ES2248502T3

ES2248502T3 - Eje axial de dos piezas.

Info

Publication number: ES2248502T3
Application number: ES02388020T
Authority: ES
Inventors: Bryan Paul Prucher
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: DE60206229T2; DE60206229D1; US6698078B2; BR0202337A; ATE305102T1; KR100854783B1; JP4094879B2; KR20020096879A; US20020198075A1; US20030093888A1; EP1286087B1; JP2003011608A; EP1286087A1

Abstract

Eje axial (152, 162) para un montaje de diferencial (30), comprendiendo el eje axial (152): una estructura de eje (152, 160) que tiene una porción de acoplamiento (182) con una superficie de encaje (184, 188); una estructura de brida (162) desbastada en fino que tiene una abertura de montaje (230) con una superficie de contacto (234, 238), estando la abertura de montaje (230) dimensionada para recibir la porción de acoplamiento (182) de manera que la superficie de encaje (184, 188) y la superficie de contacto (234, 238) encajen entre sí para facilitar la transmisión de potencia rotatoria entre ellas; y una disposición (188, 234, 238, 244) para acoplar la estructura de eje (152) y la estructura de brida (162), caracterizado porque la estructura de eje (152) está conformada a partir de un material genéricamente tubular (170), siendo dicho material tubular una tubería soldada.

Description

Eje axial de dos piezas.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general al campo de los montajes de eje y más concretamente a un montaje de eje que tiene un eje axial de dos piezas, según se divulga en el documento FR 2149620A y que corresponde al preámbulo de las reivindicaciones 1, 21.

Antecedentes de la invención

Muchos vehículos a motor emplean sistemas de línea de dirección en los que la potencia rotatoria es distribuida por un diferencial a un par de ejes axiales. Típicamente, los ejes axiales incluyen una brida que está configurada para su encaje con una rueda, y un eje, que acopla la brida al diferencial. Los ejes axiales conocidos en la técnica están típicamente formados, al menos parcialmente, por una combinación de forjadura y maquinado en la que un único lingote de acero es conformado hasta adoptar la configuración general de un eje mediante forjadura en caliente y extrusión en frío. La forma acabada final es a continuación obtenida mediante una serie de operaciones de maquinado secundarias. Es sabido que la construcción de esta forma de ejes axiales presenta diversos inconvenientes.

Uno de dichos inconvenientes afecta al coste global del eje axial. Como se indicó anteriormente, el eje axial se forma inicialmente en una operación de forjadura para proporcionar el eje axial con una estructura de grano predeterminada. La forjadura, sin embargo, es un procedimiento relativamente caro que es típicamente incapaz de formar ejes axiales y otros componentes del automóvil totalmente acabados. Así mismo, diversas operaciones secundarias, como por ejemplo el enderezado, son a menudo necesarias antes del maquinado final del eje axial forjado. El maquinado final de un eje axial habitualmente conlleva diversas operaciones de torneado, diversas operaciones de taladrado, una operación de talla de engranajes o de escariado y, en la mayoría de los casos, una operación de tratamiento térmico de refuerzo. Como resultado del coste del capital de instalación, del herramental perecedero y del trabajo asociado con estas operaciones, es relativamente común que los costes del maquinado final sean más del doble del coste de la forjadura de los ejes axiales.

Otro inconveniente afecta al peso del eje axial acabado. Como se crea una operación de forjadura para formar inicialmente el eje axial a partir de un lingote de acero, el eje axial se forma con un eje sólido entre los extremos que en último término encajarán con la rueda del vehículo y con el diferencial del vehículo. A menudo, sin embargo, la resistencia que proporciona el eje sólido excede con mucho la necesaria y en si, resulta indeseable la masa adicional del eje sólido. La retirada de esta masa adicional, sin embargo, no es normalmente práctica debido a los costes asociados con otra operación adicional de maquinado y/o el impacto sobre otras áreas del eje axial. Suponiendo, por ejemplo, que pudiera emplearse una operación de taladrado para ahuecar el eje, sus costes serían probablemente prohibitivos y existirían dudas acerca de si el agujero conformado incidiría negativamente en determinadas partes del eje axial, como por ejemplo la porción terminal que se acopla al
diferencial.

De acuerdo con ello, se necesita en la técnica un eje axial mejorado que sea fabricado más fácilmente y con un peso menor que los ejes axiales forjados de manera convencional.

Sumario de la invención

En una forma de realización preferente, la presente invención proporciona un eje axial para un montaje de diferencial. El eje axial incluye una estructura de eje y una estructura de brida. La estructura de eje tiene una porción de acoplamiento con una superficie de encaje y la estructura de brida tiene una abertura de montaje con una superficie de contacto. La abertura de montaje está dimensionada para recibir la porción de acoplamiento para permitir que la superficie de encaje y la superficie de contacto encajen entre sí para facilitar la transmisión de potencia rotatoria entre ellas. En una forma de realización, un ajuste de interferencia, como por ejemplo un ajuste a presión o un ajuste en caliente, se emplea para fijar la porción de acoplamiento a la abertura de montaje y una soldadura por rayos láser se emplea para asegurar que las estructuras de eje y brida permanezcan firmemente sujetas entre sí. En otra forma de realización, la soldadura por rayos láser asegura tanto las estructuras de eje y brida entre sí así como facilita la transmisión del par motor entre
ellos.

