ES2253440T3 - Cojinete de collar soldado, procedimiento para la fabricacion de cojinetes con collar soldados y dispositivo para la realizacion del procedimiento. - Google Patents
Cojinete de collar soldado, procedimiento para la fabricacion de cojinetes con collar soldados y dispositivo para la realizacion del procedimiento.Info
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Abstract
Cojinete (1) con collar con un semi-cojinete (2) y al menos una arandela (3) de empuje, en el que la al menos una arandela (3) de empuje está fijada a una superficie (12) externa de revestimiento periférica del semi-cojinete (2) y a un punto (10) de unión que está dispuesto entre la superficie (12) externa de revestimiento periférica del semi-cojinete (2) y un segmento (13) interno de superficie de revestimiento periférica de la arandela (3) de empuje, la al menos una arandela (3) de empuje está soldada al semi-cojinete (2) de manera permanente durante el funcionamiento, caracterizado porque la costura (8, 8¿) de la soldadura discurre en la dirección axial únicamente por una zona parcial del punto (10) de unión y , sin tratamiento posterior, el ángulo á entre la al menos una arandela (3) de empuje y la superficie (12) exterior de revestimiento periférica del semi-cojinete 2 adquiere un valor de 90º ñ 50¿ (minutos).
Description
Cojinete con collar soldado, procedimiento para
la fabricación de cojinetes con collar soldados y dispositivo para
la realización del procedimiento.
La invención se refiere a un cojinete con collar
con un semi-cojinete y al menos una arandela de
empuje, estando fijada la al menos una arandela de empuje a una
superficie externa de revestimiento periférica del
semi-cojinete.
Además, la invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de un cojinete con collar con un
semi-cojinete y al menos una arandela de empuje,
estando fijada la al menos una arandela de empuje a una superficie
externa de revestimiento periférica del
semi-cojinete.
Además, la invención se refiere a un dispositivo
tensor, especialmente a un dispositivo tensor para realizar el
citado procedimiento de fabricación.
En el alcance de la presente invención se utiliza
el concepto "cojinete con collar" como concepto genérico para
semi-cojinetes con collar y casquillos, de manera
que el semi-cojinete puede entenderse tanto como un
semi-cojinete, así como también como casquillo
cilíndrico o tubular, estando configurada la arandela de empuje, en
función del semi-cojinete, en forma de anillo o de
segmento anular. Si la arandela de empuje está configurada en forma
de un anillo, normalmente se presenta un anillo cerrado o un anillo
casi cerrado con una unión.
Este tipo de cojinetes con collar se utiliza para
numerosos casos de aplicación, especialmente para la colocación de
ejes con grandes cargas, de giro rápido y que han de disponerse sin
rozamiento, tales como ejes de cigüeñal y/o ejes de bielas de un
motor de combustión interna. En este caso, estos cojinetes con
collar disponen de un semi-cojinete y al menos una
arandela de empuje que está fijada en el borde izquierdo y/o el
borde derecho de la superficie externa de revestimiento periférica
del semi-cojinete.
El semi-cojinete sirve para
absorber fuerzas de cojinete radiales que se introducen a través del
eje que gira en el semi-cojinete, mientras que la al
menos una arandela de empuje sirve para absorber fuerzas axiales. Si
han de absorberse fuerzas axiales en los dos sentidos de eje, deben
preverse dos arandelas de empuje dado que en cada caso sólo una
arandela de empuje está en condiciones de absorber las fuerzas
dirigidas a su forro de metal antifricción. En este caso han de
preverse gualderas en el eje sobre las que el eje se apoya en la al
menos una arandela de empuje.
Debido a los acodamientos del eje del cigüeñal,
los cojinetes para la colocación del árbol del cigüeñal en el cárter
del cigüeñal normalmente están divididos, pudiendo utilizarse
básicamente también cojinetes cerrados y ejes de cigüeñal
desmontables.
Los cojinetes con collar utilizados normalmente
para la colocación axial y radial de un eje de cigüeñal están hechos
de un semi-cojinete en forma de semicírculo y al
menos una arandela de empuje correspondiente a éste que está fijada
en la superficie externa de revestimiento periférica en el lado
frontal del semi-cojinete para absorber las fuerzas
axiales del cojinete. Dos cojinetes con collar de este tipo dan
lugar a un cojinete del eje del cigüeñal. Éstos se alojan en un
orificio del cojinete dispuesto en el cárter del cigüeñal que
también está configurado dividido y, en cada caso, en forma
semicircular.
A este respecto, se aloja en cada caso un
semi-cojinete semicircular en una escotadura
semicircular correspondiente a éste en el denominado "asiento del
cojinete" o en la "cubierta de cojinete", debiendo preverse
adicionalmente al menos otra escotadura para el alojamiento y la
fijación de la al menos una arandela de empuje.
La exigencia de prever escotaduras para el
alojamiento de arandelas de empuje se deriva del hecho de que las
arandelas de empuje normalmente sólo están unidas de forma suelta o
no permanente con el semi-cojinete, o se utilizan
cojinetes con collar de varias partes en los que el
semi-cojinete y al menos una arandela de empuje se
montan por separado en el cárter del cigüeñal.
En contraposición a los cojinetes con collar
realizados de dos partes para la colocación de un árbol de cigüeñal,
para la colocación de árboles de levas en motores de combustión
interna normalmente se utilizan cojinetes con collar configurados
de una pieza. Estos cojinetes con collar presentan un casquillo
tubular en cuyo lado frontal está dispuesta una arandela de empuje.
En principio, los cojinetes con collar sólo disponen de una
arandela de empuje dado que ésta debe introducirse a presión en el
orificio del cojinete que la aloja y, por tanto, deben disponer de
un lado accesible no dotado de arandela de empuje que permita un
proceso de unión de este tipo. Para configurar un cojinete que
pueda absorber fuerzas axiales en ambas sentidos del árbol de levas
se prevén normalmente dos casquillos para cada cojinete,
introduciéndose a presión un casquillo en el orificio del cojinete
desde la izquierda y un casquillo desde la derecha.
En el documento DE-OS 25 28 576
se da a conocer un cojinete con collar que presenta un
semi-cojinete semicircular y una arandela de empuje
unida con este semi-cojinete. En este caso tanto el
semi-cojinete semicircular, como también la
arandela de empuje están formados por un cuerpo de soporte y un
revestimiento aplicado sobre el cuerpo de soporte. El cuerpo de
soporte del semi-cojinete está unido con el cuerpo
de soporte de la arandela de empuje mediante soldaduras por puntos
en puntos delimitados localmente.
Preferiblemente, uno de los cuerpos de soporte
presenta lengüetas dirigidas radialmente que forman los puntos
delimitados localmente para la unión por soldadura entre los cuerpos
de soporte. En este caso, las lengüetas se encuentran normalmente
en el cuerpo de soporte de la arandela de empuje y en el cuerpo de
soporte del semi-cojinete están previstas hendiduras
para alojar una de las lengüetas en cada caso.
Mediante la soldadura de las lengüetas
introducidas en las hendiduras en el lado frontal del
semi-cojinete se forma una unión rígida. Esta unión
tiene principalmente el objetivo de posibilitar un montaje sencillo,
preferiblemente mecánico, mientras que una unión por soldadura de
este tipo no sirve para garantizar durante el funcionamiento del
motor de combustión interna una unión estable entre el
semi-cojinete y la arandela de empuje.
Dado que la unión está limitada a puntos
localmente delimitados, allí actúan durante el funcionamiento
grandes fuerzas que también pueden conducir a la rotura de los
puntos de soldadura. Esta circunstancia ha de tenerse en cuenta
nuevamente durante la construcción del cárter del cigüeñal dado que
las escotaduras para el alojamiento de las arandelas de empuje han
de preverse en los asientos de cojinete. Si debiera producirse
entonces un agotamiento de la unión por soldadura durante el
funcionamiento, la escotadura, en lugar de la unión por soldadura,
pueden asumir la colocación y fijación de las arandelas de empuje en
el cárter del cigüeñal.
El documento DE 34 25 180 A1 da a conocer un
cojinete con collar muy similar a este cojinete con collar, en el
que el semi-cojinete también está soldado con las
arandelas de empuje.
Las arandelas de empuje denominadas "mitades de
anillo rebordeadas" se unen con el semi-cojinete
mediante soldadura por protuberancias o soldadura por descarga de
condensador. En este caso, las mitades de anillo rebordeadas están
fabricadas de tal manera que el radio de su contorno interior
corresponde en una zona central al radio del contorno exterior del
semi-cojinete. A la derecha e izquierda de esta zona
central que sirve como zona de fijación de la disposición de la
unión por soldadura se unen zonas laterales en las que el contorno
interior de las mitades de anillo rebordeadas tiene un radio mayor
que el radio del contorno exterior del
semi-cojinete.
Preferiblemente, las mitades de anillo presentan
resaltes para realizar la soldadura por protuberancias y el
semi-cojinete presenta áreas de asiento sinterizadas
para alojar y soldar mitades de anillo rebordeadas.
