ES2248491T3 - Conjunto sujetador de cierre. - Google Patents
Conjunto sujetador de cierre.Info
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Abstract
Un conjunto del mecanismo de cierre (50), compuesto de: a) una tuerca del mecanismo de cierre (52) y una arandela del mecanismo de cierre (54) giratorios una respecto a la otra alrededor de un eje común; b) una superficie anular de la arandela que lleva la carga (84) situada sobre la citada arandela, las citadas superficies anulares que llevan la carga (72, 84) estando opuestas de manera axial una respecto a la otra; c) cada una de las superficies anulares que llevan la carga (72, 84) y que tienen una pluralidad de las caras laterales de cojinete 73 inclinadas (73, 116) orientadas de manera circunferencial y formando porciones de una superficie anular ondulada que lleva la carga; y d) una superficie de fijación (86) de la citada arandela; el citado conjunto caracterizado por el hecho de que; las citadas caras de cojinete inclinadas (73, 116) que son opuestas una respecto a la otra sobre la respectiva tuerca (52) y la arandela (54) están curvadas tanto de forma radial como circunferencial del citado conjunto (50) y son complementarias una respecto a la otra.
Description
Conjunto sujetador de cierre.
Esta invención se refiere por lo general a los
mecanismos de cierre enroscados. Se refiere particularmente a los
mecanismos de cierre del tipo que emplea una tuerca roscada y una
arandela de cierre.
Un mecanismo de cierre ó un conjunto de cierre
está empleado para prevenir el aflojamiento del elemento del
mecanismo de cierre enroscado en la junta del medio de sujeción.
Existen varios tipos de juntas en las que los mecanismos de cierre ó
conjuntos de cierre no son solamente deseados sino que también
necesarios para prevenir que una tuerca se suelte. Una de estas
aplicaciones es la que se encuentra en el eje y el conjunto de la
tuerca de la rueda de un vehículo con motor ó similar.
En un habitual conjunto del árbol del motor y de
la tuerca de la rueda, el cubo está soportado sobre el eje por la
caja de cojinetes que permite que el cubo y de este modo la rueda
del vehículo giren sobre el eje. La tuerca que lleva el eje está
enroscada al extremo libre del eje y mantiene los cojinetes del eje
y la rodadura del eje juntos en una predeterminada relación. La
tuerca del cojinete del eje debe de estar dispuesta precisamente en
una posición apropiada sobre el eje para aplicar sobre la casquillo
de cojinete la carga extrema suficiente para evitar el juego
excesivo de las rodaduras pero insuficiente para sobrecargarlos,
siendo el resultado de cualquiera de los mencionados el fallo ó
incluso la pérdida de la rueda.
Numerosos tipos de tuercas con los positivos
componentes de cierre son bien conocidos. Uno de los más antiguos y
los más comunes de los mismos es el convencional conjunto de la
tuerca almenada y el pasador de horquilla. Las desventajas de estos
conjuntos son numerosas. Incluyen la necesidad de una localización
muy cuidadosa de la situación de un orificio a través de la
mangueta, de la utilización de un componente extra, de una fuerza
de la tuerca reducida, de un tiempo de instalación relativamente
largo y de las dificultades encontradas en la sintonización de las
rodaduras exteriores.
Los recientes desarrollos de los conjuntos de los
mecanismos de cierre incluyen los que se encuentran en la Patente
Nº 3.762.455 de Anderson, Jr., la Patente U.S. Nº 4.812.094 de
Grube, la Patente US Nº 5.533.849 de Burdick y la Patente U.S. Nº
5.597.278 de Peterkort, por ejemplo. Entre las patentes mencionadas
las de Grube y Peterkort tienen el mismo concesionario que la
presente invención, según se va a poder observar.
La Patente de Peterkort presenta un conjunto del
mecanismo de cierre que consiste de una tuerca con pestaña y una
arandela de retención asentadas libremente sobre la pestaña de la
tuerca. La arandela de retención incluye una lengüeta que se
extiende hacia dentro de forma radial y que esta diseñada para
deslizarse de forma axial a lo largo de una ranura en un eje
roscado mientras previene que la arandela gire en relación con el
eje. Un clip de cierre giratorio está localizado para unir la
tuerca con la arandela. El clip de cierre está liberado a través
del enganche de un enchufe de llave de ajuste con un tornillo de
cabeza hexagonal para que la tuerca pueda ser roscada con la
deseada posición de carga de cojinete. Cuando se elimina la llave
de ajuste, el clip encierra la arandela y la tuerca para prevenir
que la tuerca siga girando.
El conjunto del mecanismo de cierre de Peterkort
descrito con anterioridad es un dispositivo altamente efectivo para
su uso en los conjuntos de ruedas de los vehículos. Es sencillo y
relativamente económico. Sin embargo, su diseño se centra en la
limitación de la función posterior y no en el mantenimiento de una
carga anterior constante.
La Patente 5.984.602 presenta un sistema del
mecanismo de cierre roscado y reversible que proporciona la forma de
sujetar la tuerca en un estado totalmente conjuntado con el perno.
La relación recíproca entre los dos es plenamente reversible.
