ES2244602T3 - Articulacion esferica. - Google Patents
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Abstract
Articulación esférica compuesta por una carcasa (1) de articulación, abierta al menos por un lado, con una entalladura (2) de carcasa, un pivote (4) de articulación apoyado en la entalladura (2) de la carcasa con su esfera (3) de articulación provista de una protección de superficie y cuya sección de pivote sobresale de una abertura (18) de carcasa, un cojinete (5) dispuesto entre la carcasa (1) de articulación y la esfera (3) de articulación, así como un anillo (7) de cierre que obtura la entalladura (2) de la carcasa (1) de articulación, tensa el cojinete (5) dispuesto dentro en la carcasa (1) de articulación y sigue básicamente con su contorno interno, mediante un bisel o un radio conformado, al contorno externo del cojinete (5), caracterizada porque el anillo (7) de cierre, que se debe insertar en la carcasa (1) de articulación, está fijado en su posición en la carcasa (1) de articulación y presenta en el lado de la abertura (18) de carcasa, a través de la que sobresale de la carcasa (1) de articulación la sección de pivote (4) de articulación, un labio (17) de obturación en contacto con la esfera (3) de articulación mediante una tensión previa elástica.
Description
Articulación esférica.
Las articulaciones esféricas se usan en los
campos más diversos, pero especialmente en la construcción de
vehículos, en subgrupos para la suspensión de las ruedas. Las
articulaciones esféricas de este tipo están compuestas por una
carcasa de articulación, al menos abierta por un lado, con una
entalladura de carcasa y por un pivote de articulación apoyado en
la entalladura de la carcasa con su esfera de articulación provista
de una protección de superficie y cuya sección de pivote sobresale
de una abertura de la carcasa. Entre la carcasa de articulación y
la esfera de articulación se dispone un cojinete que es necesario
debido a las cargas elevadas a que se someten las articulaciones de
este tipo en los vehículos. Aquí es muy esencial para el
funcionamiento duradero de la articulación esférica (vida útil
prolongada) que se tomen medidas constructivas que posibiliten la
lubricación permanente con grasa para articulaciones. De este modo
se reduce considerablemente la fricción entre los componentes
relativamente móviles entre sí. Un fuelle de obturación se usa como
depósito de grasa en las articulaciones convencionales. Sin
embargo, el fuelle de obturación también es imprescindible para la
hermetización de los componentes de las articulaciones esféricas
para vehículos de motor con respecto a la suciedad y los efectos
del medio. Por esta razón la vida útil de una articulación esférica
se puede reducir considerablemente si, por ejemplo, debido a
esfuerzos mecánicos o térmicos excesivos o por una carga de ozono
elevada se daña el fuelle de obturación y pierde la hermeticidad o
envejece antes de tiempo de manera que ya no puede realizar su
función de obturación.
Otro problema resulta del hecho de que los
vehículos de motor se friegan a menudo mediante aparatos de
limpieza a alta presión. Como se ha podido comprobar, estos
aparatos generan presiones que pueden levantar al menos momentánea e
imperceptiblemente el fuelle de obturación de los componentes de la
articulación. Los puntos no herméticos que aparecen por este motivo
permiten la entrada de sustancias no deseadas en el interior de la
articula-
ción.
ción.
El planteamiento técnico de la presente invención
es lograr una obturación mejorada de la articulación esférica contra
la entrada de suciedad o humedad entre el cojinete y la esfera de
articulación, optimizándose al mismo tiempo la función de
lubricación de los componentes móviles de la articulación.
El planteamiento técnico se resuelve, según la
invención, mediante una articulación esférica con las
características de la reivindicación 1.
De acuerdo con esto se propone que en el lado de
la abertura de la carcasa, a través de la que sobresale de la
carcasa de articulación la sección de pivote de articulación, se
dote el anillo de cierre, que se debe insertar en la carcasa de la
articulación y que está fijado en su posición, con un labio de
obturación en contacto con la esfera de articulación mediante una
tensión previa elástica.
Para poder llevar a la práctica la aplicación es
fundamental que la esfera de la articulación disponga de una
protección de superficie de modo que ésta presente una aspereza
extremadamente pequeña y una protección contra la corrosión como
resultado de este tratamiento, pues sólo así se puede garantizar una
vida útil prolongada del labio de obturación que está en contacto
deslizante con la esfera de la articulación. La profundidad de
rugosidad máxima (Ry) debería estar aquí aproximadamente entre 1
\mum y 5 \mum.