El cojinete con collar terminado dispone de un
semi-cojinete en el que las mitades de anillo están
unidas mediante soldadura por puntos con la superficie frontal del
semi-cojinete. No obstante, se ha puesto de
manifiesto que durante el funcionamiento del motor de combustión
interna las arandelas de empuje pueden soltare como consecuencia de
las fuerzas axiales introducidas a través del árbol de cigüeñal. Sin
embargo, esto se acepta dado que el problema en que se basaba este
cojinete con collar consistía en crear un
semi-cojinete en el que la unión entre éste y las
bridas de reborde fuera suficientemente resistente para posibilitar
un montaje mecánico (véase el documento DE 34 25 180 A1, página 5,
línea 10 y siguientes).
Tal como en el caso de los cojinetes con collar
del documento de publicación citado en primer lugar, también aquí
deben preverse escotaduras para alojar las arandelas de empuje en
los asientos de cojinete del cárter del cigüeñal. Esto requiere una
construcción laboriosa y una costosa fabricación del cárter del
cigüeñal. Además, los cojinetes con collar soldados según el estado
de la técnica deben tratarse posteriormente dado que en éstos las
arandelas de empuje no están dispuestas perpendiculares al
semi-cojinete como consecuencia de una distorsión
térmica debida al proceso de soldadura.
Las arandelas de empuje dispuestas ligeramente
inclinadas tienen como con secuencia que la superficie de
deslizamiento que se encuentra sobre ellas para alojar las fuerzas
axiales del cojinete y para soportar el árbol del cigüeñal mediante
las gualderas del cigüeñal tampoco estén dispuestas perpendiculares
al eje del cigüeñal, sino inclinadas respecto a éste. Por ello, las
arandelas de empuje no se cargan de modo uniforme en toda su
superficie de deslizamiento, sino sólo parcialmente, lo cual puede
conducir a una sobrecarga con la consecuencia de una remoción de
material y el destrozo del cojinete, pero también podría conducir a
una rotura de la oscilación de la arandela de empuje.
Además de los cojinetes con collar soldados según
el estado de la técnica en los que la unión por soldadura no
representa por regla general una unión por soldadura permanente sino
únicamente una unión por soldadura que facilita el montaje, también
se ofrecen cojinetes con collar montados. En el documento DE 199 24
854 C1 se da a conocer un cojinete con collar montado de este tipo.
En el caso de este cojinete con collar, los
semi-cojinetes semicirculares presentan escotaduras
de sujeción en la zona de una sección axial del borde de la pieza
radial del cojinete.
En estas escotaduras de sujeción se introducen
las lengüetas de sujeción que se adentran dispuestas junto a la
arandela de empuje, que se denomina "pieza axial del cojinete".
Al menos una de las escotaduras de sujeción está configurada abierta
en el borde y dispone de un nervio de unión que puede doblarse y
limita axialmente la escotadura, el cual tras introducir la arandela
de empuje en el semi-cojinete se dobla alrededor y
realiza un destalonado de la lengüeta de sujeción y, con ello, fija
la arandela de empuje al semi-cojinete. No obstante,
este tipo de cojinetes con collar unidos en arrastre de forma
dispone de una reducida precisión de medida debido tanto a la unión
en arrastre de forma relativamente suelta, así como también debido a
las deformaciones que han de llevarse a cabo para generar la unión
en arrastre de forma. Además, la realización de una unión en
arrastre de forma mediante deformación de los componentes requiere
considerables gastos y tiempo.
En el documento DE 198 23 316 A1 se da a conocer
un cojinete con collar en el que el semi-cojinete
está formado por un casquillo tubular en el que está soldada una
arandela de empuje anular circular en forma de una brida mediante
soldadura por láser.
Este tipo de casquillos se emplea para la
colocación de árboles de levas en motores de combustión interna. En
principio, estos cojinetes con collar disponen básicamente de sólo
una arandela de empuje dado que ésta debe introducirse a presión en
el orificio del cojinete que la aloja y, por tanto, deben disponer
de un lado accesible no dotado de arandela de empuje. Para
configurar un cojinete que pueda absorber fuerzas axiales en ambos
sentidos del árbol de levas se prevén normalmente dos casquillos
para cada cojinete, introduciéndose a presión uno de los casquillos
desde la izquierda y uno de los casquillos desde la derecha en el
orificio del cojinete.
La unión por soldadura formada entre la arandela
de empuje y el casquillo es una unión permanente que no sólo sirve
como ayuda para el montaje, sino que además también debe garantizar
durante el funcionamiento la fijación de la arandela de empuje. Como
consecuencia, al usar este tipo de casquillos no ha de preverse
ninguna escotadura para alojar la arandela de empuje en el
cojinete.
No obstante, en los cojinetes con collar
fabricados según el estado de la técnica y configurados de esta
manera, resulta desventajosa la falta de precisión en el diseño.
Esta falta de precisión en el diseño viene ocasionada nuevamente por
el calor aplicado en el proceso de soldadura y las tensiones
térmicas que se producen durante el enfriamiento del cojinete con
collar unido, las cuales conducen a que la arandela de empuje, en el
caso del cojinete con collar acabado y enfriado, no se mantenga, tal
como se desea, perpendicular al eje del cojinete con collar, sino
desplazada. Es decir, durante el proceso de enfriamiento la arandela
de empuje se abate abandonando la perpendicular en dirección a la
costura de la soldadura. Por este motivo, las arandelas de empuje
básicamente deben tratarse después para poder observar las
tolerancias de fabricación. Esto aumenta el número de etapas de
fabricación y, con ello, los costes de fabricación.
Otra posibilidad que permitiría prescindir de las
escotaduras para alojar las arandelas de empuje se obtiene mediante
un procedimiento en el que los cojinetes con collar se fabrican de
una pieza. En este caso, se parte de un cuerpo de soporte moldeado
de forma especial y revestido de un material que minimiza la
fricción. No obstante, el diseño del cuerpo de soporte revestido
para formar un cojinete con collar con semi-cojinete
y al menos una arandela de empuje requiere numerosas etapas de
diseño complejas que son la causa de que un cojinete con collar
configurado de una pieza de esta manera sea un producto de un precio
extremadamente alto. Como consecuencia, tampoco la configuración de
una pieza del cojinete con collar satisface el objetivo perseguido
si debe facilitarse un cojinete con collar económico en el que el
semi-cojinete esté unido de forma permanente y
estable con la al menos una arandela de
empuje.
empuje.
El estado de la técnica expuesto muestra sin
lugar a dudas la problemática del fabricante de cojinetes para
facilitar un cojinete económico. Los cojinetes con collar en los que
el semi-cojinete y la al menos una arandela de
empuje no están unidos en absoluto entre sí, o sólo están unidos de
forma separable (documento DE 199 248 54 C1) o no están unidos
entre sí de forma permanente, por ejemplo, mediante un unión por
soldadura que sólo sirve como ayuda para el montaje, requieren un
desvío de las escotaduras para alojar la arandela de empuje en el
asiento del
cojinete.
cojinete.
Los cojinetes con collar unidos de forma fija,
por ejemplo, compuestos, tal como se dan a conocer en el documento
DE 19 823 316 A1, tienen altos costes debido al proceso de
fabricación relativamente laborioso.
Todos los cojinetes requieren un tratamiento
posterior tras la realización de la unión en arrastre de fuerza o
arrastre de material.
Los cojinetes con collar configurados de una
pieza hacen prescindible la escotadura para alojar la arandela de
empuje, pero son poco económicos en sí mismos y, por tanto, no
constituyen una alternativa real a los cojinetes con collar
conocidos según el estado de la técnica.
Ante este trasfondo, el objetivo de la invención
es que el cojinete con collar debe ser lo más económico posible, en
especial debe suprimirse un tratamiento posterior debido a una
arandela de empuje inclinada no perpendicular.
Otro objetivo secundario de la presente invención
es facilitar un dispositivo tensor, especialmente un dispositivo
tensor para llevar a cabo el procedimiento de fabricación
anteriormente mencionado.
El primer objetivo secundario se alcanza gracias
a un cojinete con collar del tipo genérico en el que la costura por
soldadura discurre en la dirección axial únicamente por una zona
parcial del punto de unión y, sin tratamiento posterior, el ángulo
\alpha entre la al menos una arandela de empuje y la superficie
exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete adquiere un valor de 90º \pm
50'.
La costura por soldadura no está prevista
expresamente como mera ayuda de montaje, sino que ha de configurarse
como costura por soldadura permanente, discurriendo la costura por
soldadura en dirección axial únicamente por una zona parcial del
punto de unión.
Si la costura por soldadura en un cojinete con
collar soldado desde fuera discurriera en la dirección axial por
todo el punto de unión, especialmente si saliera del lado posterior
de la arandela de empuje, entonces sería necesario un tratamiento
posterior de la superficie exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete dado que el
semi-cojinete se aloja en la zona detrás de la al
menos una arandela de empuje en el orificio del cojinete previsto
para ésta y sólo puede garantizarse un asiento preciso del
semi-cojinete si el semi-cojinete
presenta u observa medidas de estrecha tolerancia en la zona
relevante de la superficie de revestimiento periférica.
