ES2210998T3 - Conjunto de dos objetos articulados entre si con dos grados de libertad en rotacion. - Google Patents
Conjunto de dos objetos articulados entre si con dos grados de libertad en rotacion.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN CONJUNTO DE DOS OBJETOS A Y B ARTICULADOS EL UNO RESPECTO AL OTRO CON DOS GRADOS DE LIBERTAD EN ROTACION X E Y, PERMITIENDO ESTE CONJUNTO UNA ARTICULACION DE RESISTENCIA ELEVADA Y DE PEQUEÑA DIMENSION, COMPRENDIENDO ESTE CONJUNTO UN COJINETE (50) QUE TIENE UN ANILLO INTERNO (41) MACHO CENTRADO EN EL EJE GEOMETRICO X Y ESTA MONTADO CON ROTULA EN UN ANILLO EXTERNO (2) HEMBRA. TAL CONJUNTO SE CARACTERIZA PORQUE EL ANILLO INTERNO (41) Y EL ANILLO EXTERNO (42) ESTAN UNIDOS CON ROTACION SEGUN UN EJE GEOMETRICO Z PERPENDICULAR A X E Y POR DOS SUPERFICIES DE APOYO (49) DISPUESTAS ENTRE DOS SUPERFICIES DE GUIADO (71) EN EL ANILLO EXTERNO (42), ESTANDODICHAS SUPERFICIES DE APOYO (49) Y DICHAS SUPERFICIES DE GUIADO (71) PARALELAS A LOS EJES GEOMETRICOS X Y Z, MIENTRAS QUE EL ANILLO INTERNO (41) ESTA MONTADO A MODO DE MUÑON EN UN ARBOL (27) DE EJE GEOMETRICO X Y SOLIDARIO AL OBJETO A.
Description
Conjunto de dos objetos articulados entre sí con
dos grados de libertad en rotación.
La invención se refiere a las articulaciones de
dos objetos A y B móviles uno respecto al otro con dos grados de
libertad de rotación, y más particularmente a una articulación que
presenta elevada resistencia, escaso tamaño y montaje rápido.
En lo que sigue, y por comodidad de lenguaje, en
caso necesario se hará referencia a un sistema de coordenadas
ortogonales X, Y y Z, pudiendo, naturalmente, ser permutadas las
funciones respectivas de las coordenadas sin que cambie la
invención ni el sentido de la descripción. Igualmente, una rotación
llamada según X, Y o Z significa que esa rotación se efectúa según
un eje geométrico de rotación paralelo a X, Y o Z, sin perjuicio de
la posición exacta de este eje geométrico de rotación.
En las máquinas se encuentran frecuentemente
elevadores o gatos, es decir, por ejemplo el objeto B, que permiten
desplazar uno respecto al otro dos objetos, por ejemplo A y C, de
la máquina, siendo A por ejemplo la estructura fija de la máquina y
siendo C, por ejemplo, un órgano móvil de dicha máquina, estando
conectados esos gatos a fuentes de alimentación de energía
habitualmente hidráulicas, neumáticas o eléctricas. En el caso
especial en que el desplazamiento relativo de los objetos A y C no
es una traslación pura, se hace necesario unir los extremos del gato
a dichos objetos A y C por medio de articulaciones que presentan
grados de libertad de rotación en función de ese desplazamiento. Una
disposición de esta clase también puede ser necesaria para subsanar
las imprecisiones del posicionamiento relativo de los objetos A y
C.
En el caso en que uno de los objetos A o C a
acoplar pivota con relación al otro según X por ejemplo, es conocido
unir al menos un extremo del gato al objeto A o B correspondiente
por medio de una articulación simple de un solo grado de libertad
de rotación según X, disponiendo dicha articulación de un árbol
cilíndrico en un ánima o taladro orientado paralelamente a X. Debido
a los errores de posicionamiento según X entre los objetos A y C
resultantes de las tolerancias de fabricación, esta solución
combina dos inconvenientes:
- puede ser necesario un reglaje del
posicionamiento del gato a lo largo del árbol para compensar los
errores de posicionamiento resultantes de las tolerancias de
fabricación,
- puede ser necesario un juego u holgura
suficiente entre el árbol y el ánima para reducir la precisión del
reglaje, e incluso suprimir dicho reglaje, pero esta holgura
presenta a su vez varios inconvenientes:
- la holgura reduce la precisión del
desplazamiento relativo de los objetos A y C producido por el
gato,
- esta holgura, si es grande, deja libre al gato,
el cual puede girar sobre sí mismo bajo el efecto de las
vibraciones,
- el contacto entre el árbol y el ánima no se
efectúa entonces más que en un extremo, lo cual aumenta las
presiones de contacto y puede provocar la degradación del árbol y
del ánima en este extremo.