La invención aporta varias ventajas. En este
sentido, dentro de la articulación esférica se pueden usar dos
tipos de grasa distintos sin que se deba temer una mezcla. Un
primer tipo de grasa lubricante con características de lubricación y
deslizamiento óptimas está previsto entre la esfera de la
articulación y el cojinete, obturando el labio de obturación el
depósito de grasa y manteniéndolo en esta zona de la articulación.
Un segundo tipo de grasa se aloja en el fuelle de obturación y
cumple principalmente una función de obturación.
El labio de obturación adicional dentro de la
articulación esférica no sólo garantiza así una lubricación óptima
de la articulación, sino al mismo tiempo una función de obturación
óptima, lo que resulta muy ventajoso especialmente cuando se usan
aparatos de limpieza de alta presión, en comparación con las
realizaciones conocidas hasta ahora. En ciertas circunstancias una
articulación esférica, según la invención, podría funcionar incluso
sin el fuelle de obturación. En todo caso se pueden reducir los
esfuerzos para lograr un asiento fijo del fuelle de obturación de
manera que parece posible renunciar al uso de anillos de sujeción,
pudiéndose reducir así no sólo la cantidad de los componentes
existentes, sino también los esfuerzos en el montaje de
articulaciones esféricas según la invención y, con ello, los
costos.
Variantes ventajosas de la invención se explican
en las reivindicaciones secundarias.
El anillo de cierre, conformado en forma de brida
en el lado dirigido hacia la sección del pivote de articulación,
puede presentar en su contorno externo, al menos, un resalto
mediante el que el anillo de cierre, que se debe introducir a
presión en la carcasa de la articulación, engrana en, al menos, una
entalladura de la superficie interna de la carcasa de la
articulación, fijándose en la posición.
De acuerdo con otra configuración de una
articulación esférica, según la invención, se propone también
fabricar el labio de obturación de goma y vulcanizarlo en el anillo
de cierre o insertarlo en la ranura tallada en el anillo de
cierre.
Según la invención el resalto en el contorno
externo del anillo de cierre, respecto a las zonas vecinas de su
contorno externo, puede tener ventajosamente una altura entre 0,2
mm y 0,3 mm. Esto es suficiente para lograr un incremento
significativo de la resistencia a la desgarradura a través del
agarre de este resalto en una entalladura correspondiente de la
carcasa de la articulación con una profundidad en correspondencia
con la altura del resalto y teniendo en cuenta las tolerancias.
Al mismo tiempo se evita un desplazamiento del
cojinete en la carcasa de la articulación durante el proceso de
fabricación, especialmente durante la deformación, al menos
parcial, del material, mediante la que se fija la sección en forma
de brida del anillo de cierre en la carcasa de la articulación y
que se puede realizar también a través de un rebordeado de las
zonas finales de la carcasa de la articulación. En caso de
solicitación de servicio de la articulación, la solución según la
invención garantiza una fijación segura del cojinete sin
corrimiento que podría ocurrir, por el contrario, debido a
movimientos de tambaleo permisibles del pivote de articulación.
Una variante de la invención consiste básicamente
en que el resalto en el contorno externo del anillo de cierre
presenta la forma de un anillo circular que engrana en una ranura
que circunda la superficie interna de la carcasa de la articulación.
Naturalmente pueden existir también varios resaltos circulares en
forma de anillo que, por ejemplo, tengan un contorno de diente de
sierra.
Si se usan varios resaltos circulares en forma de
anillo con un contorno de diente de sierra, puede ser ventajoso dar
una realización alargada a un primer flanco de este contorno de
diente de sierra, respecto a cada uno de los otros flancos, para
engranar así el resalto, que discurre inclinado en dirección a la
abertura de la carcasa, con la ranura que presenta una inclinación
igual y que circunda la superficie interna de la carcasa de la
articulación. El asiento fijo del anillo de cierre en la carcasa de
la articulación se mejora considerablemente de esta manera.
Para ahorrar peso y mejorar la elasticidad de los
componentes en contacto entre sí, también es posible que el resalto
circular en forma de anillo, conformado en el contorno externo del
anillo de cierre, esté interrumpido por sectores o que el cojinete
presente un espesor de pared reducido respecto a su grosor usual, al
menos por sectores en la zona contigua al contorno interno del
anillo de cierre.