Sin embargo, incluso si la costura por soldadura
no sale del lado posterior de la al menos una arandela de empuje,
puede ser necesario un tratamiento posterior debido a una costura de
soldadura realizada demasiado larga en la dirección axial dado que
el aporte de calor aplicado por el principio de fabricación durante
el proceso de soldadura puede conducir a una variación de la unión
y/o a una eliminación de material, especialmente en la zona de la
superficie de revestimiento periférica del
semi-cojinete.
Una remoción de material se hace perceptible, por
ejemplo, debido a remociones en forma de gotas que se encuentran en
la superficie de revestimiento periférica del
semi-cojinete. Estas remociones en principio
líquidas que se enfrían junto con el resto del cojinete con collar
tras el proceso de soldadura y se encaminan a la deposición dura,
deben separarse durante un tratamiento posterior para garantizar
nuevamente un buen asiento del cojinete con collar en el orificio
del cojinete.
Además, el cojinete con collar según la invención
está realizado a priori, de tal manera que la al menos una
arandela de empuje forma un ángulo \alpha de 90º \pm 50' con la
superficie externa de revestimiento periférica del
semi-cojinete. Dado que la arandela de empuje ya se
dispone tras el proceso de soldadura perpendicular al
semi-cojinete o sólo presenta una desviación todavía
tolerable del valor ideal \alpha_{ideal} = 90º, no es necesario un
tratamiento posterior de la arandela de empuje para corregir la
posición errónea de la arandela de empuje.
La posición perpendicular o casi perpendicular de
la arandela de empuje se realiza gracias a un desvío o a una
colocación inclinada de la arandela de empuje durante el proceso de
soldadura, exponiéndose está medida posteriormente con todo detalle
en el marco del procedimiento de fabricación según la invención que
aún debe explicarse.
Resultan ventajosas formas de realización del
cojinete con collar en las que el ángulo \alpha adquiere un valor
de 90º \pm
35', preferiblemente un valor de 90º \pm 25'. Resultan ventajosas estas formas de realización dado que siempre se aproximan al valor ideal \alpha_{ideal} = 90º y, por tanto, se cumplen cada vez mejor las máximas reivindicaciones en cuanto a la presión de medida y diseño del cojinete con collar.
35', preferiblemente un valor de 90º \pm 25'. Resultan ventajosas estas formas de realización dado que siempre se aproximan al valor ideal \alpha_{ideal} = 90º y, por tanto, se cumplen cada vez mejor las máximas reivindicaciones en cuanto a la presión de medida y diseño del cojinete con collar.
Resultan ventajosas las formas de realización del
cojinete con collar en las que la costura de soldadura dispone de un
lado posterior y un lado anterior y en el lado posterior de la
costura de soldadura está configurado además un intersticio
fundamentalmente paralelo entre la superficie exterior de
revestimiento periférica del semi-cojinete y el
segmento interior de la superficie de revestimiento periférica de la
arandela de empuje.
En este caso se parte de que la superficie
exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete y el segmento interior de la
superficie de revestimiento periférica de la arandela de empuje
están configurados fundamentalmente cilíndricos y entre el
semi-cojinete y la arandela de empuje encajada de
forma separable en este semi-cojinete se encuentra
un intersticio anular de aire. Asimismo, en este caso el intersticio
anular de aire sólo puede presentar un ancho de pocos micrómetros,
tal como es el caso, por ejemplo, al prever una adaptación de la
holgura entre el semi-cojinete y la arandela de
empuje.
La forma de realización descrita resulta
ventajosa en relación con el procedimiento de fabricación dado que
la arandela de empuje puede inclinarse o tensarse previamente para
la soldadura con fuerzas menores que cuando la arandela de empuje se
asienta fijamente en el semi-cojinete. Además, una
cierta movilidad de la arandela de empuje en el
semi-cojinete es favorable para el movimiento de la
arandela de empuje como consecuencia del enfriamiento de la unión
por soldadura.
Un intersticio fundamentalmente paralelo en el
lado posterior de la costura de soldadura implica que la arandela de
empuje se dispone fundamentalmente perpendicular a la superficie
exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete, es decir, el ángulo \alpha adquiere
su valor preferido.
Además, la configuración de un intersticio es
indicador de que la costura de soldadura sólo discurre por una zona
parcial del punto de unión, lo que conduce a las ventajas
mencionadas anteriormente.
Resultan ventajosas formas de realización del
cojinete con collar en las que el radio del segmento interior de la
superficie de revestimiento periférica de la arandela de empuje
equivale al radio de la superficie exterior de revestimiento
periférica del semi-cojinete en fundamentalmente
todo el contorno de la arandela de empuje. Esta forma de realización
dispone de un gran punto de unión útil, de manera que la costura por
soldadura puede configurarse casi por todo el contorno de la
arandela de empuje. Esto aumenta la estabilidad del cojinete con
collar y se ocupa de una unión permanente segura de la al menos una
arandela de empuje en el semi-cojinete.
Resultan ventajosas formas de realización del
cojinete con collar en las que la al menos una arandela de empuje
está soldada por láser al semi-cojinete. La
formación de la costura de soldadura dispuesta entre la arandela de
empuje y el semi-cojinete mediante el procedimiento
de soldadura por láser tiene una influencia positiva en el cojinete
con collar debido a las propiedades especiales del procedimiento de
soldadura por láser y conduce a un cojinete con collar de alta
calidad.
Por un lado, el procedimiento de soldadura por
láser es un procedimiento de soldadura que funciona sin un aporte de
material de soldadura adicional y tiene suficiente con un
calentamiento de las partes que van a unirse. Como consecuencia de
la ausencia de aporte de material, se evita la configuración de una
costura por soldadura que sobresale hacia fuera, por lo que el
material de soldadura sobrante, en ciertas circunstancias molesto,
que sobresale hacia fuera no tiene que eliminarse mediante un
tratamiento posterior.
Además, el procedimiento de soldadura por láser
posibilita un aporte de calor puntual y encauzado en el punto de
unión, de manera que las zonas contiguas al punto de unión que se
calientan conjunta y forzosamente de forma no deseada pueden
mantenerse lo más pequeñas posible. Con ello se evita o se minimiza
el riesgo de una variación de la unión en estas zonas y el peligro
de que el semi-cojinete y la arandela de empuje
varíen su forma y sus dimensiones geométricas.
Resultan ventajosas formas de realización del
cojinete con collar en las que el cojinete con collar está soldado
desde fuera, de manera que la costura por soldadura, que presenta un
lado posterior y un lado anterior, tiene su lado anterior en el lado
dirigido al revestimiento de la arandela de empuje.
Los cojinetes con collar que están formados por
un semi-cojinete y dos arandelas de empuje
dispuestas sobre este semi-cojinete pueden
fabricarse de forma más sencilla y económica si la costura por
soldadura o las costuras por soldadura se aplican desde fuera. Esta
forma de realización dispone también de ventajas dado que la
superficie de revestimiento periférica del
semi-cojinete que se encuentra en el lado posterior
de la arandela de empuje no se ve afectada por el proceso de
soldadura. Tal como ya se ha mencionado, el cojinete con collar es
alojado en el orificio del cojinete por la superficie de
revestimiento periférica del semi-cojinete, de
manera que la superficie de revestimiento periférica es una
superficie adaptable que normalmente ha de presentar estrechas
tolerancias.
Sin embargo, también pueden resultar ventajosas
formas de realización del cojinete con collar en las que el cojinete
con collar está soldado internamente, de manera que la costura por
soldadura, que presenta un lado posterior y un lado anterior, tiene
su lado anterior en el lado opuesto al revestimiento de la arandela
de empuje.
Esta forma de realización resulta ventajosa, por
ejemplo, en cojinetes con collar que están formados a partir de un
semi-cojinete tubular cerrado, es decir, un
casquillo, y una arandela de empuje anular, es decir, un anillo de
ataque. Debido a que sólo ha de unirse por soldadura un anillo de
ataque, también puede accederse fácilmente al lado posterior del
anillo de ataque, de lo cual no puede partirse en caso de que se
encuentren dos anillos de ataque en el casquillo. Se tiene en cuenta
un tratamiento posterior, reducido en ciertas circunstancias, del
casquillo con collar, por ejemplo, la eliminación de material de la
costura de soldadura, mientras que también se evita aquí el
tratamiento posterior necesario según el estado de la técnica como
consecuencia de la posición inclinada del anillo de ataque.
Resultan ventajosas formas de realización del
cojinete con collar en las que el semi-cojinete
presenta al menos una ranura que discurre en la dirección periférica
sobre una superficie interna de revestimiento periférica del
semi-cojinete, preferiblemente en su borde. La
reducción de la sección transversal del
semi-cojinete conduce a un aumento de la
flexibilidad del semi-cojinete, requiriendo
precisamente la disposición preferida de las ranuras en el borde
del semi-cojinete la suspensión elástica en fuerzas
axiales dinámicas introducidas en la arandela de empuje.