A causa de esto, es conocido unir el cuerpo del
gato a la estructura fija mediante una rótula, comprendiendo dicha
rótula un asiento esférico macho fijado habitualmente al cuerpo del
gato, comprendiendo igualmente dicha rótula un asiento esférico
hembra que circunda con una holgura limitada al asiento esférico
macho, estando entonces dicho asiento esférico hembra habitualmente
fijado a la estructura fija. No obstante, una articulación de esta
clase presenta algunos inconvenientes:
1. El gato puede girar sobre sí mismo, por
ejemplo bajo el efecto de las vibraciones de la máquina, lo que
puede generar tensiones en las conexiones a las fuentes de energía
y provocar la destrucción de dichas conexiones. En consecuencia,
deben preverse medios complementarios de contrarrotación, es decir,
que impidan esta rotación.
2. La articulación de rótula debe estar
sobredimensionada para que resista el esfuerzo transmitido por el
gato. Este es el caso especialmente cuando la parte hembra se
ensambla sobre la parte macho por deformación permanente del
material que la constituye. Este material debe pues permanecer
blando, y la rótula no podrá soportar un esfuerzo considerable sin
degradación de la superficie interior esférica de la parte hembra,
siendo producidas estas degradaciones por las presiones de
superficie que de ahí resultan. Además, este sobredimensionado debe
aumentarse cuando la máquina presenta un nivel de vibración
elevado. El sobredimensionado de la articulación comporta, en cuanto
a ésta, un aumento de su tamaño y de su masa.
El problema se plantea particularmente con los
turbomotores de aeronaves en los que objetos como los flaps de la
tobera, las válvulas de descarga o los anillos de accionamiento de
los álabes del estator reciben movimiento por medio de gatos que se
apoyan en una estructura fija de grandes dimensiones, siendo por
otra parte dichos turbomotores zona de solicitaciones y niveles
vibratorios muy elevados. De modo representativo, estos gatos están
sometidos a aceleraciones oscilatorias de 12 g, es decir, 12 veces
la gravedad terrestre. Los imperativos de durabilidad llevan a
dimensionar las articulaciones para que resistan hasta 40 g.
Por la patente norteamericana 4.183.590 se conoce
un cojinete de rótula cuya parte macho es una esfera que dispone de
dos platos o placas exteriores, así como de un ánima cilíndrica, y
cuya parte hembra es de dos partes y tiene un zócalo de asiento que
coopera con una horquilla en U para aprisionar la parte macho,
cooperando las alas de la U con las placas para guiar la esfera
macho según un plano paralelo a dichas placas. Un cojinete de esta
clase asegura dos grados de libertad de rotación y efectivamente es
capaz de soportar cargas considerables, pero presenta el
inconveniente de ser voluminoso debido a los tornillos necesarios
para la unión de las dos partes hembra entre sí y con el soporte
del cojinete.
El problema técnico a resolver es articular dos
objetos A y B con dos grados de libertad de rotación, debiendo
combinar esa articulación gran robustez, en especial en régimen
vibratorio, y escaso tamaño. Ventajosamente, una articulación de
esta clase ha de ser precisa, es decir, sin holgura, y sencilla de
hacer y de ensamblar.
