ES2258195T3 - Perno esferico de resorte. - Google Patents
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Abstract
Perno esférico en dos piezas para una articulación con un cuello del perno esférico (1) y una cabeza esférica (2) colocada sobre el cuello del perno esférico (1), caracterizado porque está conformado un perfil en diente de sierra (3a, 3c) en la dirección axial (2) del cuello del perno esférico (1) en una cavidad de la cabeza esférica (2) y/o en el cuello del perno esférico (1), por medio del que la cabeza esférica (2) está enganchada con el cuello del perno esférico (1).
Description
Perno esférico de resorte.
La presente invención se refiere a un perno
esférico en dos piezas para una articulación esférica, así como a
un procedimiento para la fabricación de un perno esférico de este
tipo.
Una articulación esférica está formada en general
por una carcasa de la articulación, un perno esférico, una cubierta
de deslizamiento en la que se desliza la cabeza esférica del perno
esférico, y un mecanismo de cierre, que evita que se salga el perno
esférico de la carcasa de la articulación. Se ejerce una influencia
sobre los pares de vuelco y de giro resultantes del sistema por
medio del emparejamiento de las parejas de deslizamiento.
Para articulaciones esféricas de alta capacidad
de carga se usa en la mayoría de las ocasiones pernos esféricos de
una pieza de acero, en los que la cabeza esférica está conformada en
el cuello del perno esférico. Sin embargo, puede ser ventajoso
fabricar la cabeza esférica y el cuello del perno esférico de
diferentes materiales y/o en pasos de trabajo separados, lo que
favorece una realización en dos piezas del perno esférico.
Se conocen diferentes realizaciones de pernos
esféricos en dos piezas, así como procedimientos para su
fabricación. De este modo, el documento DE 4403584C2 da a conocer
un perno esférico metálico en dos piezas para una articulación
esférica de alta capacidad de carga para automóviles, en el que
existen diferentes requerimientos de protección contra la corrosión
en la cabeza esférica y en el cuello del perno esférico. En la
fabricación de este perno esférico, la cabeza esférica provista de
una abertura pasante perfilada se introduce de modo resistente a la
torsión en el cuello del perno esférico, y se fija con un reborde en
el cuello del perno esférico.
El documento EP 0186856A1 da a conocer un
procedimiento de fabricación para un perno esférico metálico en dos
piezas, en el que un cuello del perno esférico en forma de émbolo
con una superficie lisa se introduce a presión por medio de un
dispositivo de compresión especial en una cabeza esférica provista
de una abertura perfilada.
Si se realiza un perno esférico con una cabeza
esférica de plástico, se puede reducir el peso del perno esférico
y, en ciertas circunstancias, se puede prescindir de una cubierta de
deslizamiento en la articulación esférica, lo que puede facilitar
la fabricación de la articulación esférica.
Un perno esférico para una articulación pendular
con una cabeza esférica de plástico se conoce del documento
DE3440044A1. La unión entre el cuello del perno esférico y la cabeza
esférica de plástico se realiza en este caso por medio de un
casquillo intermedio, que por un lado se engancha en el cuello del
perno esférico, y por otro lado está integrado por medio de su
forma de talón asimétrica de modo fijo y resistente a la torsión en
la cabeza esférica de plástico.
El documento DE 1818602U1 propone además infundir
directamente la cabeza esférica de plástico en un extremo abombado
del cuello del perno esférico, o insertar el cuello del perno
esférico bajo tensión en una cavidad de la cabeza esférica de
plástico preformada de modo complementario respecto al extremo
abombado del cuello del perno esférico.
En los pernos esféricos en dos piezas descritos,
para el establecimiento de la unión entre la cabeza esférica y el
cuello del perno esférico se requieren herramientas o máquinas
especiales. Además, no es posible una unión de un cuello de perno
esférico con una cabeza esférica ya alojada en la carcasa de la
articulación esférica con los procedimientos descritos.
Debido a ello, el objetivo de la presente
invención es conseguir un perno esférico en dos piezas para una
articulación así como un procedimiento para la fabricación de un
perno esférico de este tipo, en los que el cuello del perno
esférico y la cabeza esférica entren en una unión que se puede
establecer de un modo fijo, y de manera sencilla, a pesar de ello.
En particular, ha de ser posible una unión del cuello del perno
esférico y de la cabeza esférica, en la que la cabeza esférica ya
está alojada en la carcasa de la articulación esférica.
Este objetivo se alcanza por medio de las
características de las reivindicaciones subordinadas. Variantes
ventajosas de la invención se desprenden de las reivindicaciones
dependientes.