Existe un perno que tiene un vástago de tornillo roscado, una tuerca
que tiene un orificio roscado para que pueda ser enganchado de
manera roscada en el vástago de tornillo roscado y una arandela
interconectada de manera no giratoria con el vástago de tornillo
roscado y provisto de una pluralidad de ondas de arandela radiales.
La arandela está sujeta en una relación no rotatoria respecto al
perno por el vástago de tornillo roscado siendo el orificio de la
arandela mutuamente asimétrico. En la primera realización, la cara
interior de la tuerca está provista de una pluralidad de ondas de
tuerca radiales que corresponden a las ondas de la arandela y la
arandela es deformable de manera elástica. En la segunda
realización, la tuerca está provista de una pluralidad de ondas de
tuerca radiales que corresponden a las ondas de la arandela, la
arandela no es deformable de manera elástica y la tuerca es
deformable de manera elástica. En la tercera realización, la tuerca
está provista de una pluralidad de ondas de tuerca radiales que
corresponden a las ondas de la arandela, la arandela no es
deformable de manera elástica, la tuerca no es deformable de manera
elástica y la cabeza del perno es deformable de manera
elástica.
Otros diseños de mecanismos de cierre conocidos
incluyen los mecanismos de cierre con el momento de torsión
prevaleciente. La acción de cierre se consigue con la resistencia
de fricción inducida entre las roscas correspondientes. Existe una
resistencia positiva para el ensamblaje lo que mantiene en todo el
mecanismo de cierre el asentamiento y sujeción. Una alta
resistencia residual permanece incluso si se pierde la carga
anterior del mecanismo de cierre. Incluso el desmontaje resulta
difícil. El desenganche completo durante el funcionamiento es
altamente improbable. Los mecanismos de cierre con el momento de
torsión prevaleciente son por lo general mecanismos de cierre hechos
totalmente de metal con las roscas modificadas ó mecanismos de
cierre con un elemento separado no metálico ó uno combinado con las
roscas. Los elementos anteriores tienen la temperatura más baja y
limitaciones ambientales mayores que el último pero estos últimos no
contienen roscas que provocan rozaduras y otros problemas
característicos de los anteriores.
Constituye el objetivo de la presente invención
proporcionar un conjunto perfeccionado de un mecanismo de
cierre.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un
conjunto del mecanismo de cierre que comprende solamente dos
componentes, una tuerca y una arandela.
Todavía otro objetivo es proporcionar un conjunto
del mecanismo de cierre en el que se consigue un cierre seguro
entre una tuerca giratoria y la arandela que no es giratoria sin el
uso de elementos de cierre separados.
Todavía otro objetivo de la presente invención es
un conjunto del mecanismo de cierre que incluye un nuevo y
perfeccionado mecanismo de cierre.
Un objetivo más de la invención es proporcionar
un nuevo y perfeccionado mecanismo de cierre para un conjunto de
mecanismo de cierre en el que la relación de cierre está
establecida directamente entre la tuerca y la arandela.
Todavía otro objetivo de la invención es
proporcionar un mecanismo de cierre para un conjunto de mecanismo
de cierre en el que la interrelación entre la arandela y la tuerca
está establecida y se mantiene una constante carga de cojinete
cuando el conjunto se emplea para montar una rueda de un
vehículo.
Los objetivos mencionados con anterioridad, y
otros, de la presente invención están conseguidos en el conjunto
del mecanismo de cierre que comprende solamente una tuerca y una
arandela. Cada uno de estos elementos está hecho de acero
semiduro.
La arandela incluye un cuerpo de arandela por lo
general cilíndrico y una pestaña que se extiende de forma radial
hacia fuera desde la base del cuerpo. La superficie de fijación
está formada sobre la parte inferior de la pestaña y la base del
cuerpo de la arandela.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un conjunto de mecanismo de cierre compuesto de: a) una
tuerca de sujeción y una arandela de sujeción, giratorias una en
relación con la otra alrededor de un eje común; b) una superficie
anular que soporta la arandela sobre la citada tuerca y una
superficie anular que soporta la tuerca sobre la citada arandela,
las citadas superficies anulares de soporte están opuestas de manera
axial, una respecto a la otra; c) cada una de las superficies
anulares de soporte tiene una pluralidad de inclinadas caras de
cojinete orientadas de manera circunferencial y partes que forman
la superficie anular de soporte ondulada; y d) la superficie de
fijación sobre la citada arandela; el citado conjunto está
caracterizado por el hecho de que: las citadas caras de cojinete
inclinadas que están opuestas una respecto a la otra sobre las
respectivos tuercas y arandelas están curvadas tanto de manera
radial como circunferencial en el citado conjunto y son
complementarias una respecto a la otra.
La parte superior del cuerpo de la arandela tiene
una anular, por lo general esféricamente cóncava superficie que
lleva la carga formada sobre la misma. La superficie que lleva la
carga incluye una serie de caras de cojinete inclinadas que se
extienden de forma anular y que forman una ondulación uniforme
alrededor de la superficie entera. Una serie de superficies de
altiplanicie entre las caras de cojinete inclinadas forman los
picos de la ondulación. Una serie de superficies planas entre las
caras de cojinete inclinadas forman las partes planas de la
ondulación. Cada superficie de altiplanicie y de la plana es
esféricamente cóncava. Cada una de las caras de cojinete inclinadas
es también esféricamente cóncava. El alto de la superficie de la
altiplanicie por encima de la superficie plana es ligeramente más
grande que la parte libre entre las roscas en la tuerca y las de la
mangueta del vehículo, por ejemplo, cuando el conjunto del
mecanismo de cierre está en su sitio.