Para resolver este problema, la invención propone
un conjunto de dos objetos A y B articulados entre sí con dos grados
de libertad de rotación, por ejemplo X e Y, comprendiendo un primer
objeto, designado convencionalmente A, un árbol de sección circular
según un eje geométrico, comprendiendo el segundo objeto, designado
convencionalmente B, un ánima que circunda dicho árbol. Un conjunto
de esta clase es notable porque:
a. Incluye un cojinete dispuesto coaxialmente en
dicho árbol, disponiendo dicho cojinete de un casquillo interno
macho montado a rótula dentro de un casquillo externo hembra,
disponiendo en consecuencia dicho casquillo interno de un asiento
esférico macho que gira a rótula con una holgura limitada dentro de
un asiento esférico hembra del interior del casquillo externo,
disponiendo dicho casquillo interno de un ánima circular centrada
en el eje geométrico del cojinete, estando dicho asiento esférico
macho delimitado lateralmente por dos superficies de apoyo
opuestas, planas, paralelas entre ellas y paralelas al eje
geométrico del cojinete, siendo la distancia D entre dichas
superficies de apoyo superior al diámetro del ánima e inferior al
diámetro del asiento esférico macho, cuando el casquillo externo
dispone de dos superficies de guía planas, paralelas entre ellas y
paralelas al eje geométrico del cojinete, estando dispuestas dichas
superficies de guía de una y otra parte de las superficies de apoyo
y formando con ellas una holgura limitada, presentando dicha ánima,
dicho asiento esférico macho y dicho asiento esférico hembra forma
general de revolución según el eje geométrico del cojinete,
b. El casquillo interno gira sobre el árbol y se
posiciona por traslación sobre este árbol,
c. El casquillo externo está encajado en el ánima
del objeto B y está fijado a dicho objeto B,
d. El casquillo externo dispone de una abertura o
boca axial centrada en el eje geométrico del cojinete, poniendo en
comunicación dicha abertura axial el asiento esférico hembra con el
exterior del cojinete, teniendo dicha abertura axial un perfil
interior según el eje geométrico del cojinete complementario al
perfil exterior del casquillo interno según dicho eje geométrico,
siendo sin embargo el perfil interior de la abertura axial más
grande que el perfil exterior del casquillo interno,
e. Dichas superficies de guía son amovibles.
Por la expresión "giratorio" se entiende que
el casquillo interno puede girar sobre un árbol con una holgura
limitada y sin desplazamiento apreciable a lo largo de ese árbol.
Por la expresión "holgura limitada" se entiende la holgura
normal necesaria para permitir sin apriete el movimiento relativo
de las dos superficies concernidas, información del estado de las
superficies y de las tolerancias de fabricación.
Por la expresión "perfil según el eje
geométrico del cojinete" hay que entender el perfil de la
proyección ortogonal sobre un plano perpendicular a dicho eje
geométrico del cojinete, por ejemplo sobre el plano YZ.
Se entenderá que el casquillo interno coopera con
el árbol para crear una libertad de rotación según X con exclusión
de cualquier otra libertad de movimiento. Se entenderá igualmente
que las superficies de apoyo cooperan con las superficies de guía
para guiar dicho casquillo interno según un plano geométrico
paralelo a dichas superficies, y por consiguiente para limitar la
movilidad relativa del casquillo interno con relación al casquillo
externo a un pivotamiento según un eje geométrico Y perpendicular a
dichas superficies de apoyo y de guía, a X pues. Por esto, la
combinación del árbol, el casquillo interno y el casquillo externo
del cojinete crea entre los objetos A y B una articulación de dos
grados de libertad de rotación según X e Y con exclusión de
cualquier otra libertad de movimiento.
Se entenderá también que las piezas móviles entre
sí pueden reaccionar según superficies considerables que, como
mucho, ocupan la zona existente entre el árbol del objeto A y el
ánima del objeto B, y con radios de curvatura muy parecidos o
infinitos, es decir: el casquillo interno con el árbol, el asiento
esférico macho con el asiento esférico hembra, y las superficies de
apoyo con las superficies de guía. Las presiones de superficie son
pues reducidas, lo que reduce la degradación en carga de dichas
superficies, mejora la resistencia de la articulación
independientemente de los materiales empleados y permite que el
cojinete resista solicitaciones elevadas en comparación con los
materiales empleados.
Por otra parte, las superficies de apoyo y las
superficies de guía permanecen en el interior de la esfera
geométrica definida por los asientos esféricos machos y hembras.
Así pues, todas las superficies antes citadas se encuentran entre la
superficie del árbol y la esfera geométrica que definen los
asientos esféricos machos y hembras. Por esto, el procedimiento
permite una articulación entre los objetos A y B poco
voluminosa.
Se entenderá que dicha abertura axial constituye
para el casquillo interno un paso paralelo al eje geométrico del
cojinete desde el exterior hasta el interior del casquillo externo,
lo que permite montar de manera muy sencilla dicho casquillo interno
dentro de dicho casquillo externo con una traslación paralela a
dicho eje geométrico del cojinete. Se entenderá igualmente que el
carácter amovible de las superficies de guía permite obturar dicho
paso y aprisionar así el casquillo interno dentro del casquillo
externo.
Así pues, el montaje del cojinete se efectúa de
manera muy fácil y rápida según las operaciones siguientes:
- llevar el casquillo interno al eje geométrico
del cojinete y frente a la abertura axial,
- introducir el casquillo interno en la abertura
axial hasta que el asiento esférico macho esté en el interior del
asiento esférico hembra, efectuándose esta introducción con una
simple traslación según X,
- hacer girar 90º según X el casquillo
interno,
- montar las superficies de guía.