Mediante la descripción detallada expuesta a continuación se pondrán de manifiesto áreas adicionales de aplicabilidad de la presente invención. Debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indicativos de la forma de realización preferente de la invención, pretenden ser únicamente ilustrativos y no están dirigidos a limitar el ámbito de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Las ventajas y características adicionales de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción subsecuente y de las reivindicaciones adjuntas, tomadas en combinación con los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un vehículo a motor construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención;

la Figura 2 es una vista en perspectiva recortada de una porción de un vehículo a motor de la Figura 1, que ilustra el eje trasero con mayor detalle;

la Figura 3 es una vista en sección de una porción del eje trasero ilustrado en la Figura 2;

la Figura 4 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de una porción del eje trasero, que ilustra el eje axial con mayor detalle;

la Figura 5 es una vista lateral abierta del eje axial;

la Figura 6 es una vista en sección parcial de un vehículo que tiene un montaje de eje axial construido de acuerdo con una forma de realización alternativa de la presente invención;

la Figura 7 es una vista lateral parcialmente abierta de una porción del montaje de eje axial de la Figura 6 que ilustra el eje axial con mayor detalle;

la Figura 7A es una vista en sección de tamaño ampliado de una porción de un montaje de eje axial similar al de la Figura 7 pero que ilustra el uso de unas soldaduras de proyección para acoplar la brida las estructuras de eje; y

la Figura 8 es una vista similar a la de la Figura 7, pero que ilustra el eje axial formado a partir de una pieza semielaborada tubular.

Descripción detallada de las formas de realización preferentes

Con referencia a la Figura 1 de los dibujos, un vehículo que tiene un montaje de diferencial que está construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención es genéricamente indicado mediante la referencia numeral 10. El vehículo 10 incluye una línea de dirección 12 susceptible de accionamiento mediante una conexión a un tren de potencia 14. El tren de potencia 14 incluye un motor 16 y una transmisión 18. La línea de dirección 12 incluye un eje motriz 20, un eje trasero 22 y una pluralidad de ruedas 24. El motor 16 está montado en una dirección en línea o longitudinal a lo largo del eje geométrico del vehículo 10 y su salida está selectivamente acoplada a través de un embrague convencional a la entrada de la transmisión 18 para transmitir potencia giratoria (esto es par motor) entre ellos. La entrada de la transmisión 18 está habitualmente alineada con la salida del motor 16 para su rotación alrededor de un eje geométrico rotatorio. La transmisión 18 incluye también una salida y una unidad de reducción de engranajes. La unidad de reducción de engranajes puede operarse para acoplar la entrada de la transmisión a la salida de la transmisión en una relación de velocidad de transmisión predeterminada. El eje motriz 20 está acoplado para su rotación con la salida de la transmisión 18. El par motor es transmitido a través del eje motriz 20 hasta el eje trasero 22 donde es selectivamente distribuido de una forma predeterminada a las ruedas traseras izquierda y derecha 24a y 24b, respectivamente.

Con referencia adicional a las Figuras 2 y 3, en ellas se muestra el eje trasero 22 incluyendo un montaje de diferencial 30, un montaje de eje axial izquierdo 32 y un montaje de eje axial derecho 34. El ensamblaje de eje 30 incluye una carcasa 40, una unidad de diferencial 42 y un montaje de eje de entrada 44. La carcasa 40 soporta la unidad de diferencial 42 para su rotación alrededor de un primer eje 46 y también soporta el ensamblaje de eje de entrada 44 para su rotación alrededor de un segundo eje 48 perpendicular al primer eje 46.

La carcasa 40 se constituye inicialmente en un procedimiento de fundición y a continuación es maquinada de acuerdo con lo requerido. La carcasa incluye un miembro de pared 50 que define una cavidad central 52 que tiene una abertura 54 para el eje izquierdo, una abertura 56 para el eje derecho y una abertura 58 para el eje de entrada.

La unidad de diferencial 42 está dispuesta dentro de la cavidad central 52 de la carcasa 40 e incluye una cubierta 70, un engranaje anular 72 que está fijado para su rotación con la cubierta 70, y un tren de engranajes 74 que está dispuesto dentro de la cubierta 70. El tren de engranajes 74 incluye un primero y un segundo engranajes laterales 82 y 86 y una pluralidad de piñones 88 de diferencial, los cuales se apoyan de manera que puedan girar sobre los ejes de piñón 90 que están montados en la cubierta 70. La cubierta 70 incluye un par de muñones 92 y 96 y una cavidad 98 de los engranajes. Un par de montajes de cojinete 102 y 106 se muestran soportando los muñones 92 y 96, respectivamente, para su rotación alrededor del primer eje 46. Los montajes de eje izquierdo y derecho 32 y 34 se extienden a través de las aberturas de eje izquierda y derecha 54 y 56, respectivamente, donde están acoplados para su rotación alrededor del primer eje 46 con el primer y segundo engranajes laterales 82 y 86, respectivamente. La cubierta 70 es operable para soportar la pluralidad de piñones 88 de diferencial para su rotación con la cavidad 98 de los engranajes alrededor de uno o más ejes perpendiculares al primer eje 46. El primer y segundo engranajes laterales 82 y 86 incluyen cada uno una pluralidad de dientes 108 que engranan con los dientes 110 que están conformados sobre los piñones 88 de diferencial.