Para evitar la entrada de suciedad a la zona
entre el cojinete y la esfera de la articulación, resulta
ventajoso, asimismo, prever una transición fluida de la esfera de
la articulación a la sección del pivote de articulación, es decir,
mantener mínimo el radio R de transición entre la esfera de
articulación y la sección del pivote de articulación. Según la
invención, en esta zona no debe existir ninguna acanaladura.
La invención se explica detalladamente a
continuación mediante un ejemplo de realización. Muestran:
Fig. 1 una vista general en corte de la
articulación esférica según la invención,
Fig. 1a una vista en corte de una articulación
esférica, que no se corresponde con la invención según la
reivindicación 1,
Fig. 1b una vista en corte de una tercera
articulación esférica según la invención,
Fig. 2 un detalle X según la figura 1,
Fig. 3 un detalle Y según la figura 1 y
Fig. 4 una articulación esférica según el estado
de la técnica.
Las figuras 1, 1a, 1b muestran representaciones
en corte de articulaciones esféricas según la invención. La
representación de la figura 1 se dividió en dos partes para una
mejor comprensión. A la izquierda del eje simétrico 6 se muestra el
apoyo antes de la introducción a presión del anillo 7 de cierre y
del subsiguiente rebordeado parcial de la carcasa 1 de
articulación. La parte a la derecha del eje 6 de simetría muestra
el apoyo en estado de montaje terminado, o sea, con el anillo 7 de
cierre insertado a presión. Como se puede ver, la esfera 3 de
articulación del pivote 4 de articulación está alojada junto con el
cojinete 5, que la rodea, en la entalladura 2 de la carcasa 1 de
articulación. El cojinete 5 está apoyado en varias posiciones de la
superficie interna 13 de la carcasa 1 de articulación contra la
superficie interna 13 formada por la entalladura 2 de carcasa en
forma de escudilla. Debido a su conformación en forma de brida, el
anillo 7 de cierre está apoyado en la superficie circular 12 en
forma de anillo creada por el rebordeado de los extremos 11 de la
carcasa 1 de articulación. Éste presenta en el lado de la abertura
18 de carcasa un labio 17 de obturación creado de una sola pieza
por inyección en el anillo de cierre. El cojinete 5 está fabricado
de plástico y el anillo 7 de cierre de un material metálico. Para
la hermetización externa de la articulación esférica se usa un
fuelle 19 de obturación, cuyo espacio interno es un depósito de
grasa.
En la figura 1a se muestra una articulación
esférica, cuyo anillo 7 de cierre no presenta un dentado en el
sentido de la realización descrita antes, sino que está fijada
simplemente mediante el rebordeado de la zona final del borde 11 de
carcasa. El anillo de cierre presenta una forma de sección
transversal aproximadamente rectangular, estando moldeado en una
fase en el lado del labio de obturación, dirigido hacia la esfera 3
de articulación.
En la figura 1b se representa, por el contrario,
una articulación esférica que presenta una carcasa 1 de
articulación que tiene dos aberturas opuestas. La abertura 18 de
carcasa es atravesada de la forma descrita antes por el pivote 4 de
articulación, mientras que la segunda abertura superior está
cerrada por el contacto de una tapa 14 que, por su parte, está
fijada mediante una deformación del material del borde superior de
la carcasa. El anillo 7 de cierre tampoco presenta dentado. Éste se
encuentra introducido en dirección axial en la entalladura 2 de
carcasa.
En las figuras 2 y 3, que muestran detalles X y Y
de la figura 1 en representación ampliada, se puede ver nuevamente
en detalle la conformación del anillo 7 de cierre con el labio 17
de obturación moldeado en éste. Como se puede apreciar, el anillo 7
de cierre sigue en su contorno interno básicamente el recorrido del
contorno externo del cojinete 5. En el contorno externo del anillo
7 de cierre está conformado el resalto 8. En la representación de
la figura 3, el labio 17 de obturación está en contacto deslizante
con la esfera 3 de articulación del pivote 4 de articulación. El
radio R de transición entre la esfera de articulación y la sección
del pivote 4 de articulación se ha mantenido muy pequeño, lo que
significa que la transición es muy aplanada. Mediante una
configuración así, que evita acanaladuras en la zona de transición,
se puede lograr que el labio 17 de obturación se apoye siempre de
forma hermética durante la basculación del pivote de articulación y
que no se transporte suciedad al interior de la articulación que se
puede depositar allí en el caso de las articulaciones
convencionales que presentan una acanaladura en esta zona.