El desmontaje del cojinete se lleva a cabo
también de modo sencillo y rápido por el proceso inverso.
Se entiende, en fin, que el cojinete tal como se
ha definido es un medio esencial del invento.
Ventajosamente, las superficies de guía estarán
soportadas por chavetas introducidas en ranuras practicadas en el
casquillo externo. Esta disposición simplifica el mecanizado de las
superficies de guía y permite utilizar materiales duros, lo que
permite mejorar la resistencia del cojinete a pesar de su reducido
tamaño.
Ventajosamente, disponiendo el casquillo externo
de una superficie externa, disponiendo las chavetas de caras
opuestas a las superficies de guía, dichas caras opuestas a las
superficies de guía están en la prolongación de dicha superficie
externa.
Se comprenderá que con una disposición de esta
clase, estando encajado el cojinete en el ánima del objeto B, la
superficie externa del casquillo externo está en contacto con el
ánima del objeto B, aplicándose entonces las caras de las chavetas
opuestas a las superficies de guía contra dicha ánima y no pudiendo
por esto salirse de las ranuras. Esta disposición tiene por
resultado mantener automáticamente las chavetas en posición dentro
de las ranuras directamente con el ánima de dicho objeto B cuando el
cojinete está encajado en dicha ánima.
Ventajosamente, disponiendo el objeto B de un eje
geométrico según el cual es capaz de ejercer una fuerza sobre el
objeto A, siendo concurrente el eje geométrico del objeto B con el
eje geométrico del árbol, los asientos esféricos macho y hembra
están centrados en el punto de intersección de dicho eje geométrico
del árbol y de dicho eje geométrico de dicho objeto B, y las
superficies de guía son paralelas a dicho eje geométrico del objeto
B.
Dividiendo las superficies de apoyo el asiento
esférico macho en dos sectores, una disposición de esta clase tiene
por resultado que dicho eje geométrico corte dichos sectores y que
dichos sectores resulten axialmente simétricos respecto a dicho eje
geométrico del objeto B, al menos en la proximidad de dicho eje
geométrico del objeto B. Esta disposición es la mejor posible para
permitir a los asientos esféricos macho y hembra reaccionar contra
el efecto de dicha fuerza, porque minimiza las presiones de
contacto. Además, el ánima del casquillo interno puede cargar sobre
el árbol siguiente toda una generatriz gracias al efecto a rótula
del cojinete, lo que permite a dicha ánima del casquillo interno y a
dicho árbol reaccionar lo mejor posible contra dicha fuerza, con
presiones de contacto mínimas. Así pues, la articulación entre los
objetos A y B es capaz de soportar esfuerzos elevados en
comparación con los materiales empleados y con el pequeño tamaño
del cojinete.
En una forma ventajosa de puesta en práctica de
la invención, el objeto A o B es una barra, una bieleta o un cuerpo
de gato cuyo eje geométrico es también el eje geométrico de
ejercicio de la fuerza. Tales objetos A o B tienen la función de
transmitir o generar una fuerza y tienen forma general longitudinal
según su eje geométrico y dimensión radial reducida. Por esto, la
presente invención se adapta bien porque permite una articulación
resistente y de tamaño reducido que no sobrepasa radialmente dichos
objetos A o B. En el caso en que el objeto A o B es un cuerpo de
gato, el invento presenta también la ventaja de que asegura la
contrarrotación de dicho cuerpo de gato.
El cojinete según la invención presenta la
ventaja de que permite la combinación de resistencia elevada con
gran simplicidad de realización. En efecto:
- cada pieza puede hacerse con materiales
resistentes de manera sencilla por medios de mecanizado
convencionales, como el torneado, el fresado y el rectificado,
- el ensamblaje del cojinete se efectúa sin
engaste ni deformación permanente de las piezas, lo que permite el
empleo de materiales duros,
- más en general, la invención no impone
restricciones sobre la elección de los materiales y por tanto
permite elegir para cada una de las piezas materiales compatibles
entre sí y con las piezas exteriores, en términos de cualidades de
rozamiento y de resistencia a las presiones de superficie.
La invención se comprenderá mejor, y las ventajas
que proporciona se manifestarán con más claridad, considerando un
ejemplo detallado de realización y las figuras anejas.
La figura 1 ilustra, por medio de una vista en
sección longitudinal, el montaje típico en un turbomotor para
aeronave de un gato que acciona desde la estructura fija un objeto
móvil pivotante sobre dicha estructura fija.