El montaje de eje de entrada 44 se extiende a través de la abertura 58 del eje de entrada donde se apoya en la carcasa 40 para su rotación alrededor del segundo eje 48. El montaje 44 del eje de entrada incluye un eje de entrada 120, un piñón diferencial 122 que tiene una pluralidad de dientes 124 del piñón diferencial que engranan con los dientes 126 que están conformados sobre la corona dentada 72, y un par de montajes de cojinete 128 y 130 que cooperan con la carcasa 40 para soportar de manera que pueda rotar el eje de entrada 120. El montaje 44 del eje de entrada está acoplado para su rotación con el eje motriz 20 y es operable para transmitir el par motor a la unidad de diferencial 42. Más concretamente, el par motor recibido por el eje de entrada 120 es transmitido por los dientes 124 del piñón diferencial a los dientes 126 de la corona dentada 72 de forma que el par motor es distribuido a través de los piñones 88 de diferencial al primer y segundo engranajes laterales 82 y 86.

Dado que los montajes de eje axial izquierdo y derecho 32 y 34 son idénticos en su construcción y funcionamiento, solo se describirá con detalle el montaje de eje axial izquierdo 32. Elementos similares o correspondientes del montaje de eje axial derecho 34 se identifican con las mismas referencias numerales que las utilizadas para describir el montaje de eje axial izquierdo 32. El montaje de eje axial izquierdo 32 incluye un tubo 150 del eje que está fijado a la abertura 54 del eje izquierdo y un eje axial 152 que es soportado por un cojinete 154 para su rotación dentro del tubo axial 150 alrededor del primer eje 46. Como podrán apreciar los expertos en la materia, el montaje de eje axial izquierdo 32 se ilustra para constituirse como un diseño semiportante en el que el eje axial 152 soporta una porción del peso del vehículo 10.

Con referencia adicional a las Figuras 4 y 5, el eje axial 152 se muestra incluyendo una estructura de eje 160 y una estructura de brida 162. La estructura de eje 160 se muestra incluyendo una porción de cuerpo 170, una porción de cojinete de soporte 172, una porción de entrada 174 y una porción de acoplamiento 176. La porción de cuerpo 170 es genéricamente uniforme en su sección transversal y está acoplada en sus extremos opuestos a la porción de cojinete de soporte 172 y a la porción de entrada 174. La porción de cojinete de soporte 172 incluye una superficie de cojinete 180 que está dimensionada para encajar por encaje a presión con el anillo-guía de cojinete del cojinete 154 y en una forma de realización particular ilustrada, tiene un diámetro exterior que es genéricamente mayor que el de la porción de cuerpo 170. La porción de acoplamiento 176 está acoplada de manera fija al extremo opuesto de la porción de cojinete de soporte 172 y está configurada para acoplar la estructura de eje 160 a la estructura de brida 162. La porción de acoplamiento 176 incluye una porción delantera 182 que tiene una brida de apoyo 184, y una superficie de encaje 186. En el ejemplo ofrecido, la porción delantera incluye una pluralidad de dientes con resaltes, pero alternativamente puede estar conformada con cualquier otra configuración geométrica. La porción delantera 182 termina en la brida de apoyo 184. La brida de apoyo 184 se extiende en círculo alrededor de la porción de acoplamiento 176 y radialmente hacia fuera respecto de la superficie de encaje 186. La superficie de encaje 186 puede tener una configuración circular pero, preferentemente, tiene una configuración no circular con un diámetro o dimensión exterior genéricamente mayor que el diámetro de la superficie de cojinete 180. En la particular forma de realización ilustrada, la superficie de encaje 186 incluye una pluralidad de dientes en estría 188 separados en círculo a intervalos regulares que se analizarán más adelante con mayor detalle. Los expertos en la materia comprenderán a partir de la descripción subsecuente, sin embargo, que cualquier configuración geométrica apropiada puede sustituir los dientes en estría 188, incluyendo dientes en saliente, o incluso lisos, particularmente en el caso de embutido en caliente o construcción soldada.

La porción de entrada 174 se muestra incluyendo una porción estriada 190 de entrada y una ranura de bloqueo 192 y, en la particular forma de realización ilustrada, está ligeramente estrechada respecto de la porción de cuerpo 170. La porción estriada 190 de entrada incluye una pluralidad de dientes en estría 194 que están configurados para engranar con una pluralidad de dientes en estría 196 que están conformados en el primer engranaje lateral 82. El engranaje de los dientes en estría 194 y 196 facilita la transmisión de potencia rotatoria desde la unidad de diferencial 42 hasta la estructura de eje 160. La ranura de bloqueo 192 es una ranura anular que está conformada dentro del perímetro de la porción de entrada 174. La porción estriada 190 de entrada y un miembro de pared anular están en contacto con los lados opuestos de la ranura de bloqueo 192. La ranura de bloqueo 192 está dimensionada para recibir una abrazadera de bloqueo convencional en forma de C (no mostrada) que se emplea para acoplar la porción de entrada 174 al primer engranaje lateral 82 de forma bien conocida por los expertos en la materia.

