ES2221617T3 - Elemento de cojinete axial. - Google Patents

Abstract

Elemento de cojinete axial con forma semicircular o circular, especialmente una arandela de tope (2) o un semicojinete o casquillo con pestaña de cojinete, con depresiones (8), en el lado próximo a la contra-parte deslizante, para la constitución de agujeros radiales de salida del aceite, en el que están configuradas, con forma redondeada, elevaciones (6) dispuestas entre dos depresiones (8), y en el que el perfil tiene una profundidad (T) entre elevaciones (6) y depresiones (8) de 0, 05 a 0, 2 mm, caracterizándose el elemento de cojinete porque, en dirección periférica, en un ángulo de 180 están previstas de 5 a 8 depresiones, de manera que las elevaciones (6) y las depresiones (8) se suceden continuamente y porque, al contemplar un plano radial de corte (G) a través de una elevación (6), la superficie del lado próximo a la contra-parte deslizante describe una curva cuya curvatura en el lado radialmente interior (ID) es menor que en el lado radialmente exterior (OD).

Description

Elemento de cojinete axial.

La invención se refiere a un elemento de cojinete axial con forma semicircular o circular, especialmente a una arandela de tope o un semicojinete o casquillo con pestaña de cojinete, con depresiones, en el lado próximo a la contra-parte deslizante, para la constitución de agujeros radiales de salida del aceite, en el que están configuradas, con forma redondeada, elevaciones dispuestas entre dos depresiones y en el que el perfil tiene una profundidad entre elevaciones y depresiones de 0,05 a 0,2 mm.

Un elemento de cojinete axial semejante es conocido del documento DE 1 957 058 A. Las transiciones entre elevaciones con forma de cuña son discontinuas. El documento US 5 363 557 A muestra un elemento de cojinete axial semejante con hasta diez elevaciones que tienen forma redonda. Entre ellas se encuentran transiciones discontinuas.

Máquinas y mecanismos disponen de bombas que mantienen un flujo continuo de lubricante hacia los cojinetes. Los cojinetes son, usualmente, casquillos, manguitos o fundas, cuyo diámetro interior es un poco mayor que el del eje que soportan. Lubricante que está a presión, generalmente, aceite lubricante, es introducido, comprimido, en el espacio intermedio existente entre el eje a soportar y el cojinete. El eje es así "levantado" y flota sobre la película de lubricante (lubricación hidrodinámica). Se consigue así un menor rozamiento, menores temperaturas y velocidad de rotación del eje mayor que en el caso de utilización de cojinetes de bolas llenos de lubricante.

El eje puede desplazarse, por tanto, en dirección axial, y, por consiguiente, en dirección a sus extremos. El desplazamiento es limitado por elementos de cojinete axial de la clase en cuestión. Cuando el eje se aleja de su posición predeterminada, este desplazamiento axial es detenido por elementos de cojinete axial.

Se aspira siempre a mantener los componentes del motor y, entre éstos, también los elementos de cojinete axial, lo más pequeños posible, para mantener bajos los costes del motor y de la transmisión. De ahí que sean deseables elementos de cojinete axial con elevada capacidad de carga y tamaño reducido.

Ensayos de laboratorio han mostrado que muchas de las construcciones conocidas de elementos de cojinete axial y su lubricación no son efectivas en aplicaciones de motor. Apenas aumentan la capacidad de carga (load carrying capacity) del cojinete.

En otro elemento de cojinete axial conocido (thrust bearing) para la limitación del movimiento axial del cigüeñal de motores de combustión interna están previstas, en el lado próximo a la contra-parte deslizante, depresiones para la constitución de agujeros radiales de salida del aceite, cuya profundidad está dimensionada muy grande con 0,3 a 0,65 mm. Sobre una extensión de 180º hay previstas tres depresiones semejantes, por las cuales puede salir el lubricante, en dirección radial, desde el lugar del elemento de cojinete axial.

En vista de la gran profundidad de las depresiones, los elementos de cojinete axial deben ser dimensionados con mucho espesor, lo que aumenta los costes de fabricación, pero, sin embargo, no la capacidad de carga.

Partiendo de aquí, la presente invención está basada en la finalidad de aumentar la capacidad de carga de elementos de cojinete axial de la clase antes descrita, sin que ésto esté ligado a un aumento del espacio constructivo. También deben reducirse los costes de fabricación respecto a elementos de cojinete axial conocidos y, al menos, deben permanecer iguales.

Se consigue la finalidad antes mencionada mediante un elemento de cojinete axial con las características de la Reivindicación 1.

Como variante de esta idea de la invención, ha resultado ventajoso que la profundidad antes mencionada esté comprendida entre 0,05 y 0,15 mm.

Ha resultado ventajoso también que estén previstas, en el citado ángulo de 180º, de cinco a siete depresiones, y, preferiblemente, 6 depresiones.

Si se parte de una configuración redondeada de las elevaciones previstas entre dos depresiones, no se entiende aquí, a diferencia del estado de la técnica, una forma superficial plana o lisa. En el estado de la técnica, aquella zona estaba formada, esencialmente, justamente entre dos depresiones. Ha resultado ahora especialmente ventajoso que las elevaciones estén redondeadas entre dos depresiones, tengan forma de colina o, vistas en sección, con contorno superficial curvado, ya que, en tal caso, lubricante previsto en las depresiones, que sale hacia el exterior radialmente, es arrastrado simultáneamente en dirección periférica en la zona entre las elevaciones y la contra-parte deslizante.