La figura 2 ilustra, por medio de esa misma vista
en sección, un ejemplo de puesta en práctica del procedimiento
según la invención.
La figura 3 ilustra con una vista ampliada en
sección el montaje del gato en la estructura fija.
La figura 4 ilustra, por medio de una vista en
perspectiva de despiece, un ejemplo detallado del cojinete para
poner en práctica el procedimiento según la invención.
La figura 5 ilustra con una vista exterior otro
ejemplo de posicionamiento angular del cojinete según la
invención.
La figura 6 ilustra con una vista exterior en
perspectiva el conjunto del cojinete ensamblado.
Se hará referencia en primer lugar a la figura 1.
Sobre la estructura fija 1 de un turbomotor para aeronave no
representado, es decir, el objeto A, pivota un elemento articulado
5, es decir, el objeto B, mediante un eje de articulación 6
solidario con una manivela 7, permitiendo dicha manivela 7 dar
movimiento de rotación al objeto B 5. Una arandela de suplemento 10
está dispuesta en torno al eje de articulación 6 entre la
estructura fija 1 y la manivela, con el fin de posicionar según el
eje de articulación 6 al elemento articulado 5 respecto a la
estructura fija 1. Un gato hidráulico 15 tiene forma general
alargada y de revolución según su eje geométrico 15a, y produce una
fuerza que se ejerce según ese eje geométrico 15a. El gato
comprende un pistón 16 prolongado con un vástago 17, desplazándose
dicho pistón 16 dentro del cuerpo 18 cilíndrico del gato 15. El
extremo 17a del vástago 17 está unido al extremo 7a de la manivela 7
por medio de una articulación de rótula 20. El extremo 18a del
cuerpo del actuador 18 está unido a la estructura fija 1 por medios
de unión 25 que comprenden sucesivamente, según un eje geométrico
25a paralelo al eje de articulación 6: una brida cónica 26, un
árbol 27 resaltado y dos cojinetes 28 resaltados y unidos al árbol
27 por medio de una unión 29 por rosca + arandela + tuerca,
pivotando el gato 15 por el extremo 18a del cuerpo 18 sobre los
cojinetes 28 y entre los resaltes de dichos cojinetes. Se
comprenderá que el cuerpo del gato 18 gira sobre cojinetes 28,
ellos mismos inmovilizados en el árbol 27 por el apriete de
tuerca.
Se comprenderá también que el conjunto estructura
fija 1 + elemento articulado 5 + gato 15 es hiperestático según el
eje geométrico 25a del árbol 27, lo que lleva a montar con una
holgura axial y radial apropiada el extremo 18a del cuerpo del gato
sobre los cojinetes 28 para permitir una inclinación suficiente del
gato. Esta holgura puede reducirse con una elección apropiada del
grosor de la arandela 10 en el momento del montaje, pero esto
complica el montaje y alarga su duración. En la práctica se adopta
un compromiso entre dicha holgura y la precisión de la elección del
grosor de la arandela 10 que de ello resulte.
Para comodidad de la descripción se hará
referencia a un sistema de referencias de tres ejes geométricos
ortogonales X, Y y Z:
- el eje geométrico X es paralelo al eje
geométrico 25a de los medios de unión 25 y en particular del árbol
27,
- el eje geométrico Z es paralelo al eje
geométrico 15a del gato 15,
- siendo el eje geométrico Y perpendicular a los
ejes geométricos X y Z, y por tanto perpendicular al plano de la
figura.
Ahora se hará referencia a la figura 2. Según un
ejemplo de puesta en práctica de la invención, el extremo 18a del
cuerpo del gato 18 está unido a la estructura fija 1 con dos grados
de libertad de rotación según los ejes geométricos X e Y mediante un
cojinete 40 de eje geométrico 40a, incluyendo dicho cojinete 40 un
casquillo interno 41 dispuesto en el interior de un casquillo
externo 42. El casquillo interno 41 está montado sobre el árbol 27,
o sea que puede girar en torno al árbol 27 según el eje geométrico X
pero sin libertad de traslación según X, cuando el anillo externo
42 está montado en el extremo 18a del cuerpo del gato 18. La
libertad de rotación según el eje geométrico Y resultante de la
puesta en práctica del procedimiento objeto de la invención permite
suprimir la arandela de suplemento con referencia 10 en la figura
1, y simplificar el montaje del conjunto. Se comprende que cuando
el cojinete 40 está montado en el árbol 27 sus ejes geométricos
respectivos 25a y 40a se confunden.