Resultan ventajosas formas de realización del
cojinete con collar en las que el semi-cojinete
presenta al menos una ranura en una superficie interna de
revestimiento periférica del semi-cojinete,
preferiblemente en su centro. Esta ranura se extiende
preferiblemente en la dirección periférica, es decir, en la
dirección de la rotación del árbol del cigüeñal y sirve, gracias al
alojamiento de aceite lubricante, como depósito de aceite
lubricante.
En el caso de un cojinete con collar con dos
arandelas de empuje resultan ventajosas formas de realización en las
que las dos arandelas de empuje se extienden en la dirección
periférica, al menos parcialmente, más allá del
semi-cojinete.
Las arandelas de empuje configuradas de esta
manera, que están dispuestas, por ejemplo, en la parte inferior del
cárter del cigüeñal, se enganchan en la parte superior contrapuesta
del cárter y con ello pueden fijar o centrar la parte superior del
cárter del cigüeñal respecto a la parte inferior del cárter del
cigüeñal.
En el caso de cojinetes con collar con dos
semi-cojinetes de cojinete con collar que disponen
en cada caso de un semi-cojinete y dos arandelas de
empuje resultan ventajosas formas de realización en las que las dos
arandelas de empuje de cada semi-cojinete de
cojinete con collar están achaflanadas en sus extremos. Los extremos
configurados de esta manera pueden servir como ayuda para el
montaje.
Resultan ventajosas formas de realización del
cojinete con collar en las que la al menos una arandela de empuje
presenta en su superficie exterior ranuras que cortan la superficie
exterior a modo de una secante. Estas ranuras son necesarias para
configurar una película lubricante suficientemente resistente en la
superficie deslizante, es decir, la superficie exterior de la
arandela de empuje, y para evacuar aceite.
Resultan ventajosas formas de realización del
cojinete con collar en las que la al menos una arandela de empuje
presenta perforaciones en su segmento interior de la superficie de
revestimiento periférica. No obstante, en este caso, el radio del
segmento interior de la superficie de revestimiento periférica
debería coincidir preferiblemente con el radio del contorno exterior
del semi-cojinete prácticamente en todo el segmento
interior de la superficie de revestimiento periférica.
La al menos una arandela de empuje y el
semi-cojinete no se unen en esta forma de
realización por un única costura por soldadura continua, sino por
muchas costuras de soldadura a modo de segmentos que se encuentran
entre dos perforaciones. Las perforaciones previstas aumentan la
flexibilidad del cojinete con collar.
El objetivo parcial en relación con la
fabricación de un cojinete con collar con un
semi-cojinete y al menos una arandela de empuje, en
el que la al menos una arandela de empuje se fija en una superficie
exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete se consigue gracias a un procedimiento
en el que,
- -
- en un punto de unión que se dispone entre una superficie exterior de revestimiento periférica del semi-cojinete y un segmento interior de la superficie de revestimiento periférica de la arandela de empuje, se suelda la al menos una arandela de ataque de forma permanente en el semi-cojinete.
El procedimiento se caracteriza porque la al
menos una arandela de empuje se desvía en todo su contorno formando
un ángulo \alpha \pm \in entre la al menos una arandela de
empuje y la superficie exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete, correspondiendo \alpha al ángulo
teórico entre la al menos una arandela de empuje y la superficie
exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete, y siendo \in el ángulo de desvío,
que se elige de tal manera que se compensa tras el proceso de
soldadura y la eliminación del desvío como consecuencia del
enfriamiento.
El procedimiento según la invención procura la
máxima precisión en el diseño y la forma.
Éste posibilita, por ejemplo, la fabricación de
un semi-cojinete de un cojinete con collar dotado de
dos arandelas de empuje que puede satisfacer los más altos
requisitos en cuanto a la medida Z del collar intermedio y la medida
W de las gualderas.
La medida Z del collar intermedio, que describe
la separación entre las dos arandelas de empuje (véase la figura 3),
es una medida extremadamente importante para un cojinete con collar
dado que el cojinete con collar se coloca en esta zona en un
orificio de cojinete o en un soporte y han de observarse estrechas
tolerancias en el soporte para la holgura axial del cojinete con
collar; por ejemplo, en el caso de una adaptación de la holgura
puede estar previsto un intervalo de tolerancias entre 20 y 80
\mum.
Las medidas deberían ser constantes a lo largo de
la altura de las arandelas de empuje, por lo que las arandelas de
empuje deben estar dispuestas paralelas entre sí y perpendiculares
respecto a la superficie de revestimiento periférica del
semi-cojinete. La fabricación de arandelas de empuje
orientadas de la forma más perpendicular posible no es posible con
el procedimiento conocido según el estado de la técnica, de manera
que se requiere un tratamiento posterior de las arandelas de empuje
que no se disponen de manera suficientemente perpendicular.
En los ensayos se ha mostrado que la orientación
de las arandelas de empuje aplicadas mediante el procedimiento de
soldadura varía nuevamente tras el enfriamiento de la unión por
soldadura dado que las arandelas de empuje se tuercen debido a la
costura por soldadura que se enfría y con ello se contrae y
modifican su posición.
Según la invención, este efecto se tiene en
cuenta ahora durante la fabricación al tensarse previamente la
arandela de empuje en todo su contorno el equivalente al ángulo
\in de desvío, eligiéndose el ángulo de desvío de tal manera que
se compensa tras el proceso de soldadura y la eliminación de la
desviación como consecuencia del enfriamiento. Por tanto, el
procedimiento según la invención prevé una compensación del efecto
de enfriamiento mediante el tensado previo correspondiente de la
arandela de empuje.
En este caso, la arandela de empuje se abate
hacia fuera durante el tensado previo cuando se suelda desde dentro,
y a la inversa, se abate hacia dentro, cuando se suelda desde
fuera.
La medida W de la gualdera que designa la
separación axial de las superficies exteriores de las arandelas de
empuje (véase la figura 3) debería presentar también estrechas
tolerancias por todo el contorno y la altura de las arandelas de
empuje. En este caso, el procedimiento según la invención está
encaminado al objetivo perseguido.
Resultan ventajosas las variantes del
procedimiento en las que el valor del ángulo de desvío | \in | es
\leq 60', preferiblemente \leq 50' o 40', especialmente \leq
30'.
Resultan ventajosas las variantes del
procedimiento en las que al menos una arandela de empuje se suelda
al semi-cojinete por fundamentalmente todo el
contorno de la arandela de empuje. Esto procura una unión
suficientemente resistente del semi-cojinete con la
al menos una arandela de empuje y confiere una alta estabilidad del
cojinete con collar.
Resultan ventajosas las variantes del
procedimiento en las que como procedimiento de soldadura se emplea
un procedimiento de soldadura por láser en el que el rayo láser de
soldadura se conduce desde un extremo de una costura de soldadura
que va a configurarse hasta el otro extremo. Las ventajas de este
procedimiento de soldadura especial se han explicado en relación con
las formas de realización ventajosas del cojinete con collar según
la invención.
Resultan ventajosas las variantes del
procedimiento en las que el rayo láser de soldadura se inclina hacia
dentro un ángulo \beta de 10º a 30º respecto al eje del cojinete
con collar cuando el cojinete con collar se suelda desde fuera.
La inclinación del rayo láser de soldadura es
principalmente una medida de protección en relación con el
revestimiento de la arandela de empuje aplicado sobre el cuerpo de
soporte de la arandela de empuje, que, de lo contrario, podría
verse afectado en el caso de un procedimiento de fabricación que
soldara el semi-cojinete y la al menos una arandela
de soldadura desde fuera, es decir, desde el lado frontal del
semi-cojinete hacia fuera.
Para favorecer esta medida, el revestimiento de
la arandela de empuje está achaflanado en la zona del segmento
interior de la superficie de revestimiento periférica de la arandela
de empuje o está dotado de una fase, de manera que se facilita el
acceso al punto de unión relevante para el procedimiento.
Resultan ventajosas las variantes del
procedimiento en las que el rayo láser de soldadura se enfoca de
modo que el foco se dispone delante del intersticio cuneiforme que
se configura debido a la desviación de la arandela de empuje.
Dado que entre el semi-cojinete y
la arandela de empuje encajada de forma separable se configura un
intersticio anular de aire, incluso si sólo es pequeño, que es
fundamentalmente paralelo si la superficie exterior de revestimiento
periférica del semi-cojinete y el segmento interior
de la superficie de revestimiento periférica de la arandela de
empuje están configurados cilíndricos, al ajustar la arandela de
empuje el ángulo \in de desvío se forma un intersticio cuneiforme
en el punto de unión.
Para que las partes que van a unirse en la zona
del punto de unión se calienten en una medida suficiente, el rayo
láser en la zona del punto de unión ha de configurarse con una
anchura suficiente, lo cual puede garantizarse, por ejemplo, porque
se dispone el foco del rayo láser delante del intersticio
cuneiforme.
Sin embargo, por los mismos motivos también
resultan ventajosas variantes del procedimiento en las que el rayo
láser de soldadura se enfoca de manera que el foco se dispone en el
intersticio cuneiforme.
Resultan ventajosas variantes del procedimiento
en las que la sección transversal del rayo láser de soldadura es
mayor que la anchura del intersticio cuneiforme. Gracias a esta
configuración ventajosa del procedimiento según la invención se
garantiza que la zona del punto de unión se calienta en una medida
suficiente.
