ES2220032T3 - Articulacion doble para arboles de direccion en automoviles. - Google Patents

Abstract

Articulación doble del árbol de dirección para vehículos motorizados, con dos articulaciones (9) y con extremos (1, 2) de árbol unidos con giro solidario con ellas, estando éstos unidos entre sí en las articulaciones (9) que se apoyan con posibilidad de movimiento en una carcasa (8) que une a las dos articulaciones (9) a través de una articulación (5, 7) esférica situada entre las dos articulaciones (9), de tal manera que la bola (5) situada en uno de los extremos (2) del árbol se apoya (11, 37) elásticamente en un asiento (7) del otro extremo (1) del árbol con posibilidad de giro en torno a su punto central, caracterizada porque la bola (5) está apoyada con movimiento de deslizamiento en la dirección del eje (3) del árbol del otro extremo (2) del árbol y porque el asiento (7) contiene un casquillo (11) al cual rodea, y porque entre ambos está dispuesto un material (12) elástico.

Description

Articulación doble para árboles de dirección en automóviles.

La invención concierne a una articulación doble del árbol de dirección para vehículos motorizados según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un dispositivo conocido de articulación doble es por ejemplo la articulación de doble cruceta o doble Cardan con articulación esférica dispuesta entre las dos juntas universales. En estos conocidos dispositivos de articulaciones de doble cruceta siempre existen dos juntas universales unidas a una carcasa de unión, las cuales se pueden mover en torno a uno de los ejes de la junta universal, con un yugo en cada uno de los dos extremos del eje, y que se pueden mover en torno al otro eje de articulación. El centrado se produce mediante una unión articulada de los dos extremos del eje en el interior de la carcasa de unión, sobre la base de una bola de articulación metálica en uno de los extremos del eje y un asiento cilíndrico igualmente metálico en el otro extremo del eje en el cual encaja la bola de articulación. La carcasa de unión configura en el interior un recinto hueco que proporciona un espacio libre para el movimiento de la unión articulada concentradora y se adapta en su tamaño al desplazamiento o desvío angular máximo de los dos extremos del eje con respecto al eje recto. Los extremos o muñones de las dos juntas universales están adecuadamente apoyados para lograr una buena suavidad de marcha, por ejemplo con rodamientos que se disponen en sendos taladros de los brazos del yugo o en la carcasa de unión. La disposición de la junta universal con sus ocho puntos de apoyo, así como el apoyo mediante bola central, exigen una elevada precisión para poder garantizar la suavidad de marcha de la articulación de doble cruceta. Un ligero desplazamiento de los dos extremos de eje en el interior del plano de basculación puede por ejemplo conducir en determinadas posiciones a agarrotamientos, lo cual puede perjudicar fuertemente la suavidad de marcha. Además, esto también conduce a fenómenos de desgaste no deseados. Para limitar ese tipo de inconvenientes la disposición de los apoyos sobre cojinetes tiene que realizarse con la adecuada precisión, lo cual origina elevados costes de fabricación. Otra conocida posibilidad de reducir el problema consiste en disponer un material elástico como el caucho como elemento intercalado en la zona de los muñones de los apoyos de la junta universal, de modo que mediante la pequeña movilidad elástica así obtenida se puedan ajustar los cojinetes con respecto a las tolerancias de fabricación y a la vez tener una acción muelle a de las oscilaciones. Cuando se exigen pequeños tamaños constructivos, el apoyo elástico como caucho de cojinetes desde dos hasta los ocho pivotes de la junta universal es restrictivo, y en la realización resulta caro y trabajoso.

En el documento EP-A-0 560 058 se hace pública una articulación doble del árbol de dirección para vehículos motorizados con una articulación esférica que une los extremos de eje, estando apoyada la bola en uno de los extremos del eje sobre un revestimiento elástico de material sintético, y con apoyo elástico en el asiento del otro extremo del eje.

Otra articulación doble del árbol de dirección se describe en el documento WO-A-95/12073. El asiento de la bola contiene en este caso un casquillo para el asiento de la bola, el cual está directamente y firmemente unido con el asiento de la bola.

En el documento GB-A-913 365 se describe otra articulación esférica. En esa articulación esférica la bola está apoyada con un casquillo-deslizadera de material sintético que se puede mover axialmente en el asiento y que acoge la bola con posibilidad de que gire.

Es tarea de la presente invención presentar una articulación doble del árbol de dirección en la que se eliminen los inconvenientes del estado de la técnica. En particular la tarea consiste en realizar una articulación doble que junto a la suavidad de marcha sea fácil de montar, se pueda fabricar a bajo coste y no sea sensible a las tolerancias de fabricación.