La superficie de sujeción de la arandela
ligeramente cóncava en el fondo de las formas de las arandelas
forma lo que aproxima el tronco de cono aplanado. Esta superficie
está inclinada hacia arriba desde la periferia exterior de la
pestaña de la arandela de su parte inferior hacia el eje del cuerpo
de la arandela.
La pestaña de la arandela tiene una pluralidad de
muescas formadas hacia dentro desde su borde exterior, en
intervalos regulares alrededor de la pestaña. Estas muescas
permiten que las secciones de la pestaña se flexionen de manera
elástica, a pesar de que solamente de forma ligera, cuando la
superficie de fijación de la arandela está forzada contra la
casquillo de cojinete y está por debajo de la carga deseada.
Una oreja está formada hacia dentro de la base
del cuerpo de la arandela, opuesta a la pestaña. La oreja está
diseñada para deslizarse de manera axial a través de una muesca
formada adecuadamente en la sección extrema roscada de la mangueta
para prevenir que la arandela gire en relación con el eje cuando la
tuerca está siendo roscada sobre su sección extrema. De forma
alternativa, se puede formar una superficie plana sobre el eje y
una superficie plana va a ser formada hacia dentro del cuerpo de la
arandela.
La tuerca incluye un cuerpo de tuerca por lo
general cilíndrico que está internamente roscado. Una superficie
hexagonal está formada alrededor de la periferia del cuerpo de la
tuerca para permitir que la tuerca se sujete con una cuña.
Dependiendo de su forma, el cuerpo de la tuerca
es un faldón anular formado de manera unitaria. El faldón está
adaptado para extenderse de manera axial dentro del cuerpo de la
arandela por lo general cilíndrico y entonces está formado hacia
fuera debajo de un hombro cortado en disminución dentro del cuerpo
de la arandela para mantener la arandela y la tuerca juntas de
forma que evite excesivas tensiones pero que esté segura.
La parte interior del cuerpo de la tuerca, por
encima del faldón, tiene una superficie que lleva la carga anular,
por lo general esféricamente convexa formada sobre la misma. La
superficie que lleva la carga incluye una serie de caras de cojinete
que se extienden de manera anular y forman una ondulación uniforme
alrededor de la superficie entera. Una serie de superficie de la
altiplanicie entre las caras de cojinete inclinadas forma unos
picos más bajos de la ondulación. Estas superficies de altiplanicie
son esféricamente convexas con el mismo radio que las superficies
planas sobre la superficie que lleva la carga de la arandela. Cada
una de las caras de soporte inclinadas es también esféricamente
convexa, con el mismo radio que las caras de cojinete sobre la
superficie de soporte de la tuerca de la arandela.
Cuando la tuerca está roscada sobre la mangueta,
la arandela está empujada libremente enfrente de la misma sin girar,
hasta que las superficies de sujeción cóncavas y ligeramente
cónicas recortadas enganchen los extremos de las secciones de la
pestaña y la casquillo de cojinete del conjunto exterior que soporta
el cubo de la rueda. El subsiguiente recorrido axial de la arandela
está entonces contrarrestado por la casquillo de cojinete, primero
de manera relativamente ligera mientras las rodaduras exteriores se
mueven más cerca y entonces de forma relativamente firme según las
rodaduras exteriores consiguen sus posiciones operativas.
Mientras tanto, los picos sobre las superficies
onduladas que llevan la carga se mueven una sobre la otra con cada
vez mayor dificultad ya que la carga aumenta. Finalmente, pueden
deslizarse pasadas unas y otras solamente cuando las secciones de
la pestaña sobre la arandela empiezan a flexibilizarse de manera
elástica. Entonces se evita que la tuerca gire al revés y se suelte
por las caras de cojinete interrelacionadas y la presión resiliente
de la arandela.
En la relación cerrada, las superficies de
altiplanicie convexa esféricamente en la superficie que soporta la
carga de la tuerca, se asientan de forma alineada contra las
correspondientes superficies planas cóncavas esféricamente en la
superficie que lleva la carga de la arandela. Asimismo, las caras
que llevan la carga inclinadas de manera convexa sobre la tuerca se
asientan de forma alineada contra las caras de soporte inclinadas y
cóncavas de la arandela y previenen que la tuerca retroceda.