En la particular forma de realización ilustrada, la estructura de eje 160 está conformada a partir de una pieza semielaborada tubular, hueca, que sustancialmente reduce el peso global del eje axial 152 en comparación con un eje axial sólido de construcción convencional. En una forma de realización actualmente preferente, un material tubular con una costura longitudinal soldada que tiene una estructura granular alargada se emplea para conformar la pieza semielaborada tubular. La pieza semielaborada tubular es inicialmente sometida a reducción rotativa y/o forjada circularmente sobre un mandril (no mostrado) para preconformar la porción de acoplamiento 176, la porción de entrada 174 y la superficie de cojinete 180, así como para cerrar la cavidad central hueca de un área próxima a la porción de entrada 174 para impedir que los fluidos fluyan a través del eje axial 152. Operaciones adicionales, como por ejemplo conformación de perfiles con rodillos, torneado y/o rectificado, se emplean para conformar definitivamente o casi definitivamente las porciones de la estructura de eje 160. Por ejemplo, características tales como la porción estriada 190 de entrada, los dientes en estrías 168 de la superficie de encaje 186, los resaltes 182a de la porción delantera 182, y la brida de apoyo 184 son conformados en una operación de conformación de perfiles con rodillos. La ranura de bloqueo 192 está así conformada en una operación de formación de perfiles con rodillos para a continuación llevar a cabo un maquinado de remate en una operación de torneado. La superficie de cojinete 180 es casi completamente conformada en una operación de formación de perfiles con rodillos para efectuar el acabado en una operación apropiada de maquinado, como por ejemplo amolado, después de que la porción estriada 190 de entrada, los dientes en estría 188 y la superficie de cojinete 180 han sido adecuadamente termotratadas, por ejemplo mediante endurecimiento por inducción.

La estructura de brida 162 es una placa anular de una sola pieza que tiene una porción 200 de montaje a la rueda y un cubo central 202. La porción 200 de montaje a la rueda incluye una cara de apoyo genéricamente plana 210, la cual está configurada para apoyarse en una rueda asociada de las ruedas 24, y una pluralidad de aberturas de forma cilíndrica 212 separadas en círculo a intervalos regulares para el montaje de unos espárragos para la rueda que se extienden a través de la porción 200 de montaje a la rueda sobre un eje perpendicular a la cara de apoyo 210. Cada abertura 212 de montaje de los espárragos para la rueda está dimensionada para encajar mediante encaje a presión con un espárrago 216 para la rueda, convencional, que tiene una cabeza 218 y una porción roscada 220. La cabeza 218 del espárrago 216 para la rueda se apoya en un lateral 222 de la porción 200 de montaje a la rueda opuesto a la cara de apoyo 210 y la porción roscada 220, que está configurada para encajar por rosca con una tuerca de taco convencional (no mostrada), se extiende hacia fuera desde la cara de apoyo 210.

El cubo central 202 incluye una abertura de montaje 230 que está también dispuesta en perpendicular a la cara de apoyo 210. La abertura de montaje 230 incluye un reborde anular 232 y una superficie de contacto 234. La superficie de contacto 234 está configurada para encajar con la superficie de encaje 186 de la porción de acoplamiento 172 de manera que facilite la transmisión de potencia rotatoria entre ellas. En el ejemplo ofrecido, una pluralidad de aberturas 238 en forma de estrías están conformadas en el interior del perímetro de la abertura de montaje 230. Adicionalmente, la abertura de montaje 230 está dimensionada para recibir la porción de acoplamiento 176 por encaje a presión. El reborde anular 232 se apoya en la brida de apoyo 184 y de esta forma coopera con la brida de apoyo 184 para permitir que la estructura de brida 162 se sitúe sobre la estructura de eje 160 en una posición predeterminada.

También en el ejemplo ofrecido, el cubo central 202 está ligeramente alargado a lo largo del eje geométrico de la abertura de montaje 230 para incrementar la robustez de la interconexión entre la estructura de eje 160 y la estructura de brida 162. En este sentido, el cubo central 202 incluye una abertura de montaje secundaria 240 que tiene una superficie de contacto secundaria 242 que encaja con la superficie exterior 244 de la porción delantera 182 para permitir la transmisión de potencia rotatoria entre ellas. En consonancia con ello, la abertura de montaje secundaria 240 está dimensionada para recibir al menos una porción de la porción delantera 182 y en cuanto tal, incluye una pluralidad de aristas en resalte 240a que están configuradas para engranar con las aristas en resalte 182a de una porción delantera 182. Como en la conexión entre la superficie de encaje 186 y la superficie de contacto 234, un encaje de interferencia, como por ejemplo un encaje a presión o un embutido en caliente, se emplea preferentemente para fijar la superficie de contacto secundaria 242 a la superficie exterior 244 de la porción delantera 182. Como apreciarán los expertos en la materia, puede emplearse, adicional o alternativamente, una segunda soldadura 250 para acoplar de manera fija la porción delantera 182 al cubo central 202.

