amortiguador y en los que el rodamiento perteneciente al soporte de apoyo está centrado sobre el eje del amortiguador, la combinación entre fuerzas radiales y axiales en el rodamiento es problemática. Debido a la inclinación del resorte helicoidal, sobre el rodamiento actúan a parte de fuerzas axiales también fuerzas radiales. Al mismo tiempo, debido a las tolerancias de fabricación, las fuerzas axiales a lo largo de la periferia de la espira final del resorte helicoidal no se mantienen constantes, sino que presentan su máximo en el extremo de la espira y su mínimo entre el final de espira y el extremo de la superficie de apoyo del lado del rodamiento o del cuerpo de soporte del rodamiento.
En caso de que la fuerza transversal que actúa sobre el rodamiento debido a la inclinación del resorte helicoidal respecto al eje del amortiguador se transmita de tal modo que en la zona de la línea de acción de la fuerza transversal no se produzca fuerza axial alguna, entonces en este punto las bolas del rodamiento no se mantienen en el fondo de la ranura. Estas pueden salirse del fondo de la ranura lo cual tiene como consecuencia un desplazamiento radial de ambos anillos del rodamiento. Debido a ello, los retenes del rodamiento que soportan los anillos del rodamiento pueden tocarse y puede producirse un par de giro mayor, lo cual nuevamente conduce a un empeoramiento de la función de dirección y a una reducción de la durabilidad del rodamiento.
Por ello la invención se plantea el problema de proponer una disposición para tubos amortiguadores portarruedas con un resorte helicoidal y con un soporte de apoyo que soporten en particular muñones de eje de rueda, en los que la transmisión de la fuerza que actúa sobre el soporte de apoyo desde el resorte helicoidal esté optimizada, para una forma de realización, en la que la línea de acción del resorte helicoidal se encuentre inclinada respecto al eje del rodamiento perteneciente al soporte de apoyo.
Este problema es resuelto según la invención a partir de una disposición del tipo descrito al inicio, en el que el primer cuerpo de soporte está centrado en el eje principal y el primer tramo del resorte helicoidal presenta un final de espira, que dentro de la zona de un ángulo predeterminado se encuentra alrededor de la línea de acción de la fuerza respecto a un plano principal, constituyendo el plano principal, que se extiende a través línea de acción de la fuerza y del eje principal, la partición del ángulo en dos mitades.
La ventaja de esta configuración reside en que las fuerzas axiales, que precargan el rodamiento y con ello se ocupan del contacto de los cuerpos de rodadura con los anillos del rodamiento, presenten su máximo en la zona de la línea de acción de la fuerza transversal. Gracias a ello se evita de un modo eficaz que los cuerpos de rodadura del rodamiento se salgan de las ranuras formadas por las anillos del rodamiento, lo cual conduciría a un empeoramiento de la función del rodamiento y a una reducción de la vida útil. Debido a que el resorte helicoidal está en contacto directo con el cuerpo de soporte, se simplifica el diseño, lo cual conduce igualmente a una reducción de costes de fabricación.
En otra configuración de la invención el resorte helicoidal presenta un primer tramo, que partiendo del final de espira presenta un radio constante por lo menos a lo largo de un ángulo predeterminado de arrollado alrededor del eje. Además, de un modo preferente el primer tramo del resorte helicoidal está dispuesto a lo largo del ángulo de arrollado en un plano secundario perpendicular al eje y además el radio del tramo principal del resorte helicoidal se aproxima al radio del rodamiento. Gracias a esta configuración la fuerza del resorte puede transferirse directamente sobre el rodamiento sin utilizar piezas adicionales.
En otra variante el resorte helicoidal presenta a continuación del primer tramo de la espira final un segundo tramo acodado que aumenta el radio del resorte helicoidal y en el que además el resorte helicoidal abandona el plano secundario. Gracias la acodado del resorte helicoidal se pueden conseguir arrollados de la espira final alrededor del primer cuerpo de soporte o del rodamiento de 200º o más. Con ello la fuerza del resorte puede actuar sobre un ángulo de arrollado mayor, de modo que se obtiene una distribución de fuerzas homogénea.
En otra variante, entre el primer tramo del resorte helicoidal y el cuerpo de soporte está dispuesto un cuerpo amortiguador. Este evita la transmisión de oscilaciones hacia la carrocería del vehículo y incrementa con ello el confort.
Preferentemente el rodamiento está configurado a modo de rodamiento axial o como rodamiento de bolas de contacto angular, puesto que básicamente sobre el rodamiento actúan fuerzas axiales del resorte helicoidal.