Con ello, el perno esférico conforme a la
invención presenta un cuello del perno esférico y una cabeza
esférica aplicada en el cuello del perno esférico, en el que está
conformado un perfil de diente de sierra en dirección axial del
cuello del perno esférico en la cavidad de la cabeza esférica y/o en
el cuello del perno esférico, por medio del que la cabeza esférica
se engancha con el cuello del perno esférico. La cabeza esférica se
fija por medio del enganche de los dientes del cuello del perno
esférico y/o de la cabeza esférica en la cabeza esférica o en el
cuello del perno esférico.
El perfil en diente de sierra del cuello del
perno esférico, o de la cabeza esférica, está conformado en este
caso de tal manera que la cabeza esférica se puede empujar
fácilmente en el cuello del perno esférico, y se dificulta, o se
hace imposible que se produzca un deslizamiento o un arranque del
cuello del perno esférico saliéndose de la cabeza esférica. Después
del encaje, sin que se requieran más piezas constructivas, la cabeza
esférica y el cuello del perno esférico van a una unión fija, no
separable. Un montaje del perno esférico conforme a la invención
también es posible con una cabeza esférica que ya esté alojada en
una carcasa de la articulación cerrada. El transcurso de la
producción se simplifica, y los costes de fabricación se pueden
reducir.
Al usar una cabeza esférica de plástico, se
pueden conseguir las mismas parejas de fricción que en una
articulación esférica con cubiertas esféricas separadas, pudiéndose
hacer uso del conocimiento tribológico conocido.
Un talón o una ranura conformada adicionalmente
en el cuello del perno esférico proporcionan una guía al introducir
la cabeza esférica en el cuello del perno esférico, y evita que se
tuerza la cabeza esférica de plástico en el cuello del perno
esférico cuando posteriormente se produzcan esfuerzos de giro del
perno esférico.
Según el procedimiento conforme a la invención se
pueden combinar entre ellos cuellos de perno esférico y cabezas
esféricas de diferentes tamaños y de diferentes materiales (sistema
modular). Si la cabeza esférica y el cuello del perno esférico son
de materiales con una dureza similar, entonces es ventajoso para un
enganche sencillo de la cabeza esférica en el cuello del perno
esférico el hecho de proveer a los dos de un perfil en forma de
diente de sierra, conformándose el perfil de forma de sierra en la
cavidad de la cabeza esférica de modo complementario al perfil en
diente de sierra del cuello del perno esférico. Igualmente, es
ventajosa una preformación de una ranura o talón como guía y seguro
contra la torsión en la cavidad de la cabeza esférica de plástico
de modo complementario al cuello del perno esférico.
La vida útil de una articulación esférica se
puede incrementar por medio de la aplicación de un medio
antifricción en las superficies de deslizamiento de la articulación
esférica, que además de la reducción de la fricción, también tiene
una función de obturación. Para ello, la cabeza esférica según la
invención presenta una abertura pasante, en uno de cuyos extremos
penetra el cuello del perno esférico sólo parcialmente en la cabeza
esférica. El resto del espacio entre el cuello del perno esférico y
el otro extremo de la abertura de paso está relleno de un medio
antifricción, y sirve como reserva de medio antifricción. Con ello,
cuando el perno esférico está alojado en la carcasa de la
articulación, en la abertura pasante de la cabeza esférica opuesta a
la superficie de deslizamiento de la carcasa de la articulación
puede salir medio antifricción.
La presente invención se explica con más detalle
en la siguiente descripción a partir de las figuras anexas, en las
que se muestra:
Figura 1a y 1b un ejemplo del procedimiento
conforme a la invención en el que el cuello del perno esférico está
hecho de un material más duro que la cabeza esférica,
Figura 2a y 2b un ejemplo del procedimiento
conforme a la invención en el que la cabeza esférica y el cuello de
perno esférico están hechos de materiales igual de duros,
Figura 3a y 3b un ejemplo del procedimiento
conforme a la invención en el que la cabeza esférica está hecha de
un material más duro que el cuello del perno esférico,
Figura 4 un ejemplo de un perno esférico conforme
a la invención con una reserva de medio antifricción, y
Figura 5 un ejemplo del perno esférico conforme a
la invención con un seguro contra la torsión.
Según la presente invención, el perno esférico
está formado por dos piezas, el cuello del perno esférico y la
cabeza esférica. Esto hace posible una fabricación o un mecanizado
separado de las dos piezas, y la construcción de un sistema
modular, en el que los cuellos del perno esférico y las cabezas
esféricas se pueden combinar entre ellas con diferentes tamaños y
materiales.