Ventajosamente, la porción delantera 182 está dimensionada para no permitir que la estructura de eje 16 se deslice completamente a través de la estructura de brida 162. Esta construcción asegura que la estructura de brida 162 permanezca acoplada a la estructura de eje 160 e incluso en situaciones en las que el (los) medio(s) de acoplamiento (esto es, el (los) encaje(s) de interferencia y/o soldadura por rayos láser) que fijan estos componentes entre sí haya(n) fallado.

La estructura de brida 162 está preferentemente conformada por entero en una operación de perfilado preciso en pieza semiacabada. En una forma de realización actualmente preferente, el material a partir del cual se constituye la estructura de brida 162 es una chapa o un material en bruto plano que ha sido procesado en una operación de perfilado por rodillos para alargar la estructura de grano en una dirección predeterminada. Como comprenderán los expertos en la materia, el proceso de obtención de una pieza semielaborada precisa es un procedimiento de cizallado en el cual una pieza de trabajo firmemente sujeta es forzada a través de una abertura de troquel para producir piezas de trabajo precisas con un perfecto acabado y bordes relativamente rectos. Sin embargo, los expertos en la materia comprenderán que también pueden emplearse operaciones alternativas y/o adicionales de conformación y/o maquinado para conformar la estructura de brida 162. Por ejemplo, la estructura de brida 162 puede inicialmente ser conformada en una operación de estampado con una abertura de montaje 230 infradimensionada y posteriormente ser procesada mediante una operación secundaria, como por ejemplo una operación de escariado, para terminar la abertura de montaje 230.

Con la estructura de eje 160 y la estructura de brida 162 inicialmente conformadas del modo anteriormente descrito, son a continuación montadas de forma que la porción de acoplamiento 176 pueda encajarse en la abertura de montaje 230. La estructura de brida 162 se apoya contra la porción de acoplamiento 176 de forma que el reborde anular 232 se apoye en la brida de apoyo 184. La estructura de eje 160 y la estructura de brida 162 son a continuación soldadas por rayos láser para asegurar que permanezcan acopladas de manera fija entre sí. En el ejemplo ofrecido, las superficies de encaje y contacto 186 y 234 están configuradas para transmitir potencia rotatoria entre la estructura de eje 160 y la estructura de brida 162. En este sentido, es actualmente preferente que un ajuste de interferencia, como por ejemplo un ajuste a presión con embutido en caliente, se emplee para acoplar de manera fija la estructura de eje 160 y la estructura de brida 162 y que la soldadura 250 por rayos láser no sirva como medio primario para transferir potencia rotatoria entre la estructura de eje 160 y la estructura de brida 162. En sí, la soldadura 250 por rayos láser puede dimensionarse con una forma relativamente pequeña para reducir al mínimo la cantidad de calor que se suministra a la estructura de eje 160 y a la estructura de brida 162 cuando están siendo conformadas. Los expertos en la materia comprenderán, sin embargo, que el acoplamiento de la estructura de eje 160 y de la estructura de brida 162 puede efectuarse de un modo algo diferente. Por ejemplo, puede emplearse únicamente un ajuste de interferencia para acoplar de manera fija las estructuras de eje y brida 160 y 162 para transmitir potencia rotatoria entre ellas. En otro ejemplo, puede emplearse únicamente la soldadura por rayos láser para acoplar y fijar las estructuras de eje y brida 160 y 162 y transmitir potencia rotatoria entre ellas.

Aunque los ejes axiales de la presente invención han sido descritos hasta ahora con referencia a un montaje de ejes semiportantes, los expertos en la materia apreciarán que la presente invención, en sus aspectos más amplios, puede construirse de manera diferente. Por ejemplo, los ejes axiales de la presente invención pueden incorporarse en un eje sometido solo a esfuerzos de torsión como se ilustra en las Figuras 6 y 7. De acuerdo con dichas ilustraciones, el montaje de eje axial 300 se muestra en asociación con un montaje de eje 302 y una rueda 304. El montaje de eje 302 incluye una carcasa 306 con un par de cubos huecos 308 (solo se muestra uno) que se extienden hacia fuera. La carcasa 306 es, por otro lado, similar a la carcasa 40 anteriormente analizada. Un par de cojinetes 310 están dispuestos entre cada cubo 308 y una rueda asociada 304 y soportan operativamente la rueda 304 para su rotación sobre el cubo 308. Cada uno de los montajes 300 de eje axial incluye un eje axial 320 que tiene una estructura de eje 322 y una estructura de brida 324. La estructura de eje 322 se muestra extendiéndose a través de la cavidad hueca 326 del cubo 308 y se acopla a una unidad de diferencial (no mostrada) que es similar en cuanto a construcción y funcionamiento a la unidad de diferencial 42 anteriormente descrita. La estructura de brida 324 está acoplada a la rueda 304 y coopera con la estructura de eje 322 para transmitir el par motor desde el diferencial a la rueda. Como podrán apreciar los expertos en la materia, el montaje 300 de eje axial se ilustra como un diseño de eje sometido solo a esfuerzos de torsión, en el que el eje axial 320 acciona la rueda 304 pero no sujeta la rueda 304 o sostiene el peso del vehículo.