En una forma de realización preferente el ángulo predeterminado es igual a 30º. Esto presenta la ventaja de que las fuerzas axiales que actúan desde el resorte helicoidal sobre el rodamiento presenten su máximo en la zona del ángulo de arrollado, en el que actúan las fuerzas transversales que resultan de la inclinación del resorte helicoidal respecto al eje. Para ello el final de espira puede estar dispuesto o en el lado de la inclinación de la línea de acción de la fuerza respecto al eje principal o en el lado opuesto a la inclinación.
A continuación se explica un ejemplo preferente de realización sobre la base de los dibujos representados de forma esquemática.
Las figuras muestran:
La figura 1, una sección longitudinal de un resorte helicoidal con soporte superior de apoyo
La figura 2, una sección longitudinal del soporte de apoyo según la figura 1,
La figura 3 una distribución de fuerzas en el punto de contacto del resorte helicoidal con el rodamiento y
La figura 4 un vista por encima de un resorte helicoidal según la figura 1.
De la figura 1 se desprende una disposición para un tubo 3 amortiguador portarruedas de un vehículo automóvil con un resorte 1 helicoidal y un soporte 2 superior de apoyo.
El extremo superior del resorte 1 helicoidal se apoya sobre un rodamiento 7 que se encuentra en el lado de la carrocería que está dispuesto en un eje x por medio de un cuerpo 5 amortiguador en forma de soporte de goma así como un cuerpo 6 de soporte. Al mismo tiempo la línea f de acción de la fuerza del resorte helicoidal se encuentra inclinada un ángulo a respecto al eje x. Por su extremo inferior del lado que del eje de la rueda, el resorte 1 helicoidal es sujetado por un asiento 4 para el resorte helicoidal. Por su lado, el asiento 4 pare el resorte helicoidal debe ser unido a un amortiguador.
Tal como se desprende de la figura 2 el rodamiento 7 está configurado como rodamiento axial encapsulado y presenta una jaula 10 así como bolas 11 dispuestas en las aberturas de la jaula, dos anillos 12, 13 del rodamiento, así como un retén 14 inferior, que soporta al anillo 12 inferior del rodamiento y un retén 15 superior, que soporta al anillo 13 superior del rodamiento. Para la absorción de fuerzas axiales y radiales el rodamiento 7 es guiado entre un cuerpo 6 de soporte por abajo y un elemento 16 de fijación que debe ser unido a la carrocería del vehículo por arriba.
El cuerpo 6 de soporte y el cuerpo 5 de amortiguación en la dirección del resorte 1 helicoidal están configurados en forma de casquillo, pudiendo ser abrazados por el resorte 1 helicoidal. El radio r del primer tramo 8 del resorte 1 helicoidal, en el que éste abraza al cuerpo 6 de soporte o al cuerpo 5 de amortiguación a lo largo del ángulo c, se corresponde aproximadamente con el radio del rodamiento 7. Esto presenta la ventaja de que la fuerza F del resorte puede actuar directamente sobre el rodamiento 7.
\newpage
La transmisión de la fuerza del resorte 1 helicoidal sobre el cuerpo 6 de soporte y con ello también sobre el rodamiento 7 no es constante a lo largo del primer 8 tramo del resorte 1 helicoidal que abraza al cuerpo 6 de soporte. Más bien, tal como se desprende de las figuras 3 y 4, las fuerzas máximas se transmiten en el final 17 de espira y en el tramo del resorte 1 helicoidal, en el que el resorte helicoidal todavía se encuentra en contacto con el rodamiento o con el cuerpo 6 de soporte, antes que éste 1 abandone el plano E_{2} secundario. Puesto que la precarga axial del rodamiento en la zona en la que el resorte 1 helicoidal no transmite fuerza F_{2} axial alguna sobre el rodamiento 7 es mínima, existe el peligro de que la fuerza F_{1} transversal resultante de la inclinación del resorte 1 helicoidal respecto al eje x del rodamiento separe los anillos 12, 13 del rodamiento.
Para evitar esto el resorte 1 helicoidal está dispuesto de tal modo que el máximo de las fuerzas F_{2} que actúan sobre el rodamiento 7 se encuentre en la zona de la línea f_{1} de acción de las fuerzas F_{1} transversales. Esto se consigue, tal como se desprende de la figura 4, porque el final 17 de espira del resorte 1 helicoidal está dispuesto dentro de un ángulo b respecto al plano E_{1}, el cual se extiende por la línea f de acción de la fuerza y el eje x.