La presente invención, incluida su construcción y
su funcionamiento, están presentados más ó menos esquemáticamente en
los dibujos en los que:
La Figura 1 es una vista posterior de un eje y la
rueda del cubo del vehículo que incorpora el conjunto del mecanismo
de cierre que presenta las características de la presente
invención;
La Figura 2 es una vista transversal tomada a lo
largo de la línea 2-2 de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista en perspectiva
despiezada de una tuerca y una arandela en posición para ser
ensambladas;
La Figura 4 es una vista en planta desde debajo
de un conjunto de cierre de la arandela, parcialmente
transversal;
La Figura 5 es una vista en planta desde arriba
de un conjunto de cierre de una arandela, parcialmente
transversal;
La Figura 6 es una vista lateral alzada de un
conjunto de cierre de la arandela, parcialmente transversal;
La Figura 7 es una vista en planta de una cuarta
parte del segmento de las superficies de soporte superpuestas y
opuestas de una tuerca y una arandela que muestra la relación una
respecto a la otra de manera circunferencial;
La Figura 8 es una vista transversal aumentada de
una parte arqueada (en un arco de 18º en la presente ilustración)
de las superficies correspondientes que llevan la carga en el
conjunto, la vista muestra las caras de cojinete curvadas y las
superficies consecuentemente derechas;
La Figura 9 es una vista lateral alzada de la
tuerca que muestra la curvatura convexa de sus caras que llevan el
soporte inclinadas; y
La Figura 10 es una vista lateral transversal a
través de la arandela que muestra la curvatura cóncava de sus caras
inclinadas que llevan el soporte.
En relación con los dibujos y en particular a las
Figuras 1 y 2, un conjunto del eje para un vehículo automóvil está
mostrado de manera general como número de referencia 10. El
conjunto del eje 10 incluye un husillo roscado 12 que se extiende de
forma horizontal desde una placa 14 orientada horizontalmente. La
placa 14 forma la cara exterior de un ajuste 16 que está montado de
manera convencional sobre un marco (que no está mostrado) del
vehículo.
Asentado para la rotación sobre el husillo
roscado 12 se encuentra un cubo de la rueda 20. El cubo de la rueda
20 incluye un cuerpo por lo general cilíndrico 22 formado de manera
unitaria con una pestaña que se extiende de manera radial 24. Una
pluralidad de puntales 26 se extiende de manera axial desde la
pestaña 24 cerca de su periferia. Los puntales 26 están empleados
de manera convencional para montar una rueda (que no está mostrada)
sobre el cubo de la rueda 20.
El cubo de la rueda 20 está asentado sobre el
husillo roscado 12 en el conjunto de rodamientos de rodillo
interior 28 y el conjunto de rodamientos de rodillo exterior 29. El
conjunto de rodamientos interior 28 está situado sobre la sección
interior cilíndrica 31 del husillo roscado 12 y está retenido entre
un hombro 33 sobre el eje y el hombro opuesto 35 dentro del cuerpo
22 del cubo de la rueda 20. El conjunto de rodamientos exterior 29
está situado sobre una sección exterior cilíndrica 37 del husillo
roscado 12 y está asentado contra un hombro 39 dentro del cuerpo
del cubo 22 y contra el espaciador cónico recortado 41 que rodea la
media sección cónica 43 del eje sobre el extremo interior del
conjunto de rodamientos.
El conjunto de rodamientos exterior 29 está
mantenido en la relación funcional contra el hombro 39 y el
espaciador 41 por el conjunto del mecanismo de cierre 50 que reúne
las características de la presente invención. En este aspecto, el
conjunto del mecanismo de cierre 50 está enroscado sobre la sección
extrema exterior roscada 45 del husillo roscado 12 y se asienta
contra la casquillo de cojinete 47 del conjunto de rodamientos
29.
El conjunto del mecanismo de cierre 50 está
enroscado sobre la sección extrema 45 del husillo roscado 12 para
tomar el juego de abajo en los conjuntos de soporte 28 y 29 ó, por
consiguiente, sujetarlos juntos en la apropiada posición operativa y
la relación correspondiente. Si el conjunto del mecanismo de cierre
50 está roscado demasiado cómodamente contra la casquillo de
cojinete 47, los conjuntos de rodamientos 28 y 29 estarán ambos
sobrecargados y su vida útil quedará acortada. Si el conjunto del
mecanismo de cierre 50 no está enroscado suficientemente sobre la
sección extrema 45, los conjuntos de rodamientos 28 y 29 tendrán
demasiada holgura y su vida operativa será acortada. El conjunto
del mecanismo de cierre 50 está diseñado para ser vuelto sobre la
sección extrema roscada 45 del husillo roscado 12 hasta la posición
deseada y entonces mantenido en una posición deseada y con
seguridad en esta posición por medio de fuerzas de cierre
ejercitadas internamente del conjunto de acuerdo con la presente
invención.
Refiriéndonos ahora a las Figuras de 3 a 10, el
conjunto del mecanismo de cierre 50 comprende solamente dos
componentes, una tuerca 52 y una arandela de retención 54. Los dos
son elementos de acero forjado. En la realización preferente
demostrada en el presente documento, la tuerca 52 está formada del
acero semiduro y luego tratada térmicamente hasta conseguir la
dureza media de 33 de la escala de Rockwell C. La arandela está
también formada del acero semiduro y luego tratada térmicamente
hasta conseguir la dureza media de 39 de la escala de
Rockwell
C.
C.
La tuerca 52 comprende el cuerpo de la tuerca 62
que está totalmente roscado, número de referencia 64, para la
recepción de la sección extrema roscada 45 del husillo roscado 12.