En la forma de realización mostrada en la Figura
1a del perno esférico conforme a la invención, el cuello del perno
esférico 1, en uno de cuyos extremos está conformada una rosca 4
para la unión, por ejemplo, a una barra de un vehículo, y en cuyo
otro extremo está conformado un perfil en diente de sierra 3a que
presenta simetría de rotación, está hecho de metal. La cabeza
esférica 2 está conformada a partir de plástico y está prevista de
un taladro 3b, cuyo diámetro es menor que el diámetro mayor del
cuello del perno esférico 1 en la región del perfil en diente de
sierra 3a. El uso de una cabeza esférica de plástico 2 es
especialmente ventajoso, ya que se puede prescindir de una capa de
deslizamiento o de una cubierta de deslizamiento, que ha de ser
introducida con un paso de montaje adicional en la articulación.
El cuello del perno esférico 1, tal y como se
muestra en la Figura 1b, se introduce a presión en el taladro 3b de
la cabeza esférica 2. Los dientes del cuello del perno esférico 1
metálico se enganchan en la cabeza esférica de plástico 2, a
continuación de lo cual la cabeza esférica de plástico 2 se une con
el cuello del perno esférico 1 en una unión fija, no separable.
Para incrementar la resistencia de la unión, en particular para la
protección contra la torsión del cuello del perno esférico 1 en la
cabeza esférica de plástico 2, puede estar conformado en el cuello
del perno esférico 1 un talón (no mostrado), que al ser introducido
a presión se enganche así mismo en el taladro 3b de la cabeza
esférica de plástico 2. De modo correspondiente a los materiales
usados, el enganche de los dientes también puede estar soportado por
medio de un calentamiento del cuello del perno esférico 1 y/o de la
cabeza esférica 2.
En la forma de realización mostrada en la Figura
2a del perno esférico conforme a la invención, el cuello del perno
esférico 1 y la cabeza esférica 2 están formados por materiales de
una dureza similar. En la cavidad de la cabeza esférica 2 está
conformado un perfil en diente de sierra 3c conformado de modo
complementario al cuello del perno esférico 1, de manera que la
cabeza esférica 2, tal y como se muestra en la Figura 2b, se pueda
enganchar al cuello del perno esférico 1. Para incrementar
adicionalmente la resistencia de la unión, las superficies de
contacto se pueden pegar o soldar entre ellas.
Con un talón conformado en dirección axial en el
cuello del perno esférico 1 o en la cavidad de la cabeza esférica
de plástico 2, y una ranura correspondiente en la cabeza esférica de
plástico 2 o en el cuello del perno esférico 1 que se engancha en
el talón 6 (no mostrado), se consigue así mismo una protección
adicional contra el giro del cuello del perno esférico 1 en la
cabeza esférica 2.
En la forma de realización mostrada en la Figura
3a, la cabeza esférica 2 está formada por un material más duro que
el cuello del perno esférico 1. De modo similar a la Figura 1b, en
este caso, al producirse el encaje, tal y como muestra la Figura
3b, los dientes del perfil en diente de sierra 3c se enganchan en el
cuello del perno esférico 1, a continuación de lo cual, la cabeza
esférica 2 se une con el cuello del perno esférico 1 formando una
unión fija, no separable. Un seguro contra la torsión (no mostrado)
se conforma de modo análogo a la realización descrita en la Figura
1 en la cabeza esférica 2 más dura.
En muchos casos de aplicación para articulaciones
esféricas, los mayores esfuerzos se producen en la región
ecuatorial de las superficies esféricas. La vida útil de las
articulaciones, debido a ello, se puede incrementar por medio de la
preparación de un depósito de medio antifricción en la región de las
superficies de la articulación.
En el ejemplo de realización de la invención
mostrado en la Figura 4, la cabeza esférica 2 presenta una abertura
pasante, en uno de cuyos extremos el perno esférico 1, por ejemplo
según uno de los procedimientos descritos en las Figuras 1 a 3,
está introducido en la cabeza esférica 2. En este caso, el cuello
del perno esférico 1 no llena completamente la cabeza esférica 2,
de manera que en la abertura pasante de la cabeza esférica 2
opuesta a la carcasa de la articulación esférica se origina un
espacio 5 que se llena con medio antifricción. El medio
antifricción se rellena antes de la introducción del perno esférico
en la carcasa de la articulación en el espacio 5 de la cabeza
esférica 2, que posteriormente, al producirse movimientos en la
carcasa de la articulación, lo entrega a las superficies de
deslizamiento. Sin embargo, también es posible rellenar tanto medio
antifricción en la cavidad de la cabeza esférica 2, que el medio
antifricción se salga al introducir el cuello del perno esférico 1
en la cabeza esférica 2 de la otra abertura pasante de la cabeza
esférica 2. Este modo de proceder es especialmente ventajoso cuando
al realizar el encaje de la cabeza esférica 2 y el cuello del perno
esférico 1, la cabeza esférica 2 ya está alojada en la carcasa de la
articulación, y el cuello del perno esférico 1 no está introducido,
o no está introducido completamente en la cabeza esférica 2, ya que
al introducir el cuello del perno esférico 1 en la cabeza esférica 2
se presiona automáticamente el medio antifricción contra las
superficies de deslizamiento de la articulación.