Resultan ventajosas variantes del procedimiento
en las que se utiliza un gas de protección. Este gas de protección
tiene dos funciones. Por una parte, al igual que en los
procedimientos de soldadura convencionales que emplean un gas de
protección, sirve para evitar la oxidación dado que al introducir el
gas de protección se desplaza el oxígeno del punto de unión.
Por otra parte, la insuflación de un gas de
protección sirve para el enfriamiento encauzado en las zonas que se
encuentran en la proximidad del punto de unión.
De forma sorprendente se ha mostrado que incluso
la aplicación directa de gas de protección en el punto de unión no
dificulta en sí misma la configuración de la costura por soldadura,
pero contrarresta de forma ventajosa el calentamiento indeseado de
las zonas contiguas al punto de unión.
Resultan ventajosas las variantes del
procedimiento en las que el cojinete con collar se suelda desde
fuera, de manera que la costura de soldadura, que presenta un lado
posterior y un lado anterior, tiene su lado anterior en el lado
dirigido al revestimiento de la arandela de empuje.
Asimismo, resultan ventajosos los procedimientos
en los que el cojinete con collar se suelda desde dentro, de manera
que la costura de soldadura, que presenta un lado posterior y un
lado anterior, tiene su lado anterior en el lado opuesto al
revestimiento de la arandela de empuje.
Las ventajas de las dos variantes de
procedimiento mencionadas finalmente ya se han expuesto en relación
con la explicación de las formas de realización ventajosas del
cojinete con collar según la invención.
Resultan ventajosas variantes de procedimiento en
las que la costura de soldadura se configura triangular en su
sección transversal.
El tercer objetivo parcial se consigue gracias a
un dispositivo tensor para tensar previamente al menos una arandela
de empuje, el cual presenta un alojamiento, al menos una mordaza
tensora y al menos dos elementos tensores y en el que el
alojamiento presenta una primera escotadura para alojar un
semi-cojinete que puede sujetarse mediante un primer
elemento tensor, y el alojamiento presenta además al menos una
segunda escotadura para alojar la al menos una arandela de empuje,
estando configurada la escotadura de tal manera que la arandela de
empuje puede tensarse previamente mediante la al menos una mordaza
tensora y un segundo elemento tensor en todo su contorno un ángulo
\alpha \pm \in entre la al menos una arandela de empuje y la
superficie exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete, correspondiendo \alpha al ángulo
teórico entre la al menos una arandela de empuje y la superficie
exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete, y siendo \in el ángulo de desvío,
que se elige de tal manera que se compensa tras el proceso de
soldadura y la eliminación de la desviación como consecuencia del
enfriamiento.
A continuación se explica detalladamente la
invención basándose en tres ejemplos de realización según las
figuras 1 a 9 del dibujo. Muestran:
la figura 1, una representación en perspectiva de
una primera forma de realización de un cojinete con collar en forma
de un semi-cojinete de cojinete con collar con un
semi-cojinete y dos arandelas de empuje,
la figura 2, una vista lateral de una segunda
forma de realización de un cojinete con collar en forma de un
semi-cojinete de cojinete con collar con un
semi-cojinete y dos arandelas de empuje,
la figura 3, una vista del
semi-cojinete de cojinete con collar mostrado en la
figura 2 a lo largo de la sección III - III,
la figura 4, una ampliación del detalle Y del
semi-cojinete de cojinete con collar mostrado en la
figura 3,
la figura 5, una ampliación del detalle Z del
detalle Y mostrado en la figura 4,
la figura 6, en una vista lateral, un detalle de
un cojinete con collar no soldado para ilustrar la etapa del desvío
de la arandela de empuje,
la figura 7, una ampliación del detalle mostrado
en la figura 6 de un cojinete con collar con un rayo láser orientado
al punto de unión para ilustrar el proceso de soldadura,
la figura 8, una vista lateral de una tercera
forma de realización de un cojinete con collar en forma de un
semi-cojinete de cojinete con collar con un
semi-cojinete y dos arandelas de empuje,
la figura 9, una primera forma de realización de
un dispositivo tensor con semi-cojinete sujeto y
arandelas de empuje sujetas en la sección longitudinal,
la figura 10, la forma de realización mostrada en
la figura 9 de un dispositivo tensor en la vista lateral,
parcialmente seccionado,
la figura 11, una primera mordaza tensora del
dispositivo tensor mostrado en la figura 9 en sección
longitudinal,
la figura 12, el alojamiento del dispositivo
tensor mostrado en la figura 9 en sección longitudinal,
la figura 13, la segunda mordaza tensora del
dispositivo tensor mostrado en la figura 9 en sección
longitudinal,
la figura 14, el detalle Z_{1} de la primera
mordaza tensora mostrada en la figura 11 y
la figura 15, el detalle Z_{2} de la segunda
mordaza tensora mostrada en la figura 13.
La figura 1 muestra en una representación en
perspectiva una primera forma de realización de un cojinete 1 con
collar en forma de un semi-cojinete de cojinete con
collar con un semi-cojinete 2 y dos arandelas 3 de
empuje. Tanto el semi-cojinete 2, como también las
arandelas 3 de empuje están revestidos, estando formado el
semi-cojinete 2 de un cuerpo 2' de soporte del
semi-cojinete y un revestimiento 2'' del
semi-cojinete y la arandela 3 de empuje, de un
cuerpo 3' de soporte de la arandela de empuje y un revestimiento 3''
de la arandela de empuje.
El radio del segmento 13 interior de
revestimiento periférico de la arandela 3 de empuje corresponde al
radio de la superficie 12 exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete 2 fundamentalmente en todo el contorno
de la arandela 3 de empuje. Las arandelas 3 de empuje sólo disponen
de chaflanes en sus extremos 7. Aparte de esta zona final de las
arandelas 3 de empuje en la que se encuentran los chaflanes, las
arandelas 3 de empuje están unidas con el
semi-cojinete 2 mediante costuras 8 por soldadura en
forma de segmentos en el punto de unión útil, que está dispuesto
entre la superficie 12 exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete 2 y un segmento 13 interior de la
superficie de revestimiento periférica de la arandela 3 de
empuje.
Con ello, el cojinete 1 con collar es tanto
estable, como también flexible. La flexibilidad del cojinete con
collar se aumenta más gracias a las ranuras 4 en los bordes de la
superficie periférica interior del semi-cojinete 3
en la dirección periférica. Gracias a las ranuras 4 se reduce la
sección transversal del semi-cojinete 2, lo cual
aumenta la elasticidad del cojinete 1 con collar.
Además, el cojinete 1 con collar dispone de una
ranura 6 en el semi-cojinete 2 que puede servir para
alojar aceite lubricante y, por tanto, como depósito de aceite
lubricante.
En las superficies exteriores de las arandelas 3
de empuje que se forman gracias al revestimiento 3'' de la arandela
de empuje están previstas ranuras 5 para configurar una película
lubricante resistente en los cojinetes axiales de deslizamiento
formados en las arandelas 3 de empuje y para evacuar aceite.
La figura 2 muestra en una vista lateral una
segunda forma de realización de un cojinete 1 con collar en forma de
un semi-cojinete de cojinete con collar con un
semi-cojinete 2 y dos arandelas 3 de empuje.
Esta forma de realización es similar al
semi-cojinete de cojinete con collar mostrado en la
figura 1 y también presenta chaflanes en los extremos 7 de las
arandelas 3 de empuje. Además, también este
semi-cojinete de cojinete con collar dispone de
ranuras 4 que discurren en la dirección periférica en los bordes del
semi-cojinete 2.
En contraposición a la forma de realización
mostrada en la figura 1, este semi-cojinete de
cojinete con collar dispone de una costura 8' de soldadura continua,
con lo que se aumenta adicionalmente su estabilidad. Con ello, las
arandelas 3 de empuje están soldadas al
semi-cojinete 2 fundamentalmente por todo su
contorno.
La figura 3 muestra una vista del
semi-cojinete de cojinete con collar mostrado en la
figura 2 a lo largo del corte III - III.
Puede observarse bien la estructura del
semi-cojinete 2 formado por un cuerpo 2' de soporte
del semi-cojinete y un revestimiento 2'' del
semi-cojinete aplicado sobre dicho cuerpo de
soporte. Las ranuras 4 dispuestas en los bordes del
semi-cojinete 2 reducen la sección transversal del
semi-cojinete 2 en los lados frontales del
semi-cojinete 2 y aumentan con ello la flexibilidad
del semi-cojinete 2 y, por tanto, de todo el
cojinete 1 con collar.
En los bordes del semi-cojinete 2
está dispuesta en cada caso una arandela 3 de empuje, estando hecha
esta arandela 3 de empuje de distintos materiales de forma similar
al semi-cojinete 2. Las arandelas 3 de empuje
disponen de un cuerpo 3' de soporte de la arandela de empuje que se
dispone dentro y de un revestimiento 3'' de la arandela de empuje
que se aplica sobre dicho cuerpo de soporte y, al igual que el lado
frontal del cojinete 2, se dirige hacia fuera.