En términos generales, el eje axial 320 es similar al eje axial 152 con una ligera simplificación en el sentido de que no se necesita que se constituya una superficie de cojinete sobre la estructura de eje 322. De acuerdo con ello, la estructura de eje 322 incluye una porción de cuerpo 170', una porción de entrada 174', una porción de acoplamiento 176', las cuales son sustancialmente similares en su construcción a la porción de cuerpo 170, a la porción de entrada 174 y a la porción de acoplamiento 176, respectivamente, del eje axial 152 anteriormente descrito. En cuanto tal, no se analizará la estructura de eje 322 con detalle al margen de destacar que la porción de acoplamiento 176' incluye una superficie de encaje 186' y una superficie de encaje secundaria 244', ambas con una configuración preferentemente no circular. En la particular forma de realización ilustrada, la superficie de encaje 186 incluye una pluralidad de dientes en arista circularmente separados a intervalos regulares 188' y la superficie de encaje secundaria 244' incluye una pluralidad de aristas en resalte 182a' que se analizarán, ambas, con mayor detalle más adelante. Los expertos en la materia comprenderán a partir de la descripción que sigue, sin embargo, que cualquier configuración geométrica apropiada puede sustituir los dientes en arista 188' y los dientes en relieve 182' o que estas interconexiones pueden ser cilíndricas. Los expertos en la materia comprenderán fácilmente que el eje axial 320 puede conformarse a partir de un lingote sólido como se muestra en la Figura 7, o puede conformarse a partir de un tubo hueco 330, como se observa en la Figura 8.

Con referencia de nuevo a las Figuras 6 y 7, la estructura de brida 324 se ilustra como similar a la estructura de brida 162, en el sentido de que es también una placa anular de una pieza que se constituye preferentemente en una operación de desbaste en fino. La estructura de brida 324 incluye una porción 200' de montaje a la rueda y un cubo central 202'. La porción 200' de montaje a la rueda incluye una cara de apoyo genéricamente plana 210', la cual está configurada para apoyarse en una de las ruedas asociadas 304, y una pluralidad de aberturas de forma cilíndrica 216' separadas en círculo a intervalos regulares para el montaje de unos espárragos para la rueda, aberturas que se extienden a través de la porción 200' de montaje a la rueda sobre un eje perpendicular a la cara de apoyo 210' y que están dimensionadas para recibir la porción roscada 334 de un espárrago convencional 336 para la rueda. Una tuerca 338 está encajada por rosca en la porción roscada 334 y genera una fuerza de sujeción que fija la estructura de brida 324 a la rueda 304.

El cubo central 202' incluye una abertura de montaje 230' que está dispuesta en perpendicular a la cara de apoyo 210' y que incluye una superficie de contacto 234', así como una abertura de montaje secundaria 240' que tiene una superficie de contacto secundaria 242'. La superficie de contacto 234' está configurada para encajar con la superficie de encaje 186' de la porción de acoplamiento 176' de una manera que facilite la transmisión de potencia rotatoria entre ellas. En el ejemplo ofrecido, unas aberturas estriadas 238' están conformadas dentro del perímetro de la abertura de montaje 230'. Así mismo, en el ejemplo ofrecido, la superficie de contacto secundaria 242' incluye una pluralidad de miembros en saliente 240a' que están configurados para encajar de modo coincidente con los miembros en resalte 182a' conformados dentro de la superficie de encaje secundaria 244'. Como en la forma de realización anteriormente descrita, la abertura de montaje 230' y la abertura de montaje secundario 240' están preferentemente dimensionadas de forma que la superficie de encaje 186' y la superficie de contacto 234' así como la superficie de encaje secundaria 234' y la superficie de contacto secundaria 244', estén acoplados de manera fija con un ajuste de interferencia. Una o más soldaduras 250' por rayos láser pueden adicional o alternativamente emplearse para fijar la estructura de eje 322 y la estructura de brida 324 entre sí. Con referencia a la Figura 7A, una pluralidad de proyecciones 350 están alternativamente conformadas sobre una superficie de contacto de la superficie de contacto 234' y sobre la superficie de contacto secundaria 242'. Las proyecciones 350 facilitan una operación de soldadura de resistencia a través de salientes de las piezas a unir que acopla de manera fija la porción delantera 182' a la estructura de brida 324.