Se determinó que mediante el aumento del número de depresiones y mediante su configuración según la invención (forma redondeada de las elevaciones, profundidad relativamente menor) se podría conseguir un aumento de la capacidad de carga del elemento de cojinete axial del 50%. Se prevén, por tanto, según la invención, más elevaciones y depresiones, las cuales, sin embargo, tienen forma redonda y presentan una menor profundidad.

No obstante, se podría aumentar no solamente la capacidad de carga del elemento de cojinete axial, sino que se podría conseguir también una mayor frecuencia natural (less fatigue). Se considera como especialmente ventajoso que los cojinetes según la invención puedan ser utilizados para ambas direcciones de giro.

También se podría disminuir la tendencia al desprendimiento de la capa de cojinete de deslizamiento de la capa de soporte durante el funcionamiento. Si las depresiones son estampadas, lo que es preferido según la invención, se debe utilizar para ello una fuerza de presión menor que en la realización de las depresiones más profundas según el estado de la técnica.

Otras características, particularidades y ventajas de la invención resultan de las Reivindicaciones anexas, así como de la representación ilustrada y de la descripción siguiente de una forma preferida de realización de una arandela de tope.

La Fig. 1 muestra una vista en planta desde arriba de la superficie axial de deslizamiento de una arandela de tope según la invención.

La Fig. 2 muestra una vista de la arandela de tope según la Fig. 1, vista en la dirección de la flecha "F" en la Fig. 1.

La Fig. 3 muestra una vista de corte de la arandela de tope según la Fig. 1 en el plano de sección "G" en la Fig. 1.

La Fig. 1 muestra una arandela de tope 2 (thrust washer) en vista en planta desde arriba de su superficie axial de deslizamiento 4, que está constituida por una aleación de metal ligero a base de aluminio con adiciones que mejoran las características tribológicas, como cinc, plomo, Si, entre otros, y chapada sobre, la mayoría de las veces, una capa portadora realizada de acero.

La arandela de tope 2 se extiende en un ángulo de semicírculo de 180º. Tiene un diámetro interior ID de, por ejemplo, 120 mm, y un diámetro exterior OD de, por ejemplo, 136 mm, que está indicado en la Fig. 1.

En dirección periférica están previstas, a una distancia angular de 30º, elevaciones 6, mutuamente equidistantes, y depresiones intermedias 8, que están indicadas en la Fig. 1 por líneas radiales continuas y representadas en la vista según la Fig. 2, estando la escala vertical en la Fig. 2 representada de forma muy exagerada para la ilustración de la invención en la zona de las elevaciones y las depresiones.

En la representación según la Fig. 2 se reconoce la forma redonda de las elevaciones 6 que, por tanto, no tienen forma plana, sino más bien curva o arqueada. Resulta así en dirección periférica un volumen con forma de cuña entre la arandela de tope 2 y una contra-parte deslizante no representada. Mediante la configuración de este volumen con forma de cuña se arrastra aceite lubricante desde las depresiones 8, en dirección periférica, hacia las elevaciones 6 y se aumenta así considerablemente el efecto lubricante y, por consiguiente, la capacidad de carga del cojinete.

En el caso preferido representado, las elevaciones 6 describen, en dirección periférica, al menos en partes, una zona que sigue una línea circular y presenta un radio de curvatura R1 de 1500 mm. También las depresiones 8 describen, en dirección periférica, al menos en partes, una línea circular cuyo radio de curvatura R2 asciende a 7 mm.

La Fig. 3 muestra una vista de corte del plano "G" en la Fig. 1. El corte está realizado a través de una elevación 6 de la arandela de tope 2, en dirección radial. Se reconoce que la cara superior de la superficie de deslizamiento describe una curva cuya curvatura en el lado radialmente interior ID de la arandela de tope 2 es menor que en el lado radialmente exterior OD. Hay representados radios de curvatura radialmente interiores R3 y radialmente exteriores R4.

Claims (5)

1. Elemento de cojinete axial con forma semicircular o circular, especialmente una arandela de tope (2) o un semicojinete o casquillo con pestaña de cojinete, con depresiones (8), en el lado próximo a la contra-parte deslizante, para la constitución de agujeros radiales de salida del aceite, en el que están configuradas, con forma redondeada, elevaciones (6) dispuestas entre dos depresiones (8), y en el que el perfil tiene una profundidad (T) entre elevaciones (6) y depresiones (8) de 0,05 a 0,2 mm, caracterizándose el elemento de cojinete porque, en dirección periférica, en un ángulo de 180º están previstas de 5 a 8 depresiones, de manera que las elevaciones (6) y las depresiones (8) se suceden continuamente y porque, al contemplar un plano radial de corte (G) a través de una elevación (6), la superficie del lado próximo a la contra-parte deslizante describe una curva cuya curvatura en el lado radialmente interior (ID) es menor que en el lado radialmente exterior (OD).

2. Elemento de cojinete axial de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el perfil tiene una profundidad (T) entre elevaciones (6) y depresiones (8) de 0,05 a 0,15 mm.

3. Elemento de cojinete axial de acuerdo con la Reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en un ángulo de 180º están previstas de 5 a 7 depresiones (8).

4. Elemento de cojinete axial de acuerdo con la Reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque las depresiones (8) están dispuestas a las mismas distancias mutuas.

5. Elemento de cojinete axial de acuerdo con una de las Reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la profundidad (T) entre elevaciones y depresiones está comprendida entre ID/800 e ID/2400, designando ID el diámetro interior del elemento de cojinete axial.