Gracias a las arandelas 3 de empuje dispuestas
separadas en el semi-cojinete 2, se determina la
medida Z del collar intermedio y la medida W de las gualderas. En
este caso la medida Z del collar intermedio resulta de la separación
de las dos arandelas 3 de empuje en dirección al eje del cojinete
con collar, es decir, la separación de los dos cuerpos 3' de soporte
de las arandelas de empuje. Por el contrario, la medida W de las
gualderas se obtiene de la separación de las dos superficies
exteriores de las arandelas 3 de empuje en dirección al eje del
cojinete con collar. Por tanto, la medida W de las gualderas se
obtiene a partir de la suma de la medida Z del collar intermedio y
los grosores axiales de las arandelas 3 de empuje.
Como ya se ha explicado expresamente, las dos
medidas Z y W son medidas de estrecha tolerancia que imponen altos
requisitos al procedimiento de fabricación. En especial estas
medidas deben ser lo más constante posible a lo largo de la altura
de las arandelas 3 de empuje, lo cual sólo va a conseguirse porque
las arandelas 3 de empuje están dispuestas perpendiculares al
semi-cojinete 2. En el caso ideal, las arandelas 3
de empuje deberían formar un ángulo de 90º con la superficie 12
externa de revestimiento periférica del
semi-cojinete 2, tal como se muestra en la
figura 3.
figura 3.
La figura 3, en contraposición a las figuras 1 y
2, muestra la costura 8' de soldadura en su sección transversal. La
costura 8' de soldadura está configurada en un punto 10 de unión que
está dispuesto entre la superficie 12 externa de revestimiento
periférica del semi-cojinete 2 y un segmento 13
interno de la superficie de revestimiento periférica de la arandela
3 de empuje. En el caso del semi-cojinete de
cojinete con collar mostrado en la figura 3, se trata de un
semi-cojinete de cojinete con collar soldado desde
fuera. La costura 8' de soldadura discurre en la dirección axial
sólo por una zona parcial del punto 10 de unión y está configurada
de forma triangular.
Para una explicación más detallada de la costura
8' de soldadura o de la unión de la arandela 3 de empuje y el
semi-cojinete 2 se remite a la figura 4, que muestra
una ampliación del detalle Y del semi-cojinete de
cojinete con collar mostrado en la figura 3.
De la figura 4 se desprende que mediante la
costura 8' de soldadura se une el cuerpo 2' de soporte del
semi-cojinete con el cuerpo 3' de soporte de la
arandela de empuje. Los cuerpo 2', 3' de soporte del
semi-cojinete 2 o de la arandela 3 de empuje están
fabricados de material que puede soldarse, normalmente de acero,
mientras que los revestimientos 2'', 3'' tanto de la arandela 3 de
empuje, como también del semi-cojinete 2 están
hechos normalmente de aleaciones que no pueden soldarse. La costura
8' por soldadura se extiende en la dirección axial solamente por
una zona parcial del punto 10 de unión que está dispuesto entre el
semi-cojinete 2 y la arandela 3 de empuje. Como
consecuencia, en el lado posterior de la costura 8' de soldadura se
forma un intersticio 9 fundamentalmente paralelo.
Asimismo, en la figura 4 se indica el ángulo
\alpha que forma la arandela 3 de empuje con la superficie 12
exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete 2. Este ángulo debería ser de forma
ideal de 90º, considerándose suficiente en la práctica un valor de
90º \pm 50' (minutos). Para una descripción aún más precisa de la
costura 8' por soldadura y el punto 10 de unión se remite a la
figura 5, que representa una ampliación del detalle Z del detalle Y
mostrado en la figura 4.
El punto 10 de unión está dispuesto entre la
superficie 12 exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete 2 y un segmento 13 interior de la
superficie de revestimiento periférica de la arandela 3 de empuje.
En el ejemplo de realización mostrado en la figura 5, el contorno
exterior del semi-cojinete 2 o del cuerpo 2' de
soporte del semi-cojinete y el contorno interior de
la arandela 3 de empuje están configurados fundamentalmente
cilíndricos, de manera que en el lado 8'b posterior de la costura 8'
de soldadura se configura un intersticio 9 fundamentalmente paralelo
si la arandela 3 de empuje está fijada perpendicular al cuerpo 2' de
soporte del semi-cojinete 2.
En este caso, la costura 8' de soldadura se
extiende únicamente por una zona parcial del punto 10 de unión. La
costura 8' de soldadura, que dispone de un lado 8'a anterior y un
lado 8'b posterior, tiene una sección transversal fundamentalmente
triangular que se estrecha desde el lado 8'a anterior hacia el lado
8'b posterior. El semi-cojinete de cojinete con
collar mostrado en la figura 5 ha sido soldado desde fuera, de
manera que el lado 8'a anterior de la costura 8' de soldadura se
dispone en el lado dirigido al revestimiento 3'' de la arandela de
empuje. Éste limita en un lado con el revestimiento 3'' de la
arandela de empuje y, en el otro lado, con el lado 2'a frontal del
cuerpo 2' de soporte del semi-cojinete.
El eje 11 de la costura de soldadura está
ligeramente inclinado en dirección al cuerpo 2' de soporte del
semi-cojinete, lo que puede deberse a que el rayo
láser de soldadura no se mantenga perpendicular al lado 2'a frontal,
sino también ligeramente inclinado hacia dentro.
Además, el revestimiento 3'' de la arandela de
empuje en la zona del punto 10 de unión está ligeramente achaflanado
o dotado de una fase para que el rayo de soldadura pueda acceder más
fácilmente al punto 10 de unión. Asimismo, mediante el achaflanado
del revestimiento 3'' de la arandela de empuje debe contrarrestarse
el riesgo de que el material de revestimiento que no puede soldarse
se introduzca en la costura 8' por soldadura durante el proceso de
soldadura.
Mediante las figuras 6 y 7 debe explicarse de
forma detallada el procedimiento según la invención.
La figura 6 muestra en una vista lateral un
detalle de un cojinete con collar no soldado para ilustrar la etapa
del procedimiento del desvío de la arandela 3 de empuje.
Dado que la orientación de la arandela 3 de
empuje varía tras aplicar la costura por soldadura en el punto 10 de
unión como consecuencia del enfriamiento, de acuerdo con el
procedimiento según la invención, se ajusta inclinada el ángulo
\in de desvío.
Si el cojinete con collar debe soldarse desde
fuera, es decir, la costura por soldadura se dispone fuera en la
zona del lado frontal del semi-cojinete 2, la
arandela 3 de empuje debe abatirse ligeramente hacia dentro por
todo su contorno, de manera que la arandela 3 de empuje forme con la
superficie 12 externa de revestimiento periférica del
semi-cojinete 2 un ángulo \alpha - \in. El
ángulo \in de desvío se elige de tal manera que la arandela 3 de
empuje, tras el proceso de soldadura y la eliminación del desvío se
eleva, como consecuencia del enfriamiento, precisamente dicho
ángulo. Por tanto, el ángulo \in de desvío es una medida para la
compensación del efecto de enfriamiento y la posición inclinada de
la arandela 3 de empuje ocasionada por el efecto de
enfriamiento.
Asimismo, mediante el desvío de la arandela 3 de
empuje en el punto 10 de unión entre la superficie 12 exterior de
revestimiento periférica del semi-cojinete 2 y el
segmento 13 interior de la superficie de revestimiento periférica de
la arandela 3 de empuje se forma un intersticio 17 cuneiforme.
La figura 7 muestra una ampliación del detalle
mostrado en la figura 6 de un cojinete con collar con un rayo 15
láser orientado al punto 10 de unión para ilustrar el proceso de
soldadura.
El rayo láser está inclinado hacia dentro el
ángulo \beta y está enfocado de manera que el foco 16 se dispone
delante del intersticio 17 cuneiforme que se forma debido a la
desviación de la arandela 3 de empuje. Por tanto, la sección
transversal del rayo 15 láser de soldadura es mayor que la anchura
del intersticio 17 cuneiforme de tal manera que las partes que van a
unirse, el revestimiento 3' de la arandela de empuje y el
revestimiento 2' del semi-cojinete, se calientan
una medida suficiente.
La figura 8 muestra en una vista lateral una
tercera forma de realización de un cojinete con collar en forma de
un semi-cojinete de cojinete con collar con un
semi-cojinete 2 y dos arandelas 3 de empuje.
Las arandelas 3 de empuje de esta forma de
realización presentan perforaciones 14 en su segmento 13 interior de
superficie de revestimiento periférica. Estas perforaciones 14 están
configuradas de forma homogénea y se distribuyen de forma regular
por el contorno interior de las arandelas 3 de empuje. Como
consecuencia de las perforaciones 14, la arandela 3 de empuje sólo
puede unirse con el semi-cojinete 2 mediante
costuras 8 de soldadura en forma de segmentos, estando dispuesta en
cada caso una costura 8 de soldadura en forma de segmento entre dos
perforaciones 14.