En el ejemplo representado el resalto 8 está
conformado circularmente, según una variante ventajosa de la
invención, de forma anular en el contorno externo del anillo 7 de
cierre y presenta una sección transversal de diente de sierra. En la
figura 2 se puede ver especialmente que el flanco 9 de esta sección
transversal de diente de sierra es alargado respecto al otro flanco
10 de manera que el resalto circular 8 en forma de anillo discurre
inclinado en dirección a la abertura de la entalladura 2 de carcasa.
Así éste engrana, a la manera de un garfio, con una ranura no
visible en la figura, que circunda la superficie interna de la
carcasa 1 y presenta una inclinación correspondiente. Se ha
demostrado que una configuración del anillo 7 de cierre, en la que
el resalto 8 conformado en su contorno externo presente una altura
de 0,2 mm a 0,3 mm respecto al resto de la superficie externa,
logra una resistencia al desgarramiento que, por ejemplo en las
articulaciones esféricas con carcasas de aluminio, es casi el doble
de la fuerza de desgarramiento de las articulaciones esféricas
convencionales conformadas sin un resalto correspondiente del anillo
de cierre. Se comprobaron las mismas relaciones durante la medición
de la resistencia contra la salida por palanqueo del pivote 4 de
articulación de la carcasa 1 de articulación.
La figura 2 muestra además el detalle de la
articulación esférica antes de la inserción a presión del anillo 7
de cierre. El extremo externo 11 de la carcasa 1 de articulación
todavía no está rebordeado en esta fase de fabricación. El anillo 7
de cierre con su resalto 8 se introduce en la entalladura 2 entre la
carcasa 1 de articulación y el cojinete 5 y allí se inserta a
presión mediante la fuerza F. Aquí el resalto anular 8 engrana con
una entalladura o ranura, no representada, en la superficie interna
13 de la carcasa 1 de articulación. Dado que el anillo 7 de cierre
está fijado así de forma segura dentro de la carcasa 1 de
articulación, durante el rebordeado subsiguiente de la zona final
11 de la carcasa de articulación no ocurre el desplazamiento del
anillo 7 de cierre y del cojinete 5 dentro de la entalladura 2 de
carcasa, que tiene lugar frecuentemente en caso contrario debido a
las fuerzas ejercidas en el canto de rodamiento. Así se garantiza
que no se produzca un dislocamiento no deseado entre el eje central
del anillo 7 de cierre y el eje central 6 de la carcasa 1 de
articulación. Después del rebordeado de la carcasa 1 de
articulación, el anillo 7 de cierre, ya fijado mediante su resalto 8
en la carcasa 1 de articulación, se apoya en el collar de carcasa
con la superficie 12. A través del engrane, similar al de un
garfio, del anillo 7 de cierre las fuerzas axiales ejercidas en
dirección axial no son absorbidas, como es usual, exclusivamente por
la superficie 12 de modo que aumenta considerablemente la
resistencia al desgarre de la articulación esférica y su
resistencia contra las fuerzas de palanca que se generan.
En la figura 2 también se puede ver que el
cojinete 5 presenta un grosor de pared menor en la zona 15, en la
que el anillo 7 de cierre, como se muestra en la figura 3, se apoya
después de la introducción a presión. Esto provoca ventajosamente
una reducción de la elasticidad axial. Aunque esta acción ventajosa
ya se da cuando el grosor de la pared del cojinete 5 en esta zona
15, en relación con su circunferencia, es reducido tan sólo por
sectores, resulta ventajoso si esta zona 15 de menor grosor de pared
está conformada en todo el contorno del cojinete 5.
La figura 4 muestra por secciones una realización
conocida de articulación esférica que presenta especialmente la
desventaja de que existe una acanaladura 20 en la zona de
transición entre la esfera 3 de articulación y la sección del pivote
4 de articulación. El pivote 4 de articulación, basculante en la
dirección de la flecha A, transporta en su movimiento suciedad que
se encuentra en la mencionada acanaladura 20 directamente a la
superficie de apoyo entre el cojinete 5 y la esfera 3 de
articulación, lo que se ilustra en la representación de la figura
4.