Según la invención la tarea queda resuelta mediante la disposición según l aparte significativa de la reivindicación 1. Las restantes reivindicaciones definen otras formas de ejecución ventajosas.

De acuerdo con la invención el asiento para la bola que une con posibilidad de movimiento los dos extremos del eje, está configurado como flexible o elástico. Esto permite una ejecución con costes muy favorables puesto que la compensación de tolerancias mediante el apoyo flexible solamente se tiene que ejecutar una vez.

La bola situada en uno de los extremos del eje se apoya preferiblemente en el asiento del otro extremo del eje de tal manera que el asiento para la bola está configurado como casquillo-casquillo-deslizadera y ese casquillo rodea cilíndricamente la bola. Por su parte, el casquillo está apoyado de modo flexible estando previsto entre el casquillo y el asiento un material elástico, con preferencia un material elástico como el caucho con una dureza shore en el rango de 30 a 80 shore. Se consiguen movimientos del casquillo de buena elasticidad seleccionando una dureza shore en el rango de 30 a 60 shore.

El material elástico que se coloca entre el asiento situado en el extremo del eje que por ejemplo tiene forma de cubeta y el casquillo-deslizadera que de modo preferente presenta una sección transversal circular, para asegurar un desplazamiento elástico favorable puede ser perfilada o con formas. Con preferencia la pared exterior de la pieza que tiene forma cilíndrica se configura ondulada.

El casquillo-deslizadera, en cuyo interior se desliza y gira la bola está fabricado de un material de cojinete de deslizamiento, pudiendo también presentar este tipo de casquillo una capa de revestimiento de deslizamiento. Pero los especialmente adecuados son los casquillos de un metal sinterizado con vaina de soporte.

El propio casquillo se ha de realizar de tal manera que juntamente con la bola configure un apoyo de cojinetes libre de holguras. Esto se consigue debido a que el casquillo-deslizadera se aplica con deformación elástica con un cierto pretensado y por consiguiente sin holguras sobre la bola. Un ranurado de la pared externa del casquillo-deslizadera permite esto, de tal manera que el casquillo-deslizadera pueda respirar en dirección radial. De este modo se absorben bien las tolerancias radiales, por ejemplo del diámetro de la bola, y sobre el apoyo de cojinetes del casquillo se compensan las irregularidades de las ondas del eje. Además se compensan las tasas de desgaste mediante la compensación elástica.

Otra forma de ejecución ventajosa consiste en que se instala una guía de material sintético sobre la bola de articulación, deslizando entonces la guía de material sintético en el casquillo-deslizadera o en el propio asiento cilíndrico. En este caso es posible construir también el casquillo o el asiento sin material de cojinete especial. Se puede incluso prescindir del casquillo de cojinete y entonces la pieza de material sintético que se sostiene sobre la bola desliza conducida directamente en la vaina del asiento. En este caso se puede eliminar el casquillo con apoyo elástico.

En los dispositivos de articulación de doble cruceta, en particular los del tipo anteriormente mencionado, es muy importante además que durante el montaje de la articulación esté presente una guía que concentre la articulación esférica de forma adecuada y que además para el caso de posiciones finales extremas de la articulación que no correspondan al caso normal de servicio, por motivos de seguridad esté previsto un tope definido. Este se puede definir mediante la correspondiente configuración de la carcasa de unión con las correspondientes superficies de tope circunferenciales en la zona interior. Sobre esto hay que hacer notar que en particular el asiento, el cual porta el casquillo apoyado con deformación elástica, en la posición extrema se apoya en primer lugar sobre el tope y a continuación de esto únicamente la bola de articulación se apoya en una segunda superficie de tope. Con ello, ante todo en la posición desmontada se garantiza que el tope se amortigua en la posición extrema. Este tipo de definición del tope es especialmente adecuado para el presente apoyo de articulación esférica con deformación elástica acorde con la invención, pero también se puede emplear con ventaja en otras articulaciones de doble cruceta sin apoyo de articulación esférica con deformación elástica.

Para los montajes de articulación doble también son adecuadas otras ejecuciones diferentes a las articulaciones de tipo Cardan. Cuando por ejemplo se exige una suavidad especialmente elevada en la marcha y uniformidad en los movimientos, la articulación doble se realiza preferentemente con sendas articulaciones universales también llamadas articulaciones homocinéticas, en particular del tipo constructivo denominado articulación homocinética fija. Entre las dos articulaciones que están unidas con una carcasa, nuevamente se dispone la articulación esférica con el montaje basado en la deformación elástica, con lo cual los extremos del eje están apoyados con posibilidad de movimiento de pandeo a través de las dos articulaciones. Articulaciones homocinéticas fijas se fabrican por ejemplo como articulaciones Löbro por la firma Löhr & Bromkamp GmbH, DE 6050 Offenbach.