Ahora se hará referencia simultáneamente a las
figuras 3 y 4, y se referenciarán con 29a, 29b y 29c los
componentes de la unión 29, es decir, respectivamente: la rosca que
prolonga el árbol 27, la arandela y la tuerca. El casquillo interno
41 tiene forma general de revolución alrededor del eje geométrico
40a del cojinete 40. Este casquillo interno 41 dispone de un ánima
45 de eje geométrico 40a limitada en una y otra parte por dos
superficies laterales 46 y que permiten el giro de dicho casquillo
interno 41 sobre el árbol 27 entre el resalte y la arandela 29b. El
casquillo interno 41 dispone además en su periferia de un asiento
esférico macho 47 centrado en el eje geométrico 25a del árbol 27,
estando bordeado dicho asiento esférico macho 47 de una y otra parte
según el eje geométrico 40a del cojinete 40 por prolongaciones 48
que se extienden hasta las caras laterales 46, estando pues
radialmente en saliente el asiento esférico macho 47 respecto a
dichas prolongaciones 48. El asiento esférico macho 47 está
limitado lateralmente por dos superficies de apoyo 49 planas,
siendo dichas superficies de apoyo 49 paralelas al eje geométrico
40a del cojinete 40, paralelas entre ellas y diametralmente
opuestas respecto a dicho eje geométrico 40a, estando dichas
superficies de apoyo 49 a una distancia D una de la otra superior
al diámetro del ánima 45 e inferior al diámetro del asiento esférico
47. Las superficies de apoyo pueden ser talladas de manera
sencilla, por ejemplo por fresado en el asiento esférico macho 47.
Se comprenderá que las superficies de apoyo 49 dividen el asiento
esférico macho 47 en dos sectores diametralmente opuestos 47a y 47b.
Unos chaflanes 50 truncan los ángulos de las intersecciones de las
superficies de apoyo 49 y de los sectores 47a, 47b del asiento
esférico macho 47 con el fin de simplificar el mecanizado de una
abertura axial en el casquillo externo 42 descrito a
continuación.
El casquillo externo 42 tiene forma general de
revolución según el eje geométrico 40a del cojinete 40. Este
casquillo externo 42 dispone de un asiento esférico hembra 55
centrado en el eje geométrico 40a del cojinete 40, recibiendo con
una holgura limitada dicho asiento esférico hembra 55 el asiento
esférico macho 47, estando dicho asiento esférico hembra 55
prolongado de una y otra parte por un ánima 56 centrada en el eje
geométrico 40a del cojinete 40 y que se extiende hasta los extremos
57 de dicho casquillo externo 42. Al menos por un lado del
casquillo externo 42, el ánima 56 se prolonga radialmente con dos
escotaduras 58 que desembocan en el asiento esférico hembra 55,
constituyendo dichas escotaduras 58 asociadas con dicha ánima 56
desde el asiento esférico hembra 55 hasta el exterior una abertura
axial 59 por la que puede introducirse el casquillo interno 41
hasta que el asiento esférico macho 47 esté dentro del asiento
esférico hembra 55. Para ello, el perfil según el eje geométrico 40a
de dicha abertura axial 59 es al menos tan grande como el del
casquillo interno 41, estando definidos esos dos perfiles por la
proyección ortogonal sobre un plano P perpendicular al eje
geométrico 40a del cojinete 40. Así pues, para montar el casquillo
interno 41 dentro del casquillo externo 42, se presenta el
casquillo interno 41 en el eje geométrico 40a del cojinete 40,
estando los sectores 47a, 47b del asiento esférico macho 47
enfrente de las escotaduras 58, se introduce el casquillo interno
41 dentro del casquillo externo 42 con un movimiento de traslación
según el eje geométrico 40a del cojinete 40 hasta que el asiento
esférico macho 47 esté dentro del asiento esférico hembra 55, y se
hacen girar 90º, uno respecto al otro y según el eje geométrico 40a
del cojinete 40, el casquillo interno 41 y el casquillo externo 42,
de modo que los sectores 47a, 47b del asiento esférico macho 47 ya
no estén frente a las escotaduras 58. El casquillo interno 41 puede
entonces girar a rótula normalmente dentro del casquillo externo 42
por medio de los asientos esféricos machos y hembras antes
citados.