Las perforaciones 14 aumentan la flexibilidad del
cojinete con collar. Este tipo de cojinetes con collar son adecuados
sobre todo para aplicaciones en las que los cojinetes con collar
están expuestos a vibraciones constantes que de esta manera pueden
amortiguarse o compensarse mejor.
La figura 9 muestra en sección longitudinal una
primera forma de realización de un dispositivo 18 tensor. El
dispositivo 18 tensor presenta un alojamiento 19 y dos mordazas 20,
21 tensoras. Además, el dispositivo 18 tensor dispone de dos
elementos 22, 23 tensores.
El dispositivo 18 tensor está fijado mediante dos
pernos 26 a una plancha 28 tensora, estando alojados los dos pernos
26 por dos orificios 27, y estos orificios 27 atraviesan tanto la
plancha 28 tensora, como también todo el dispositivo 28 tensor, es
decir, discurren desde la plancha 28 tensora, pasando por las dos
mordazas 20 tensoras y el alojamiento 19, hasta la primera mordaza
21 tensora.
En el alojamiento 19 está dispuesto un
semi-cojinete 2 en una primera escotadura. En otras
dos escotaduras previstas en los lados frontales del alojamiento 19
están dispuestas dos arandelas 3 de empuje y están sujetas mediante
las dos mordazas 20, 21 tensoras y un elemento 22 tensor. Otro
elemento 23 tensor sirve para fijar el semi-cojinete
2 en el alojamiento 19.
El segundo elemento 22 tensor, con el que se unen
las dos mordazas 20, 21 tensoras con el alojamiento 19 dispuesto
entre éstas, requiere un alojamiento 22'. Este alojamiento 22' se
extiende desde la primera mordaza 21 tensora, pasando por el
alojamiento 19, hasta la segunda mordaza 20 tensora, estando
configurado el segundo elemento 22 tensor como tornillo en el
ejemplo de realización mostrado en la figura 9, y en la segunda
mordaza 20 tensora está prevista
una rosca correspondiente a este tornillo 22, mediante la cual pueden introducirse fuerzas en el dispositivo 18 tensor.
una rosca correspondiente a este tornillo 22, mediante la cual pueden introducirse fuerzas en el dispositivo 18 tensor.
La figura 10 muestra el dispositivo 18 tensor
mostrado en la figura 9 en una vista lateral y parcialmente
seccionada.
En esta representación puede observarse la
configuración anular circular de los elementos individuales del
dispositivo 18 tensor, que se corresponde con el diseño exterior del
semi-cojinete 2 y de la arandela 3 de empuje.
En la figura 10 también pueden observarse bien
los medios con los que el semi-cojinete 2 se sujeta
en el alojamiento. El semi-cojinete 2 introducido en
el alojamiento hace tope con uno de sus extremos contra un tope 23'
que en el presente ejemplo de realización se forma mediante un
tornillo y una plancha de tope. El semi-cojinete 2
introducido de esta manera en el alojamiento se sujeta a
continuación con el primer elemento 23 tensor en su otro
extremo.
El primer elemento 23 tensor junto con el tope
23' introduce fuerzas de tensión previa en la dirección periférica
en el semi-cojinete 2 y, de esta manera, presiona el
semi-cojinete 2 contra las arandelas 3 de empuje
previamente sujetas, de manera que antes de llevar a cabo el
proceso de soldadura se genera una presión superficial
suficientemente alta entre la superficie exterior de revestimiento
periférica del semi-cojinete y los segmentos
interiores de la superficie de revestimiento periférica de las
arandelas 3 de empuje.
Las figuras 11, 12 y 13 ilustran los elementos
fundamentales del dispositivo tensor.
La figura 11 muestra la segunda mordaza 20
tensora del dispositivo tensor mostrado en la figura 9 en corte
longitudinal. Ésta presenta una parte del alojamiento 22' para el
segundo elemento tensor, estando configurado este alojamiento como
rosca en la zona de la segunda mordaza 20 tensora.
La figura 12 muestra el alojamiento 19 del
dispositivo tensor mostrado en la figura 9 en sección longitudinal.
El alojamiento 19 también dispone de una parte del alojamiento 22'
para el segundo elemento tensor, estando configurado este
alojamiento 22' en la zona del alojamiento 19 como orificio pasante.
Además, el alojamiento 19 dispone de una primera escotadura 14 para
alojar un semi-cojinete. Esta escotadura 24 está
configurada en forma de segmento circular y corresponde al diseño
exterior del semi-cojinete que va a alojarse.
Además, el alojamiento 19 dispone de otras dos
escotaduras 25a, 25b para alojar arandelas de empuje. Estas
escotaduras 25a, 25b están dispuestas en los lados frontales del
alojamiento 19 y están abiertas hacia los lados frontales.
Dado que en el estado tensado las arandelas de
empuje alojadas por estas escotaduras 25a, 25b se inclinan por todo
su contorno el ángulo \in de desvío respecto a la perpendicular,
los lados 25a', 25b' frontales de las escotaduras 25a, 25b están
inclinados en cada caso el ángulo \in de desvío respecto a la
perpendicular. Los extremos de un lado 25a', 25b' frontal presentan
en el caso del ejemplo de un alojamiento mostrado en la figura 12 un
desplazamiento a axial en cada caso de 0,5 mm.
Si la arandela de empuje anular circular tiene,
por ejemplo, un diámetro interior de 70,1 mm y un diámetro exterior
de 84,88 mm, entonces un desplazamiento axial de 0,05 mm de los
extremos del lado frontal, considerando una fase 30 de 2 x 45º,
conduce a un ángulo \in de desvío de aproximadamente medio grado o
30 minutos. El desplazamiento a axial se indica en la figura 12 para
las dos escotaduras 25a, 25b o para los dos lados 25a', 25b'
frontales de estas dos escotaduras.
La figura 13 muestra la primera mordaza 21
tensora del dispositivo tensor mostrado en la figura 9 en sección
longitudinal. Esta mordaza 21 tensora dispone también de una parte
del alojamiento 22' del segundo elemento tensor.
En las figuras 14 y 15 se muestran los detalles
Z_{1} y Z_{2} de la figura 11 o la figura 13.
La figura 14 muestra el detalle Z_{1} de la
segunda mordaza 20 tensora mostrada en la figura 11 en una
ampliación de 5:1. Ha de observarse que la segunda mordaza 20
tensora también dispone de una escotadura 20a, que, no obstante,
presenta una profundidad menor que las escotaduras del alojamiento
19 mostrado en la figura 12.
Tal como ya se ha explicado en relación con la
figura 12, también el lado 20a' frontal de la escotadura 20a está
inclinado respecto a la perpendicular el ángulo \in de desvío. Los
dos extremos del lado 20a' presentan para ello un desplazamiento a
axial. Si la escotadura 20a de la segunda mordaza 20 tensora se
extiende la misma medida en la dirección axial que la escotadura
correspondiente a ésta del alojamiento, entonces el desplazamiento a
axial de los dos extremos del lado 20a' frontal de la escotadura 20a
es igual al desplazamiento a axial del lado frontal de la
escotadura del alojamiento.
En el caso del ejemplo de realización mostrado en
las figuras 9 a 15 de un dispositivo tensor, el desplazamiento axial
de los extremos de los lados 20a', 21a', 25a', 25b' frontales de las
escotaduras 20a, 21a, 25a, 25b es igual de grande y para el ejemplo
de realización ya citado es de 0,05 mm.
La figura 15 muestra de forma correspondiente a
la figura 14 el detalle Z_{2} de la primera mordaza 21 tensora
mostrada en la figura 13 en una ampliación de 5:1.
Las realizaciones elaboradas en relación con la
figura 14 pueden transferirse a la figura 15, disponiendo la primera
mordaza 21 tensora de una escotadura 21a y un lado 21a' frontal.