La invención se explica a continuación con más detalle con la ayuda de ejemplos de ejecución acompañados de figuras esquemáticas. Se muestran:

Figura 1 esquemáticamente y en sección una ejecución de una articulación doble Cardan del árbol de dirección acorde con la invención

Figura 2 esquemáticamente y en sección otra ejecución de una articulación doble Cardan del árbol de dirección acorde con la invención girada 90º y con medios de tope para limitar la desviación

Figura 3a en sección transversal un casquillo de cojinete con material elástico como caucho con forma ondulada

Figura 3b una vista lateral del casquillo con material elástico según la figura 3a

Figura 4 esquemáticamente y en sección una variante de una ejecución acorde con la invención de una articulación doble Cardan del árbol de dirección con una guía de deslizamiento de material sintético

Figura 5a esquemáticamente y en sección una guía de deslizamiento de material sintético en posición no montada

Figura 5b esquemáticamente y en sección longitudinal una guía de deslizamiento de material sintético en posición no montada

Figura 6a esquemáticamente y en sección transversal una guía de deslizamiento de material sintético en posición montada

Figura 6b esquemáticamente y en sección longitudinal una guía de deslizamiento de material sintético en posición montada

En las figuras 1 y 2 está representada en sección transversal una articulación doble Cardan del árbol de dirección acorde con la invención. La articulación se compone de una carcasa 8 de unión o un doble yugo 8 de tubo, en el cual están dispuestas dos juntas 9 universales apoyadas con posibilidad de movimiento. Los extremos 2 y 3 del eje están unidos a través de la bola 5 y el asiento 7 con posibilidad de movimiento articulado a través de los yugos 4 y 6, los cuales están apoyados sobre las juntas 9 universales.

El asiento 7 está configurado en forma de casquillo de deslizamiento o bien acepta una forma cilíndrica de casquillo de deslizamiento que se reviste o con un material de deslizamiento por ejemplo un metal de deslizamiento o bien de un material de deslizamiento con preferencia como un metal sinterizado con vaina de soporte. Para hacer que sea posible una compensación de tolerancias adecuada al caso este casquillo 11 se apoya con deformación elástica frente al asiento 7. Esta disposición tiene lugar debido a que entre el casquillo-deslizadera 11 y el asiento 7 se dispone un material 12 que se deforma elásticamente, con preferencia un material elástico del tipo caucho. El material elástico de tipo caucho, para poder definir el posterior recorrido elástico, también puede perfilarse o tener formas, por ejemplo ser ondulado. El material está compuesto de modo preferente a base de elastómeros con una dureza shore en el rango de 30 a 80 shore, lográndose los mejores resultados en el rango de 30 a 60 shore.

En la figura 2 se representa en sección transversal una articulación girada 90º en la cual los yugos 4 y 6 de la articulación se encuentran representados en los extremos 1 y 2 del eje. Como ya se ha mencionado, estos se apoyan con posibilidad de movimiento en las articulaciones 9 Cardan sobre la carcasa 8, la cual puede configurarse por ejemplo con forma de tubo. En la zona central de la carcasa 8 están representados los topes 13 y 14 finales que se configuran como salientes en forma de anillo y que resultan de gran ayuda durante el montaje de la articulación y al mismo tiempo sirven como topes de seguridad en las posiciones finales extremas de la articulación. Las superficies 13 y 14 de tope está conformadas de tal manera que el asiento 7 en la posición extrema entra en contacto en primer lugar con el tope 13 limitando así el movimiento con respecto a la bola 5.

El casquillo-deslizadera 11 que en la figura 3a está representado en sección transversal y en la figura 3b está representado en alzado, está cortado o interrumpido mediante una ranura 15 preferiblemente en el eje longitudinal de tal manera que el casquillo radial pueda respirar y se pueda ajustar pretensado sobre la bola. Con ello se consigue que el casquillo gire o deslice sobre la bola sin holguras. La ranura 15 se puede disponer tanto en dirección longitudinal como en forma espiral, o también de otra manera que interrumpa la pared. También se muestra en sección transversal a modo de ejemplo la disposición de forma ondulada del elastómero 12 que permite otro grado de libertad en el dimensionado de la desviación elástica del grupo articulado. También son posibles otras formas, por ejemplo en forma de tiras.