Externamente, el cuerpo de la tuerca tiene la superficie con forma
hexagonal 66 que está adaptada para corresponder a la cuña de
enchufe estándar para poder apretar y aflojar la tuerca 52.
El faldón 68 se encuentra extendiéndose por lo
general de manera axial desde el cuerpo de la tuerca 62 en el
extremo interior de las roscas internas 64. El faldón 68 se
extiende alejándose de la superficie que soporta la carga 72 por lo
general esféricamente convexa del cuerpo de la tuerca 62 y a través
de la arandela de retención 54. El faldón 68 está formado hacia
fuera de manera que se comentará a continuación en este documento
de tal manera que retenga la arandela 54 sobre la tuerca 52 en una
relación aflojada.
De acuerdo con la presente invención, la
superficie que soporta la carga 72 por lo general esféricamente
convexa del cuerpo de la tuerca 62 es, de hecho, una superficie
ondulada de forma anular que se extiende enteramente alrededor del
cuerpo de la tuerca, como mejor se puede ver en la Figura 9. La
superficie 72, que a continuación será descrita con más detalles,
puede estar formada utilizando cualquier técnica deseada pero, en
el presente caso, está formada por medio de forjado en frío
utilizando un inserto de matriz que está elaborado para tener la
deseada curvatura compleja utilizando las técnicas de fabricación
convencionales del extremo esférico.
La arandela 54 comprende el cuerpo de arandela
anular 82 que tiene una superficie 84 que lleva la carga, por lo
general esféricamente cóncava en su extremo interior y una
superficie de fijación 86 para enganchar el casquillo de cojinete 47
interior en su extremo exterior, antes descrito. La superficie de
fijación 86 está formada en la cara extrema exterior 88 del cuerpo
82 y una pestaña de la arandela 92 que lo rodea.
La superficie que lleva la carga 84, por lo
general esféricamente cóncava, sobre el extremo interior del cuerpo
de la arandela 82, es también superficie ondulada de forma angular
que se extiende enteramente alrededor del cuerpo de la arandela,
como mejor se puede ver en la Figura 10. La superficie 84 que a
continuación será descrita con más detalles, está también formada
mediante forjado en frío utilizando un pin de troquel que está
labrado en un extremo para darle una deseada forma compleja
utilizando las técnicas de fabricación convencionales de extremo
esférico.
La cara extrema exterior 88 del cuerpo 82 y la
pestaña 92 en el cuerpo de la arandela 82 tiene la forma
ligeramente cónica recortada. La cara extrema 88 está inclinada
hacia arriba en un ángulo de aproximadamente 3º desde la periferia
exterior 94 de la pestaña hasta la periferia interior 96 del cuerpo
82.
La pestaña 92 que tiene aproximadamente 0,12
pulgadas (3,0 mm) de espesor en la arandela presentada, está
segmentada por seis cortes 98 alrededor de su circunferencia con el
fin de delimitar seis secciones de pestaña que se extienden de
manera radial 102. La cara extrema 88 está asimismo interrumpida
por seis depresiones con forma de una V 104 extendiéndose hacia
dentro de manera radial desde los correspondientes recortes 98.
Este hecho separa eficazmente la superficie de sujeción anular 86 en
seis segmentos de superficie de fijación arqueados 106, cuyas
extremidades exteriores y arqueadas, entre los recortes 98, son
capaces de flexionarse de manera elástica y axial desde la arandela
54. A pesar de que la pestaña 92 está mostrada aquí separada en
seis secciones de pestaña 102, sin embargo, se debe comprender que
la presente invención contempla la utilización de un número mayor ó
menor de secciones de pestaña dependiendo del tamaño de la arandela
y el espesor de la
pestaña.
pestaña.
La oreja 108 se encuentra extendiéndose hacia
dentro de manera radial desde la cara extrema. La oreja 108 tiene
el tamaño y la forma conveniente para deslizarse de manera aflojada
en una muesca alargada de forma axial 49 formada en un lado de las
secciones extremas roscadas 45 del husillo roscado 12. Como se
comentará a continuación en este documento, cuando el conjunto del
mecanismo de cierre 50 está instalado, la oreja 108 y la muesca 49
cooperan para prevenir la rotación de la arandela 54 en relación con
el husillo roscado 12. A pesar del uso de la oreja 108 y la muesca
49 la cooperación para prevenir que la arandela 54 gire está
mostrada en el presente documento en el contexto del montaje del
cubo 20 del vehículo, también se debe comprender que la presente
invención contempla el uso de otros medios convencionales para
prevenir la rotación de la arandela.
Refiriéndonos ahora con más detalles a la
superficie que lleva la carga 72, por lo general esféricamente
convexa, sobre el cuerpo de la tuerca 62, la misma comprende una
serie de caras laterales de cojinete 73 inclinadas hacia los lados
opuestos con los picos en forma de segmentos de superficie tipo
altiplanicie 74 y con los fondos planos estrechos siguiendo las
líneas 75. Cada par de las caras de cojinete laterales 73 con una
línea del piso plano 75 entre los mismos forma lo que se aproxima a
la configuración de una V inver-
tida.
tida.