Este movimiento de rótula se reduce sin embargo a
un pivotamiento según un eje geométrico Y perpendicular al eje
geométrico 40a del cojinete 40 por la disposición siguiente. El
casquillo externo 42 dispone de dos ranuras 65 rectilíneas,
paralelas entre sí, perpendiculares al eje geométrico 40a del
cojinete 40 y diametralmente opuestas respecto a dicho eje
geométrico 40a, disponiendo cada una de dichas ranuras 65 de un
fondo 66 plano bordeado por dos flancos 67, interfiriendo dichas
ranuras 65 por los fondos 66 con el asiento esférico hembra 55. Dos
chavetas 70 están dimensionadas de manera que ajustan en las
ranuras 65 y cada una dispone de una superficie de guía 71 plana,
dos flancos 72 y una superficie 73 opuesta a la superficie de guía
71. Cuando las chavetas 70 están colocadas en las ranuras 65, las
superficies de guía 71 están una frente a la otra a una distancia
ligeramente superior a la distancia D existente entre las
superficies de apoyo 49, de modo que guían en un plano y con una
holgura limitada el casquillo interno 41 por medio de sus
superficies de apoyo 49. Se comprenderá que las chavetas 70 aseguran
dos funciones: efectuar el guiado antes citado y aprisionar el
casquillo interno dentro del casquillo externo. Se comprenderá
también que cuando el cojinete 40 está ensamblado, el casquillo
interno 41 y el casquillo externo 42 no tienen ya más que un solo
grado de libertad de rotación según un eje geométrico Y
perpendicular simultáneamente al eje geométrico 40a del cojinete
40, a las superficies de apoyo 49 y a las superficies de guía 66.
Por otra parte, se comprenderá que la amplitud de la libertad de
rotación según el eje geométrico Y está determinada por la holgura
dejada entre las prolongaciones 48 del asiento esférico macho 47 y
el ánima 56 del casquillo externo 42.
El casquillo externo también tiene una superficie
exterior 75 que permite su montaje en un ánima 76 dispuesta en el
extremo 18a del cuerpo del gato 18. Ventajosamente, cuando las
chavetas 70 están dentro de las ranuras 65, las superficies
opuestas 73 de dichas chavetas 70 están en la prolongación de la
superficie exterior 75 del casquillo externo 42. Así, cuando el
cojinete 40 está introducido en el ánima 76 del gato 15, las
chavetas 70 son mantenidas automáticamente en su lugar y
aprisionadas dentro de las ranuras 65 por dicha ánima 76.
Ventajosamente, el casquillo externo 42 dispone
también en un extremo 57 de un resalte 80 que permite posicionar
dicho casquillo externo 42 por traslación contra el cuerpo del gato
18. Ventajosamente también, este resalte 80 está interrumpido al
menos en un lado por una superficie de posicionamiento 81 plana y
paralela al eje geométrico 40a del cojinete 40, permitiendo dicha
superficie 81 posicionar angularmente el casquillo externo 42 en el
cuerpo del gato 18 de manera que las superficies de apoyo 49 y las
superficies de guía 71 del cojinete 40 ensamblado sean paralelas al
eje geométrico 15a del actuador.
Se hará referencia ahora a la figura 5. En otra
forma de realización del cojinete, este mismo resalte 80 ya no
dispone de la superficie de posicionamiento 81 sino de un brazo
radial 85 mantenido por ejemplo por un tornillo 86 contra el cuerpo
del gato 18, para asegurar igualmente el posicionamiento angular
del casquillo externo 42 sobre el cuerpo del gato 18.
Se hará referencia ahora a la figura 6. Las
chavetas 70 son mantenidas en posición dentro de las ranuras 65 por
un junquillo de retención 90 de medio arco de círculo en el que
cada extremo 91 penetra radialmente por un orificio dentro de cada
chaveta 70. Esto impide que se caigan las chavetas 70 cuando el
cojinete 40 no está montado en el gato. El junquillo 90 está
dispuesto bien seguro dentro de una ranura 92 de forma
complementaria a la de dicho junquillo 90, estando practicada dicha
ranura 92 en la superficie externa 75 del casquillo externo 42 así
como en las superficies opuestas 73 de las chavetas 70, para poder
montar el cojinete 40 en el cuerpo del gato 18 sin tener que quitar
dicho junquillo 90.
La invención no se limita al ejemplo de puesta en
práctica anteriormente descrito, sino que cubre, por el contrario,
todas las variantes que puedan aportársele sin salirse del marco de
las reivindicaciones.
El conjunto de ranuras y chavetas también puede
tener flancos rectos.
La resistencia de la articulación mejorará
lubrificando las superficies de contacto, lo que aumenta las
presiones de superficie en las que aparece la degradación de dichas
superficies. En el caso de funcionamiento a alta temperatura, lo
cual es frecuente en un turbomotor para aeronave, se podrá utilizar
un lubricante sólido, por ejemplo molibdeno.