- 1
- Carcasa de articulación
- 2
- Entalladura de carcasa
- 3
- Esfera de articulación
- 4
- Pivote de articulación
- 5
- Cojinete
- 6
- Eje central
- 7
- Anillo de cierre
- 8
- Resalto
- 9
- Flanco
- 10
- Flanco
- 11
- Zona final, carcasa de articulación
- 12
- Superficie
- 13
- Superficie interna
- 14
- Tapa
- 15
- Zona
- 16
- 17
- Labio de obturación
- 18
- Abertura de carcasa
- 19
- Fuelle de obturación
- 20
- Acanaladura
Claims (13)
1. Articulación esférica compuesta por una
carcasa (1) de articulación, abierta al menos por un lado, con una
entalladura (2) de carcasa, un pivote (4) de articulación apoyado en
la entalladura (2) de la carcasa con su esfera (3) de articulación
provista de una protección de superficie y cuya sección de pivote
sobresale de una abertura (18) de carcasa, un cojinete (5) dispuesto
entre la carcasa (1) de articulación y la esfera (3) de
articulación, así como un anillo (7) de cierre que obtura la
entalladura (2) de la carcasa (1) de articulación, tensa el cojinete
(5) dispuesto dentro en la carcasa (1) de articulación y sigue
básicamente con su contorno interno, mediante un bisel o un radio
conformado, al contorno externo del cojinete (5),
caracterizada porque el anillo (7) de cierre, que se debe
insertar en la carcasa (1) de articulación, está fijado en su
posición en la carcasa (1) de articulación y presenta en el lado de
la abertura (18) de carcasa, a través de la que sobresale de la
carcasa (1) de articulación la sección de pivote (4) de
articulación, un labio (17) de obturación en contacto con la esfera
(3) de articulación mediante una tensión previa
elástica.
elástica.
2. Articulación esférica según la reivindicación
1, caracterizada porque el anillo (7) de cierre, conformado
en forma de brida en el lado dirigido hacia la sección de pivote (4)
de articulación, presenta en su contorno externo, al menos, un
resalto (8) mediante el que el anillo (7) de cierre, que se debe
introducir a presión en la carcasa (1) de la articulación, engrana
en, al menos, una entalladura de la superficie interna (13) de la
carcasa (1) de la articulación, fijándose en la posición.
3. Articulación esférica según la reivindicación
2, caracterizada porque la sección en forma de brida del
anillo (7) de cierre está fijada en la carcasa (1) de la
articulación mediante, al menos, una deformación parcial del
material.
4. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el labio
(17) de obturación está fabricado de goma y vulcanizado en el anillo
(7) de cierre.
5. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el labio (17) de
obturación está insertado en una ranura tallada en el anillo (7) de
cierre.
6. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el resalto
(8) en el contorno externo del anillo (7) de cierre, respecto a las
zonas vecinas de su contorno externo, tiene una altura entre 0,2 mm
y 0,3 mm.
7. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el resalto
(8) en el contorno externo del anillo (7) de cierre presenta la
forma de un anillo circular que engrana en una ranura que circunda
la superficie interna (13) de la carcasa (1) de la articulación.
8. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque varios resaltos
circulares (8) en forma de anillo, que circundan el contorno externo
del anillo (7) de cierre, crean un contorno de diente de sierra.
9. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque los resaltos
circulares (8) en forma de anillo, que circundan el contorno externo
del anillo (7) de cierre, presentan un contorno de diente de sierra,
teniendo una forma alargada un primer flanco (9) de este contorno de
diente de sierra, respecto a cada uno de los otros flancos (10), y
engranando los flancos (9, 10), que discurren inclinados en
dirección a la abertura (18) de la carcasa, con ranuras que
presentan inclinaciones iguales y que circundan la superficie
interna (13) de la carcasa (1) de la articulación.
10. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 2 a 9, caracterizada porque el resalto (8)
circular en forma de anillo, conformado en el contorno externo del
anillo (7) de cierre, está interrumpido por sectores.
11. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
cojinete (5) presenta un espesor de pared reducido respecto a su
grosor de pared habitual en la zona (15) contigua al contorno
interno del anillo (7) de cierre.
12. Articulación esférica según la reivindicación
11, caracterizada porque la zona (15) del cojinete (5),
contigua al contorno interno del anillo (7) de cierre, presenta un
espesor de pared reducido por sectores, respecto al contorno del
cojinete (5).
13. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
diámetro externo de la esfera (3) de articulación se transforma
fluidamente en la sección del pivote (4) de articulación, es decir,
se mantiene mínimo o no existe el radio R de transición entre la
esfera (3) de articulación y la sección del pivote (4) de
articulación y la rugosidad máxima (Ry) de la superficie está
aproximadamente entre 1 \mum y 5 \mum.
Applications Claiming Priority (2)
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