La variante de la figura 4 muestra en sección transversal otra posibilidad favorita para la compensación de la holgura. La guía 37 de deslizamiento de material sintético que resbala en el asiento 7, y que aquí se ha configurado como casquillo-deslizadera 30, se provee en su zona de pared exterior con un muelle 39 de material sintético que hace posible un deslizamiento sin holguras. El muelle 39 se construye con preferencia de una sola pieza con la guía 37 de material sintético, realizándose preferiblemente la ranura 40 del muelle de tal manera que el muelle pueda respirar radialmente y se instale como compensador de tolerancias en la superficie interior de la guía de oscilación.

La guía 37 de deslizamiento de material sintético está representada en detalle en la figura 5, en posición no montada. La figura 5a muestra una guía 37 en sección transversal con el muelle 39 arriostrado, los cuales con su acción de amortiguación elástica y mediante el pretensado V se ocupan de la compensación de tolerancias. La guía 37, para proporcionar una fijación adicional con deformación elástica sobre la bola de articulación, se puede configurar en el centro con bordes labiales 37, 1 elásticos adicionales. El muelle 39 circundante está ranurado en divisiones del contorno de tal forma que pueda respirar con movimiento elástico en dirección radial. En la sección longitudinal de acuerdo con la figura 5b, está representado el muelle 39 de material sintético arriostrado. En las figuras 6a y 6b está representada en sección transversal y longitudinal la misma guía 37 de deslizamiento con el muelle 39. El muelle 39 está montado en este caso en el asiento 7, 30 configurado como casquillo, puenteando la ranura A y compensando las tolerancias. En esta ejecución se puede renunciar a un casquillo-deslizadera 11 apoyado elásticamente y la guía 37 de deslizamiento de material sintético desliza directamente en el asiento configurado como casquillo con forma cilíndrica.

Claims (10)

1. Articulación doble del árbol de dirección para vehículos motorizados, con dos articulaciones (9) y con extremos (1, 2) de árbol unidos con giro solidario con ellas, estando éstos unidos entre sí en las articulaciones (9) que se apoyan con posibilidad de movimiento en una carcasa (8) que une a las dos articulaciones (9) a través de una articulación (5, 7) esférica situada entre las dos articulaciones (9), de tal manera que la bola (5) situada en uno de los extremos (2) del árbol se apoya (11, 37) elásticamente en un asiento (7) del otro extremo (1) del árbol con posibilidad de giro en torno a su punto central, caracterizada porque la bola (5) está apoyada con movimiento de deslizamiento en la dirección del eje (3) del árbol del otro extremo (2) del árbol y porque el asiento (7) contiene un casquillo (11) al cual rodea, y porque entre ambos está dispuesto un material (12) elástico.

2. Articulación según la reivindicación 1, caracterizada porque el material (12) elástico está configurado con forma ondulada al menos en una de las superficies de la pared, preferiblemente en la superficie exterior.

3. Articulación según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el material (12) elástico es un elastómero, con preferencia con una dureza Shore en el rango de 30 a 80, en especial de 30 a 60.

4. Articulación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el casquillo (11) está compuesto de un metal sinterizado, preferiblemente con una vaina de soporte, o presenta un revestimiento de deslizamiento.

5. Articulación según una de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el casquillo (11) está ranurado (15) de tal manera que se puede mover elásticamente en dirección radial.

6. Articulación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en todas las posiciones de trabajo el casquillo (11) rodea la bola (5) con compensación de desgastes y de tolerancias y sin holguras.

7. Articulación según la reivindicación 1, caracterizada porque el casquillo (11) está configurado como guía (37) de deslizamiento de material sintético, y porque el material (12) elástico es un muelle (39) de material sintético que desliza en el asiento (7).

8. Articulación según la reivindicación 7, caracterizada porque el muelle (39) presenta ranuras (40) en su contorno, con lo cual se puede mover elásticamente en dirección radial.

9. Articulación según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque en la pared interior de la carcasa (8) están previstos medios (13, 14) de tope para la bola (5) y el asiento (7).

10. Articulación según la reivindicación 9, caracterizada porque los medios (13, 14) de tope están configurados de tal manera que la bola (5) y el asiento (7) definen las posiciones admisibles prefijadas en todos los desvíos extremos de las articulaciones y en la operación de montaje, estando con preferencia configurados los medios (13, 14) de tal manera que en caso de tope entran en contacto en primer lugar con el asiento (7) y a continuación con la bola (5).