Con la estructura de eje 322 y la estructura de brida 324 conformadas del modo anteriormente descrito, a continuación son montados de forma que la porción de acoplamiento 176' sea encajada en la abertura de montaje 230'. La estructura de eje 322 y la estructura de brida 324 son a continuación soldadas por rayos láser para asegurar que permanezcan acopladas entre sí de manera fija. Como se expuso anteriormente, sin embargo, la superficie de encaje 186' y la superficie de contacto 234' están preferentemente configuradas para transmitir potencia rotatoria entre la estructura de eje 322 y la estructura de brida 324. De acuerdo con ello, la soldadura 250' por rayos láser no necesita utilizarse como medio significativo para transferir potencia rotatoria entre la estructura de eje 322 y la estructura de brida 324.

Aunque la invención ha sido descrita dentro de esta memoria descriptiva y ha sido ilustrada en los dibujos con referencia a una forma de realización preferente, los expertos en la materia comprenderán que existen diversas modificaciones que pueden llevarse a cabo y que elementos equivalentes pueden sustituir los elementos de aquella sin apartarse del ámbito de la invención según se define en las reivindicaciones. Así mismo, muchas modificaciones pueden efectuarse para adaptar una particular situación o material a las enseñanzas de la invención sin apartarse del ámbito esencial de la misma. Por consiguiente, se pretende que la invención no quede limitada a la forma de realización particular ilustrada por los dibujos y descrita en la memoria como el modo mejor actualmente contemplado de llevar a cabo la presente invención, sino que la invención incluirá cualesquiera formas de realización que caigan dentro de la descripción precedente y de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Eje axial (152,162) para un montaje de diferencial (30), comprendiendo el eje axial (152):

: una estructura de eje (152,160) que tiene una porción de acoplamiento (182) con una superficie de encaje (184,188);

: una estructura de brida (162) desbastada en fino que tiene una abertura de montaje (230) con una superficie de contacto (234,238), estando la abertura de montaje (230) dimensionada para recibir la porción de acoplamiento (182) de manera que la superficie de encaje (184,188) y la superficie de contacto (234,238) encajen entre sí para facilitar la transmisión de potencia rotatoria entre ellas; y

: una disposición (188,234,238,244) para acoplar la estructura de eje (152) y la estructura de brida (162),

caracterizado porque la estructura de eje (152) está conformada a partir de un material genéricamente tubular (170), siendo dicho material tubular una tubería soldada.

2. Eje axial de la reivindicación 1 en el que al menos una porción de la estructura de eje está conformada en una operación de reducción rotativa.

3. Eje axial de la reivindicación 1, en el que la estructura de eje está conformada a partir de un primer material y la estructura de brida está conformada a partir de un segundo material que es diferente del primer material.

4. Eje axial de la reivindicación 1, en el que la superficie de encaje tiene una configuración no circular que está configurada para encajar de manera coincidente con la superficie de contacto.

5. Eje axial de la reivindicación 4, en el que una de entre las superficies de encaje y contacto incluye una pluralidad de dientes estriados para encajar con una pluralidad de aberturas estriadas conformadas en la otra de las superficies de encaje y contacto.

6. Eje axial de la reivindicación 5, en el que una pluralidad de dientes estriados está conformada sobre la estructura de eje en una operación de conformación de perfiles con rodillos.

7. Eje axial de la reivindicación 1, en el que el medio de acoplamiento incluye al menos una soldadura por rayos láser.

8. Eje axial de la reivindicación 1, en el que el medio de acoplamiento incluye al menos una soldadura de resistencia a través de salientes de las piezas a unir para acoplar de manera fija la estructura de eje y la estructura de brida.

9. Eje axial de la reivindicación 1, en el que el medio de acoplamiento incluye un ajuste de interferencia entre el ajuste de encaje y la superficie de contacto.

10. Eje axial de la reivindicación 1, en el que la estructura de eje incluye un medio estriado de entrada que está adaptado para encajar de manera coincidente con una abertura estriada conformada en un engranaje lateral del montaje de diferencial.

11. Eje axial de la reivindicación 1, en el que la porción de acoplamiento incluye adicionalmente una porción delantera que está al menos parcialmente dispuesta dentro de una abertura de montaje secundaria conformada dentro de la estructura de brida.

12. Eje axial de la reivindicación 11, en el que la porción delantera tiene un diámetro que es mayor que un diámetro de la porción de montaje.

13. Eje axial de la reivindicación 11, en el que el medio de acoplamiento incluye al menos una soldadura por rayos láser para acoplar de manera fija la porción delantera a la estructura de brida.

14. Eje axial de la reivindicación 11, en el que el medio de acoplamiento incluye al menos una soldadura de resistencia a través del saliente de las piezas a unir para acoplar de manera fija la porción delantera y la estructura de brida.

15. Eje axial de la reivindicación 11, en el que el medio de acoplamiento incluye un ajuste de interferencia de la porción delantera y la abertura de montaje secundaria.

16. Eje axial de la reivindicación 11, en el que la porción delantera incluye una superficie de encaje secundaria y la abertura de montaje secundaria tiene una superficie de montaje secundaria, teniendo la superficie de encaje secundaria una configuración no circular que está configurada para encajar de manera coincidente con la superficie de contacto secundaria.