Los segmentos de la superficie del tipo de
altiplanicie 74 están formados en el proceso de forjado en frío con
el fin de que todos sean convexos y estén situados sobre la
superficie de una esfera imaginaria cuyo centro está sobre el eje
del cuerpo de la tuerca 62. En la tuerca 52 que está mostrada y que
tiene el diámetro exterior entre los planos del hexágono de
aproximadamente 2,125 pulgadas (54 mm) y el cuerpo de la tuerca 62
tiene el espesor de aproximadamente 0,50 pulgadas (12,7 mm), el
radio de esta esfera es de 2,00 pulgadas (50,8 mm).
Cada una de las caras de cojinete laterales 73
está también formada de tal manera que es convexa y curvada tanto
de forma radial como circunferencial respecto al cuerpo de la
tuerca 62. Como será descrito a continuación en este documento,
estas superficies convexas 73 están formadas para que sean
complementarias con las correspondientes caras de cojinete
laterales en la superficie 84 que lleva la carga, por lo general
esféricamente cóncava en el cuerpo de la arandela 82.
En el cuerpo de la tuerca 62 presentada, la
altura de cada segmento de la superficie de altiplano 74 formada
por las caras de cojinete laterales 73, es decir, la altura
vertical desde las líneas del piso del plano 75, es de 0,015
pulgadas (0,38 mm). De acuerdo con la presente invención y debido a
las razones comentadas a continuación en este documento, esta
altura es ligeramente mayor que el espacio libre entre los pasos de
las roscas sobre la sección extrema 45 del husillo roscado 12 y las
roscas 64 en el cuerpo de la tuerca 62 cuando están
ensamblados.
Refiriéndonos ahora en más detalle a la
superficie 84 que lleva la carga, por lo general esféricamente
cóncava, en el cuerpo de la arandela 82, la citada superficie
comprende una serie uniforme de las caras de cojinete laterales e
inclinadas 116 con los picos en forma de superficies tipo
altiplanicie 118 y con los piso planos más anchos en forma de
superficies planas 122. Cada par de las caras de cojinete inclinadas
116 con una superficie plana 122 forma lo que se aproxima a la
forma de una V.
Las superficies del piso plano 122 están formadas
en un proceso de forjado de manera que son todas cóncavas y reposan
sobre la superficie de una esfera imaginaria cuyo centro está en el
eje del cuerpo de la arandela 82. El radio de esta esfera es de
2,00 pulgadas (50,8 mm). Como tal, se podrá ver que los segmentos de
la superficie del tipo de altiplanicie 74 sobre el cuerpo de la
tuerca 62 son perfectamente complementarios en forma a los pisos
del plano 122 sobre el cuerpo de la arandela 82.
En el cuerpo de la arandela 82 presentado, la
altura de cada segmento de la superficie de tipo de altiplanicie
118, es decir, la altura vertical desde el piso del plano 122, es
ligeramente menor que 0,015 pulgadas (0,38 mm). Como resultado,
cuando la tuerca 52 y la arandela 54 están asentadas una contra la
otra en una relación de nido, cada segmento de la superficie del
tipo de altiplanicie 74 se asentará de forma uniforme sobre el piso
del plano correspondiente 122 mientras las caras de cojinete
inclinadas 73 y 116 estarán ligeramente separadas.
Cuando las superficies opuestas, la superficie 72
sobre el cuerpo de la tuerca 62 y la superficie 84 sobre el cuerpo
de la arandela 82, se encuentran en una relación de nido cerrado,
sin embargo, las caras de cojinete inclinadas de arrastre 116 del
cuerpo de la arandela 82 se asientan contra las caras de cojinete
inclinadas y conductoras 73 sobre el cuerpo de la tuerca 62. Debido
a que estas caras de cojinete inclinadas y opuestas 73 y 116 están
formadas para que sean convexas de forma complementaria convexas y
cóncavas, respectivamente, y todos sus radios de la curvatura axial
del conjunto 50 y desde su eje son iguales que los de las
superficies del piso del plano antes mencionado 122, se mantiene el
contacto de cierre de la superficie entre las mismas incluso si la
tuerca 52 y la arandela 54 no son precisamente paralelas una
respecto a la otra porque la tuerca no enrosca perfectamente en el
husillo roscado.
La tuerca 52 y la arandela 54 están ensambladas
para crear un conjunto de mecanismo de cierre 50 por medio de
insertar el faldón 68 de la tuerca a través de la arandela de
manera que se ve mejor en la Figura 6. El faldón 69 se queda
entonces abollonado hacia fuera por medio de la formación de seis
situaciones espaciadas igualmente 69 alrededor de la periferia para
que estén debajo de la proyección anular orientada hacia dentro 83
en el cuerpo de la arandela y, por consiguiente, conectar la tuerca
52 y la arandela 54 de forma aflojada pero segura mientras se
permite que la tuerca gire libremente en relación con la
arande-
la.
la.