El casquillo externo 42 puede ser ciego.
Más en general, el procedimiento puede aplicarse
en las transmisiones de varillaje comúnmente utilizadas en
mecánica.
Claims (7)
1. Un conjunto de dos objetos A y B articulados
entre sí con dos grados de libertad de rotación, comprendiendo un
primer objeto (1), designado convencionalmente A, un árbol (27) de
sección circular según un eje geométrico (25a), comprendiendo el
segundo objeto (15), designado convencionalmente B, un ánima (76)
que circunda el árbol (27), caracterizado porque:
a. Incluye un cojinete (40) de eje geométrico
(40a) dispuesto coaxialmente en dicho árbol (27), disponiendo dicho
cojinete (40) de un casquillo interno (41) macho montado a rótula
dentro de un casquillo externo (42) hembra, disponiendo en
consecuencia dicho casquillo interno (41) de un asiento esférico
macho (47) que gira a rótula con una holgura limitada dentro de un
asiento esférico hembra (55) del interior del casquillo externo
(42), disponiendo dicho casquillo interno (41) de un ánima (45)
circular centrada en el eje geométrico (40a) del cojinete (40),
estando dicho asiento esférico macho (47) limitado lateralmente por
dos superficies de apoyo (49) opuestas, planas, paralelas entre
ellas y paralelas al eje geométrico (40a) del cojinete (40), siendo
la distancia D entre dichas superficies de apoyo (49) superior al
diámetro del ánima (45) e inferior al diámetro del asiento esférico
macho (47), cuando el casquillo externo (42) dispone de dos
superficies de guía (71) planas, paralelas entre ellas y paralelas
al eje geométrico (40a) del cojinete (40), estando dispuestas dichas
superficies de guía (71) de una y otra parte de las superficies de
apoyo (49) y formando con ellas una holgura limitada, presentando
dicha ánima (45), dicho asiento esférico macho (47) y dicho asiento
esférico hembra (55) forma general de revolución según el eje
geométrico (40a) del cojinete (40),
b. El casquillo interno (41) gira sobre el árbol
(27) y se posiciona por traslación sobre este árbol (27),
c. El casquillo externo (42) está encajado en el
ánima (76) del objeto B (15) y está fijado a dicho objeto B
(15),
y porque:
d. El casquillo externo (42) dispone de una
abertura o boca axial (59) centrada en el eje geométrico (40a) del
cojinete (40), poniendo en comunicación dicha abertura axial (59)
el asiento esférico hembra (55) con el exterior del cojinete (40),
teniendo dicha abertura axial (59) un perfil interior según el eje
geométrico (40a) del cojinete (40) complementario al perfil exterior
del casquillo interno (41) según el eje geométrico (40a), siendo
sin embargo el perfil interior de la abertura axial (59) más grande
que el perfil exterior del casquillo interno (41),
e. Dichas superficies de guía (71) son
amovibles.
2. Un conjunto según la reivindicación 1,
caracterizado porque las superficies de guía (71) están
soportadas por chavetas (70) introducidas dentro de ranuras (65)
dispuestas en el casquillo externo (42).
3. Un conjunto según la reivindicación 2,
disponiendo el casquillo externo (42) de una superficie externa
(75), disponiendo las chavetas (70) de caras (73) opuestas a las
superficies de guía (71), caracterizado porque dichas caras
(73) opuestas a las superficies de guía (71) están en la
prolongación de dicha superficie externa (75).
4. Un conjunto según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, disponiendo el objeto B (15) de un eje
geométrico (15a) según el cual es capaz de ejercer una fuerza sobre
el objeto A, siendo concurrente el eje geométrico (15a) del objeto
B (15) con el eje geométrico (25a) del árbol (27),
caracterizado porque los asientos esféricos macho (47) y
hembra (55) están centrados en el punto de intersección de dicho
eje geométrico (25a) del árbol (27) y de dicho eje geométrico (15a)
del objeto B (15), y las superficies de guía (71) son paralelas a
dicho eje geométrico (15a) del objeto B (15).
5. Un conjunto según la reivindicación 4,
caracterizado porque el objeto B (15) es un vástago (17) de
eje geométrico (15a).
6. Un conjunto según la reivindicación 4,
caracterizado porque el objeto B (15) es una bieleta de eje
geométrico (15a).
7. Un conjunto según la reivindicación 4,
caracterizado porque el objeto B (15) es un cuerpo de gato
de eje geométrico (15a).
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