17. Eje axial de la reivindicación 16, en el que una de las superficies de encaje secundaria y de contacto secundaria incluye una pluralidad de dientes en arista para encajar una pluralidad de aberturas en arista conformadas en la otra de las superficies de encaje secundaria y de contacto secundaria.

18. Eje axial de la reivindicación 17, en el que la pluralidad de dientes estriados está conformada sobre la porción delantera en una operación de formación de perfiles con rodillos.

19. Eje axial de la reivindicación 1, en el que la estructura de brida está conformada a partir de un material de chapa que ha sido procesado en una operación de perfilado con rodillos.

20. Eje axial de la reivindicación 1, en el que la estructura de eje comprende adicionalmente una superficie de cojinete que está adaptada para encajar mediante un ajuste a presión con un anillo-guía de un cojinete.

21. Montaje de eje (30) que comprende:

: una carcasa (40) del eje;

: un montaje de diferencial (72,122,124,126) dispuesto dentro de y apoyado, para que pueda rotar con ella, en la carcasa (40) del eje, recibiendo operativamente el montaje de diferencial (72,122,124,136) una entrada de par motor y distribuyendo la entrada de par motor a un par de engranajes de salida (72); y

: un par de ejes axiales (152), incluyendo cada eje (152) una estructura de eje (152) y una estructura de brida (162), teniendo la estructura de eje (152) una porción de acoplamiento (176) con una superficie de encaje (182,188,244), estando la estructura de brida (162) al menos parcialmente conformada en una operación de desbaste en fino y teniendo una abertura de montaje (230) con una superficie de contacto (234,238), estando la abertura de montaje (230) dimensionada para recibir la porción de acoplamiento (176) de forma que la superficie de encaje y la superficie de contacto encajen entre sí para facilitar la transmisión de potencia rotatoria entre ellas, en el que la estructura de eje (152) y la estructura de brida (162) están sujetas de manera fija entre sí,

22. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que la estructura de eje está conformada a partir de un primer material y la estructura de brida está conformada a partir de un segundo material diferente del primer material.

23. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que al menos una porción de la estructura de eje está conformada en una operación de reducción rotativa.

24. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que la superficie de encaje tiene una configuración no circular que está configurada para encajar de manera coincidente con la superficie de contacto.

25. Montaje de eje de la reivindicación 24, en el que una de las superficies de encaje y contacto incluyen una pluralidad de dientes estriados para encajar con una pluralidad de aberturas estriadas conformadas en la otra de las superficies de encaje y contac-
to.

26. Montaje de eje de la reivindicación 25, en el que la pluralidad de dientes estriados está conformada sobre la estructura del eje en una operación de formación de perfiles con rodillos.

27. Montaje de eje de la reivindicación 25, en el que al menos una soldadura por rayos láser se emplea para acoplar de manera fija la estructura de brida y la estructura de eje.

28. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que el medio de acoplamiento incluye al menos una soldadura de resistencia a través de salientes de las piezas a unir para acoplar de manera fija la estructura de eje y la estructura de brida.

29. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que se emplea un ajuste de interferencia entre la superficie de encaje y la superficie de contacto para acoplar de manera fija la estructura de brida y la estructura de eje.

30. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que cada una de las estructuras de eje incluye un medio estriado de entrada que está configurado para encajar de manera coincidente con una abertura estriada conformada en uno de los engranajes de salida del montaje de diferencial.

31. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que la porción de acoplamiento incluye adicionalmente una porción delantera que está al menos parcialmente dispuesta dentro de una abertura de montaje secundaria conformada dentro de la estructura de brida.

32. Montaje de eje de la reivindicación 31, en el que la porción delantera tiene un diámetro que es mayor que el diámetro de la abertura de montaje.

33. Montaje de eje de la reivindicación 31, en el que al menos una soldadura por rayos láser se emplea para acoplar de manera fija la porción delantera de la porción de brida.

34. Montaje de eje de la reivindicación 31, en el que un ajuste de interferencia entre la porción delantera y la abertura de montaje secundaria se emplea para acoplar de manera fija la porción delantera a la estructura de brida.

35. Montaje de eje de la reivindicación 31, en el que la porción delantera incluye una superficie de encaje secundaria y la abertura de montaje secundaria tiene una superficie de contacto secundaria, teniendo la superficie de encaje secundaria una configuración no circular que esta configurada para encajar de manera coincidente con la superficie de contacto secundaria.

36. Montaje de eje de la reivindicación 35, en el que una de las superficies de encaje secundaria y de contacto secundaria incluye una pluralidad de dientes estriados para encajar con una pluralidad de aberturas estriadas conformadas en la otra de las superficies de encaje secundaria y de contacto secundaria.

37. Montaje de eje de la reivindicación 36, en el que la pluralidad de dientes estriados está conformada sobre la porción delantera en una operación de formación de perfiles con rodillos.

38. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que la estructura de brida está conformada a partir de un material de chapa que ha sido procesado en una operación de formación de perfiles con rodillos.

39. Montaje de eje de la reivindicación 21, en el que la estructura de eje comprende adicionalmente una superficie de cojinete que está adaptada para encajar mediante ajuste a presión con un anillo-guía de un cojinete.