| 1 | Cojinete con collar |
| 2 | Semi-cojinete |
| 2' | Cuerpo de soporte del semi-cojinete |
| 2'' | Revestimiento del semi-cojinete |
| 2'a | Lado frontal anterior del semi-cojinete |
| 3 | Arandela de empuje |
| 3' | Cuerpo de soporte de la arandela de empuje |
| 3'' | Revestimiento de la arandela de empuje |
| 4 | Ranura |
| 5 | Ranura |
| 6 | Ranura |
| 7 | Extremo de la arandela de empuje |
| 8 | Costura de soldadura |
| 8' | Costura de soldadura |
| 8'a | Lado anterior |
| 8'b | Lado posterior |
| 9 | Intersticio fundamentalmente paralelo |
| 10 | Punto de unión |
| 11 | Eje de la costura de soldadura |
| 12 | Superficie exterior de revestimiento periférica |
| 13 | Segmento interior de la superficie de revestimiento periférica |
| 14 | Perforaciones |
| 15 | Rayo láser de soldadura |
| 16 | Foco |
| 17 | Intersticio cuneiforme |
| 18 | Dispositivo tensor |
| 19 | Alojamiento |
| 20 | Mordaza tensora |
| 20a | Escotadura |
| 20a' | Lado frontal |
| 21 | Mordaza tensora |
| 21a | Escotadura |
| 21a' | Lado frontal |
| 22 | Elemento tensor |
| 22' | Alojamiento para el segundo elemento tensor |
| 23 | Elemento tensor |
| 23' | Tope |
| 24 | Primera escotadura |
| 25a | Segunda escotadura |
| 25a' | Lado frontal |
| 25b | Segunda escotadura |
| 25b' | Lado frontal |
| 26 | Perno |
| 27 | Orificio |
| 28 | Plancha tensora |
| 30 | Fase |
| \alpha | \begin{minipage}[t]{143mm}Ángulo entre la al menos una arandela (3) de empuje y la superficie (12) exterior de revestimiento periférica del semi-cojinete (2)\end{minipage} |
| \in | Ángulo de desvío |
| \beta | Ángulo de incidencia |
| a | Desplazamiento axial. |
Claims (29)
1. Cojinete (1) con collar con un
semi-cojinete (2) y al menos una arandela (3) de
empuje, en el que la al menos una arandela (3) de empuje está fijada
a una superficie (12) externa de revestimiento periférica del
semi-cojinete (2) y a un punto (10) de unión que
está dispuesto entre la superficie (12) externa de revestimiento
periférica del semi-cojinete (2) y un segmento (13)
interno de superficie de revestimiento periférica de la arandela (3)
de empuje, la al menos una arandela (3) de empuje está soldada al
semi-cojinete (2) de manera permanente durante el
funcionamiento, caracterizado porque la costura (8, 8') de la
soldadura discurre en la dirección axial únicamente por una zona
parcial del punto (10) de unión y, sin tratamiento posterior, el
ángulo \alpha entre la al menos una arandela (3) de empuje y la
superficie (12) exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete 2 adquiere un valor de 90º \pm
50'
(minutos).
(minutos).
2. Cojinete (1) con collar según la
reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo \alpha
adquiere un valor de 90º \pm 35' (minutos).
3. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ángulo
\alpha adquiere un valor de 90º \pm 25' (minutos).
4. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la costura
(8, 8') de la soldadura dispone de un lado (8'b) posterior y un lado
(8'a) anterior, y en el lado (8'b) posterior de la costura (8, 8')
de la soldadura está configurado además un intersticio (9)
fundamentalmente paralelo entre la superficie (12) exterior de
revestimiento periférica del semi-cojinete (2) y el
segmento (13) interior de la superficie de revestimiento periférica
de la arandela (3) de empuje.
5. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el radio
del segmento (13) interno de la superficie de revestimiento
periférica de la arandela (3) de empuje corresponde al radio de la
superficie (12) externa de revestimiento periférica del
semi-cojinete (2) fundamentalmente en todo el
contorno de la arandela (3) de empuje.
6. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la al
menos una arandela (3) de empuje está soldada por láser al
semi-cojinete (2).
7. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la al
menos una arandela (3) de empuje está soldada al
semi-cojinete (2) por prácticamente todo el contorno
de la arandela (3) de empuje.
8. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
cojinete (1) con collar está soldado desde fuera, de manera que la
costura (8, 8') de la soldadura, que presenta un lado (8'b)
posterior y un lado (8'a) anterior, tiene su lado (8'a) anterior en
el lado dirigido al revestimiento (3'') de la arandela de
empuje.
9. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el cojinete (1)
con collar está soldado por dentro, de manera que la costura (8, 8')
de la soldadura, que presenta un lado (8'b) posterior y un lado
(8'a) anterior, tiene su lado (8'a) anterior en el lado opuesto al
revestimiento (3'') de la arandela de empuje.
10. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
semi-cojinete (2) presenta al menos una ranura (4)
que discurre en la dirección periférica sobre una superficie (14)
interior de revestimiento periférica del
semi-cojinete (2), preferiblemente en su borde.
11. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
semi-cojinete (2) presenta al menos una ranura (6)
en una superficie (14) interna de revestimiento periférica del
semi-cojinete (2), preferiblemente en su
centro.
12. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes configurado como
semi-cojinete de cojinete con collar con dos
arandelas de empuje, caracterizado porque las dos arandelas
(3) de empuje se extienden en la dirección periférica al menos
parcialmente más allá del semi-cojinete (2).
13. Cojinete (1) con collar según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la al
menos una arandela (3) de empuje presenta perforaciones (14) en su
segmento (13) interior de la superficie de revestimiento
periférica.
14. Procedimiento para fabricar un cojinete (1)
con collar con un semi-cojinete (2) y al menos una
arandela (3) de empuje, en el que la al menos una arandela (3) de
empuje se fija a una superficie (12) exterior de revestimiento
periférica del semi-cojinete (2), en el que
- -
- en un punto (10) de unión que se dispone entre una superficie (12) externa de revestimiento periférica del semi-cojinete (2) y un segmento (13) interno de la superficie de revestimiento periférica de la arandela (3) de empuje, la al menos una arandela (3) de empuje está soldada de forma permanente al semi-cojinete (2),
caracterizado porque
- -
- la al menos una arandela (3) de empuje está sujeta en todo su contorno formando un ángulo \alpha \pm \in entre la al menos una arandela (3) de empuje y la superficie (12) exterior de revestimiento periférica del semi-cojinete (2), correspondiendo \alpha al ángulo teórico entre la al menos una arandela (3) de empuje y la superficie (12) exterior de revestimiento periférica del semi-cojinete (2), y siendo \in el ángulo de desvío que se elige de tal manera que tras el proceso de soldadura y la eliminación de la desviación se compensa como consecuencia del enfriamiento.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque el ángulo | \in | de desvío es \leq
60' (minutos).
16. Procedimiento según la reivindicación 4 o 5,
caracterizado porque el ángulo | \in | de desvío es \leq
50' (minutos).
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque el ángulo |
\in | de desvío es \leq 40' (minutos).
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque el ángulo |
\in | de desvío es \leq 30' (minutos).
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque la al menos
una arandela (3) de empuje se suelda al
semi-cojinete (2) fundamentalmente por todo el
contorno de la arandela (3) de empuje.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 14 a 19, caracterizado porque como
procedimiento de soldadura se emplea un procedimiento de soldadura
por láser, conduciéndose el rayo (15) láser de soldadura desde un
extremo de la costura (8', 8'') de soldadura que ha de configurarse
hasta el otro extremo.
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
caracterizado porque el rayo (15) láser de soldadura está
inclinado hacia dentro un ángulo \beta de 10º a 30º respecto al
eje del cojinete con collar si el cojinete con collar se suelda
desde fuera.
22. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 20 a 21, caracterizado porque el rayo (15)
láser de soldadura se enfoca de manera que el foco (16) se dispone
delante del intersticio (17) cuneiforme que se configura debido a la
desviación de la arandela (3) de empuje.
23. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 20 a 22, caracterizado porque el rayo (15)
láser de soldadura se enfoca de manera que el foco (16) se dispone
en el intersticio (17) cuneiforme que se configura debido a la
desviación de la arandela (3) de empuje.
24. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 20 a 23, caracterizado porque la sección
transversal del rayo (15) láser de soldadura es mayor que la anchura
del intersticio (17) cuneiforme.
25. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 14 a 24, caracterizado porque se utiliza un
gas de protección.
26. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 14 a 23, caracterizado porque el cojinete
(1) con collar se suelda desde fuera de manera que la costura (8,
8') de soldadura, que presenta un lado (8'b) posterior y un lado
(8'a) anterior, tiene su lado (8'a) anterior en el lado dirigido al
revestimiento (3'') de la arandela de empuje.
27. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 14 a 25, caracterizado porque el cojinete
(1) con collar se suelda desde dentro, de manera que la costura (8,
8') de soldadura, que presenta un lado (8'b) posterior y un lado
(8'a) anterior, tiene su lado (8'a) anterior en el lado opuesto al
revestimiento (3'') de la arandela de empuje.
28. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la costura
(8, 8') de soldadura está configurada triangular en la sección
transversal.
29. Dispositivo (18) tensor para tensar
previamente al menos una arandela (3) de empuje con un alojamiento
(19), al menos una mordaza (20, 21) tensora y al menos dos elementos
(22, 23) tensores, en el que el alojamiento (19) presenta una
primera escotadura (24) para alojar un semi-cojinete
(2) que puede sujetarse mediante un primer elemento (23) tensor, y
el alojamiento (19) presenta además al menos una segunda escotadura
(25a, 25b) para alojar al menos una arandela (3) de empuje, estando
configurada la al menos una segunda escotadura (25a, 25b) de modo
que la al menos una arandela (3) de empuje puede tensarse
previamente mediante la al menos una mordaza (20, 21) tensora y el
al menos un elemento (22) tensor en todo su contorno formando un
ángulo \alpha \pm \in entre la al menos una arandela (3) de
empuje y la superficie (12) exterior de revestimiento periférica
del semi-cojinete (2), correspondiendo \alpha al
ángulo teórico entre la al menos una arandela (3) de empuje y la
superficie (12) exterior de revestimiento periférica del
semi-cojinete (2), y siendo \in el ángulo de
desvío, que se elige de manera que tras el proceso de soldadura y la
eliminación de la desviación se compensa como consecuencia del
enfriamiento.
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