Para ello, el final 17 de espira puede estar dispuesto tanto en el lado de la inclinación de la línea f de acción de la fuerza respecto al eje x del tubo 3 amortiguador portarruedas como en el lado opuesto.
La disposición del final 17 de espira del resorte 1 helicoidal en la zona que se extiende a lo largo del ángulo b alrededor de la línea f_{1} de acción de las fuerzas F_{1} transversales, tiene como consecuencia, que cualquiera de las bolas 11 del rodamiento 7, que se encuentren en la zona mencionada, se encuentren precargadas de forma considerable en dirección axial. Las bolas 11 permanecen dispuestas en la base de la pista de los anillos 12, 13 del rodamiento evitándose con ello un desplazamiento radial de los anillos 12, 13 del rodamiento y así también de los retenes 14, 15 entre sí.
Lista de signos de referencia
1 Muelle helicoidal
2 Soporte superior de apoyo
3 Tubo amortiguador portarruedas
4 Asiento del muelle helicoidal
5 Cuerpo de amortiguación
6 Cuerpo de soporte
7 Rodamiento
8 Primer tramo del resorte helicoidal
9 Segundo tramo del resorte helicoidal
10 Jaula
11 Bolas
12 Anillo inferior del rodamiento
13 Anillo superior del rodamiento
14 Retén inferior
15 Retén superior
16 Elemento de fijación
17 Final de espira
a Angulo
b Angulo
c Angulo de arrollado
f Línea de acción de la fuerza
f_{1} Línea de acción de la fuerza radial (= línea de acción de la fuerza transversal)
r Radio del primer tramo
x Eje
E_{1} Plano principal
E_{2} Plano secundario
F Fuerza del resorte
F_{1} Fuerza radial (=fuerza transversal)
F_{2} Fuerza axial

Claims (10)

1. Disposición para tubos amortiguadores portarruedas con un resorte helicoidal y un soporte de apoyo, en particular para tubos amortiguadores portarruedas que soportan el muñón del eje de la rueda de un vehículo automóvil, que comprende
-
un rodamiento (7) centrado sobre un eje (x) principal,
-
un primer cuerpo (6) de soporte que se encuentra por debajo del rodamiento (7) y lo sujeta, así como
-
un resorte (1) helicoidal con una línea (f) de acción de fuerza colocada en un ángulo (a) respecto al eje (x) principal, y con un primer tramo (8) en su extremo del lado del rodamiento (7), que rodea por lo menos parcialmente el cuerpo (6) principal de apoyo,
caracterizada porque
el primer cuerpo (6) de soporte está centrado sobre el eje (x) principal y porque el primer tramo (8) del resorte (1) helicoidal presenta un final (17) de espira, que dentro de la zona de un ángulo (b) predeterminado se encuentra alrededor de la línea (f) de acción de la fuerza, constituyendo un plano (E_{1}) principal, que se extiende a través línea (f) de acción de la fuerza y del eje (x) principal la partición del ángulo (b) en dos mitades.
2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque el primer tramo (8) del resorte (1) helicoidal partiendo del final (17) de espira presenta un radio (r) constante por lo menos a lo largo de un ángulo (c) predeterminado de arrollado alrededor del eje (x).
3. Disposición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el ángulo (c) de arrollado es mayor que 200º.
4. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 33, caracterizada porque e primer tramo (8) del resorte (1) helicoidal a lo largo del ángulo (c) de arrollado se encuentra en un plano (E_{2}) secundario perpendicular al eje (x).
5. Disposición según la reivindicación 2, caracterizada porque el radio (r) del primer tramo (8) del resorte (1) helicoidal se aproxima al radio del rodamiento (7).
6. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el resorte (1) helicoidal a continuación del primer tramo (8) presenta un segundo tramo (9) acodado, que aumenta el radio del resorte (1) helicoidal y en el cual el resorte (1) helicoidal abandona el plano (E_{2}) secundario.
7. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque entre el primer tramo (8) del resorte (1) helicoidal y el cuerpo (6) de soporte está dispuesto un cuerpo (5) de amortiguación.
8. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el rodamiento (7) está configurado a modo de rodamiento axial o de rodamiento de bolas de contacto angular.
9. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el ángulo (b) predeterminado es igual a 30º.
10. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el final (17) de espira está dispuesto en el lado de la inclinación de la línea (f) de acción de la fuerza respecto al eje (x) principal o en el lado opuesto a la inclinación.
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