En práctica, para asegurar el cubo de la rueda 20
sobre el husillo roscado 12 en un conjunto del eje 10 para un
camión ó algún otro vehículo, por ejemplo, después de que el cubo
de la rueda 20 haya sido asentado sobre sus conjuntos de cojinete de
soporte 28 y 29, el conjunto del mecanismo de cierre 50 se desliza
sobre la sección extrema roscada 45 del husillo roscado 12 para que
la oreja 108 en la arandela 54 se deslice a lo largo de la ranura
49 en el husillo roscado hasta que las roscas internas 64 en el
cuerpo de la tuerca 62 enganche las roscas exteriores sobre el
husillo roscado. La tuerca 52 se enrosca entonces sobre el husillo
roscado 12 manualmente hasta que la superficie de fijación 86 sobre
el cuerpo de la arandela 82 enganche el casquillo de cojinete
interior 47. Como la tuerca 52 gira mientras está siendo enroscada
sobre el husillo roscado 12 de esta manera, la arandela 54 se mueve
de manera axial con la misma, pero se evita que gire para que la
oreja 108 se deslice de manera axial en la muesca 49 en el husillo
roscado pero que quede sujeta de forma rotacional por la misma.
Como la tuerca 52 gira, la superficie ondulada
que soporta la carga 72 se desliza fácilmente sobre la opuesta
superficie ondulada que soporta la carga 84 de la arandela 54
mientras la tuerca empuja la arandela delante de la misma. Cuando la
superficie de fijación 86 engancha el casquillo de cojinete
interior 47, sin embargo, la subsiguiente rotación de la tuerca se
resiste con cada vez mayor efecto como resultado de la interrelación
de las caras inclinadas de cojinete sobre la tuerca 52 y la
arandela 54, respectivamente, cuando la tuerca gira y la presión
axial crece en los conjuntos de cojinete de soporte 28 y 29.
Mientras esta presión crece, las secciones de la pestaña 102
empiezan a flexionarse creando una fuerza resiliente que tiene la
tendencia de mantener las caras de cojinetes inclinadas en relación
a la opuestas superficies laterales que soportan la carga 72 y 84 en
una estrecha interrelación.
Las secciones de la pestaña 102 están diseñadas
para flexionarse elásticamente a través de la distancia axial que
es ligeramente mayor que el espacio libre entre los pasos de rosca
del husillo roscado 12 y los pasos de rosca del cuerpo de tuerca
62. Porque las secciones 102 de la pestaña son capaces de
flexionarse ligeramente más que este espacio libre, la arandela 54
puede moverse de manera axial bajo la carga hasta cierto grado sin
la degradación del cierre entre la arandela 54 y la tuerca 52. Al
mismo tiempo, porque la altura de la superficie del tipo de
altiplanicie 118 por encima de la superficie plana 122 en el cuerpo
de la arandela 82 es también ligeramente mayor que el espacio libre,
después de la relación de cierre haya sido establecida con la
propia carga previa, la tuerca 52 y la arandela 54 pueden moverse
ligeramente una en relación con la otra sin aflojar el conjunto del
mecanismo de cierre 50.
Cuando se haya alcanzado la fijación
predeterminada del momento de torsión girando la tuerca 52 del
conjunto de cierre 50 para enroscarlo sobre el husillo roscado 12,
los conjuntos de cojinete de soporte 28 y 29 están precargados de
manera apropiada. El conjunto de cierre 50 puede entonces estar
colocado encima para resistir todas las fuerzas axiales que tienen
la tendencia a causar que la tuerca 52 retroceda. La carga axial
aumentada del cubo de la rueda 20 causa meramente que la tuerca 52 y
la arandela 54 queden cerradas con más seguridad contra una
rotación relativa. Solamente por medio de la aplicación del
aflojamiento del momento de torsión a la tuerca 52 una vez más, como
en el caso de la cuña hexagonal, es posible retirar el conjunto de
cierre 50.
A pesar de que la invención del conjunto del
mecanismo de cierre haya sido descrita en el contexto de un arreglo
de montaje de una rueda de un vehículo, se debe de comprender que
puede ser empleado de otra manera. Su simplicidad de las dos
partes, la construcción robusta, el funcionamiento a prueba de
fallos virtualmente y bajo coste de fabricación pueden hacerla muy
atractiva en muchas aplicaciones.
Mientras se estaba presentando la realización
preferente de la presente invención, se debe comprender que la
presente invención no está limitada y que se pueden introducir
modificaciones si alejarse de la invención. El ámbito de la presente
invención está definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (12)
1. Un conjunto del mecanismo de cierre (50),
compuesto de:
a) una tuerca del mecanismo de cierre (52) y
una arandela del mecanismo de cierre (54) giratorios una respecto a
la otra alrededor de un eje común;
b) una superficie anular de la arandela que
lleva la carga (84) situada sobre la citada arandela, las citadas
superficies anulares que llevan la carga (72, 84) estando opuestas
de manera axial una respecto a la otra;
c) cada una de las superficies anulares que
llevan la carga (72, 84) y que tienen una pluralidad de las caras
laterales de cojinete 73 inclinadas (73, 116) orientadas de manera
circunferencial y formando porciones de una superficie anular
ondulada que lleva la carga; y
d) una superficie de fijación (86) de la citada
arandela;
el citado conjunto caracterizado por el
hecho de que;
las citadas caras de cojinete inclinadas (73,
116) que son opuestas una respecto a la otra sobre la respectiva
tuerca (52) y la arandela (54) están curvadas tanto de forma radial
como circunferencial del citado conjunto (50) y son complementarias
una respecto a la otra.