En los ejemplos descritos hasta el momento, el
perfil en diente de sierra 3a, 3c estaba conformado en el cuello
del perno esférico 1 y/o en la cabeza esférica 2 de modo que
presentaba simetría de rotación. La Figura 5 muestra un ejemplo de
realización conforme a la invención en el que el perfil en diente de
sierra 3a, 3c del cuello del perno esférico 1, o de la cabeza
esférica 2, sólo está conformado en un lado, y con ello, no presenta
simetría de rotación. Esta realización presenta una buena
protección contra la torsión del cuello del perno esférico 1 en la
cabeza esférica 2. Una pareja de ranura-talón 6
conformada en el otro lado proporciona una guía al realizarse el
encaje o al realizarse el enganche de la cabeza esférica 2 con el
cuello del perno esférico 1, y proporciona protección adicional
contra la torsión.
- 1
- Cuello del perno esférico
- 2
- Cabeza esférica
- 3a
- Perfil en diente de sierra en el cuello del perno esférico
- 3b
- Taladro en la cabeza esférica
- 3c
- Perfil en diente de sierra en la cabeza esférica
- 4
- Rosca en el cuello del perno esférico
- 5
- Espacio rellenado con medio antifricción en la cabeza esférica
- 6
- Pareja de ranura-talón
Claims (8)
1. Perno esférico en dos piezas para una
articulación con un cuello del perno esférico (1) y una cabeza
esférica (2) colocada sobre el cuello del perno esférico (1),
caracterizado porque está conformado un perfil en diente de
sierra (3a, 3c) en la dirección axial (2) del cuello del perno
esférico (1) en una cavidad de la cabeza esférica (2) y/o en el
cuello del perno esférico (1), por medio del que la cabeza esférica
(2) está enganchada con el cuello del perno esférico (1).
2. Perno esférico según la reivindicación 1,
caracterizado porque en el cuello del perno esférico (1) o
en la cavidad de la cabeza esférica (2) existe un talón (6) a modo
de seguro contra la torsión.
3. Perno esférico según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la cabeza esférica (2) presenta en su
cavidad un perfil en diente de sierra (3a, 3c) conformado de modo
complementario al cuello del perno esférico (1), sobre el que está
fijado a presión el cuello del perno esférico (1).
4. Perno esférico según la reivindicación 3,
caracterizado porque el cuello del perno esférico (1) o la
cabeza esférica (2) presentan como seguro contra la torsión un talón
(6) en la dirección axial, y la cabeza esférica (2) o el cuello del
perno esférico (1) presentan una ranura en la que se engancha el
talón (6).
5. Perno esférico según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la cabeza
esférica (2) presenta una abertura pasante, en uno de cuyos
extremos penetra el cuello del perno esférico (1) en la cabeza
esférica (2), conteniendo el espacio (5) entre el cuello del perno
esférico (1) y el otro extremo de una abertura pasante en la cabeza
esférica (2) medio antifricción.
6. Procedimiento para la fabricación de un perno
esférico para una articulación, caracterizado porque en un
cuello del perno esférico (1) se empuja una cabeza esférica (2), en
el que existe un perfil en diente de sierra (3a, 3c) en dirección
axial (2) del cuello del perno esférico (1) en la cavidad de la
cabeza esférica (2) y/o en el cuello del perno esférico (1), por
medio del que la cabeza esférica (2) se engancha con el cuello del
perno esférico (1).
7. Procedimiento para la fabricación de un perno
esférico según la reivindicación 6, caracterizado porque la
cabeza esférica (2) está alojada durante el empuje en el cuello del
perno esférico (1) en una carcasa de la articulación de una
articulación esférica.
8. Procedimiento para la fabricación de un perno
esférico según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque
el cuello del perno esférico (1), al producirse el empuje en una
abertura pasante de la cabeza esférica (2) en el otro extremo de la
abertura pasante, expulsa medio antifricción (5) que se encuentra en
el interior de la cabeza esférica de plástico (2), en el otro
extremo de la abertura pasante.
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