2. El conjunto del mecanismo de cierre (50) de la
reivindicación 1 caracterizado además por el hecho de que
las citadas caras de cojinete opuestas e inclinadas (73, 116) son
esféricamente convexas y esféricamente cóncavas, respectivamente, en
sustancialmente idénticos radios.
3. El conjunto del mecanismo de cierre (50) de la
reivindicación 1 ó 2 caracterizado además por el hecho de
que la citada superficie que lleva la arandela (72) sobre el citado
cuerpo de la tuerca (62) es convexa e incluye una serie de segmentos
de superficie (74) del tipo de altiplanicie y superficies planas
(75) espaciadas alrededor del citado cuerpo de la tuerca (62) entre
las caras de cojinete inclinadas (73) y la citada superficie que
lleva la tuerca (84) sobre el citado cuerpo de la arandela (82) es
cóncava e incluye una serie de superficies del tipo de altiplanicie
(118) y superficies planas (122) espaciadas alrededor del citado
cuerpo de la arandela (82) entre las inclinadas caras de cojinete
(116).
4. El conjunto del mecanismo de cierre (50) de la
Reivindicación 3 caracterizado además por el hecho de que
las citadas superficies del tipo de altiplanicie y las citadas
superficies planas (74, 122) que están opuestas una respecto a la
otra sobre los respectivos tuerca y arandela son esféricas en
sustancialmente idénticos radios de manera que resultan
complementarios uno respecto a la otra.
5. El conjunto del mecanismo de cierre de la
Reivindicación 1 caracterizado además por el hecho de que la
citada arandela incluye un cuerpo de la arandela (82) y una pestaña
(92) que se extiende de manera radical hacia fuera desde el citado
cuerpo de la arandela, por lo menos una parte de la citada
superficie de fijación (86) estando formada sobre la citada pestaña
de la arandela.
6. El conjunto del mecanismo de cierre de la
Reivindicación 5 caracterizado además por el hecho de que la
citada pestaña de la arandela comprende una serie de las secciones
de la pestaña (102) que se extiende de manera anular alrededor del
citado cuerpo de la arandela, las citadas secciones de la pestaña
(102) siendo flexibles de manera axial respecto a la citada
arandela.
7. El conjunto del mecanismo de cierre de la
Reivindicación 5 caracterizado además por el hecho de que la
superficie de fijación (86) tiene habitualmente la forma de un cono
ligeramente recortado.
8. El conjunto del mecanismo de cierre de la
Reivindicación 6 caracterizado por el hecho de que las
citadas secciones de pestañas flexibles de manera axial (102) son
capaces de inclinarse a través de una distancia máxima
predeterminada de forma axial del citado conjunto del mecanismo de
sujeción, siendo la altura efectiva máxima de cada una de las
citadas superficies onduladas menor que la citada distancia
máxima.
9. El conjunto del mecanismo de cierre de la
Reivindicación 1 caracterizado además por el hecho de que la
citada tuerca (52) incluye un cuerpo de tuerca (62) sobre el cual
está formada la superficie (72) que lleva la citada arandela y un
faldón anular (68) que se extiende desde un extremo del citado
cuerpo de la tuerca adyacente a su superficie de soporte, la citada
arandela (54) incluye el cuerpo de la arandela (82) que tiene una
abertura que la atraviesa, el citado faldón (68) se extiende a
través de la citada abertura cuando la citada tuerca (62) y la
arandela (54) están ensambladas y por lo menos alguna porción del
citado faldón está deformado hacia fuera después de que la citada
tuerca y la arandela están ensambladas con el fin de sujetar de
manera aflojada la citada arandela sobre la citada tuerca.
10. El conjunto del mecanismo de cierre de las
Reivindicaciones 3 y 8 caracterizado por el hecho de que el
citado cuerpo de la tuerca está internamente roscado de tal manera
que se puede enroscar sobre el elemento roscado externamente (45),
el citado cuerpo de la arandela incluye un elemento (108) formado
en la citada abertura para prevenir que la citada arandela (54)
gire cuando la citada tuerca (52) está siendo enroscada en el
citado elemento roscado (45).
11. El conjunto del mecanismo de cierre de la
Reivindicación 10 caracterizado por el hecho de que la
altura de las superficies del tipo de altiplanicie en una de las
citadas superficies de soporte de la arandela y la superficie de
soporte de la tuerca es mayor que la altura de las superficies del
tipo de altiplanicie de la otra citada superficie de soporte de la
arandela y la citada superficie de la tuerca.
12. El conjunto del mecanismo de cierre de la
Reivindicación 11 caracterizado por el hecho de que cuando
el citado cuerpo de la tuerca (62) está siendo enroscado sobre el
citado elemento (45), permanece un predeterminado espacio libre
entre los lados de las roscas que no trabajan, siendo la citada y
predeterminada distancia máxima a través de la cual las citadas
secciones de la pestaña (102) pueden inclinarse, mayores que el
citado espacio libre.
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