ES2259709T3

ES2259709T3 - Articulacion esferica.

Info

Publication number: ES2259709T3
Application number: ES02742779T
Authority: ES
Inventors: Arnold Blanke
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2006-10-16
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: DE10125143A1; WO2002095248A1; JP2004519643A; US20040042846A1; KR20030019561A; EP1390628A1; DE10125143C2; EP1390628B1; US6913410B2

Abstract

Articulación esférica compuesta por un casquillo o un pivote con una superficie semiesférica y un semicojinete con superficie de apoyo de forma esférica hueca que comprende en unión positiva esta superficie semiesférica, que está dispuesta en una carcasa de dos piezas, cuyas mitades de carcasa presentan elementos de enclavamiento con levas de enclavamiento y acanaladuras de enclavamiento que encajan mutuamente entre sí, que en su posición final de montaje permiten encajar ambas mitades de carcasa entre sí de forma fija una respecto de la otra en la dirección del eje longitudinal del casquillo o del pivote, en el que la superficie de apoyo (6) para la superficie semiesférica (4) del casquillo (2) o del pivote (3) está integrada en las superficies interiores de ambas mitades (9, 10) de carcasa, caracterizada porque las levas de enclavamiento (17) y las acanaladuras de enclavamiento (18) están dispuestas alternadas en una mitad de carcasa y encajan en las acanaladuras de enclavamiento (18) yen las levas de enclavamiento (17) dispuestas también de forma alternada de la otra mitad de carcasa.

Description

Articulación esférica.

La invención se refiere a una articulación esférica compuesta por un casquillo o un pivote con una superficie semiesférica y un semicojinete con superficie de apoyo de forma esférica hueca que comprende en unión positiva esta superficie semiesférica, que está dispuesta en una carcasa de dos piezas, cuyas mitades de carcasa presentan elementos de enclavamiento con levas de enclavamiento y acanaladuras de enclavamiento que encajan mutuamente entre sí, que en la posición final de montaje permiten encajar ambas mitades de carcasa entre sí de forma fija una respecto de la otra en la dirección del eje longitudinal del casquillo o del pivote, estando integrada la superficie de apoyo para la superficie semiesférica del casquillo o del pivote en las superficies interiores de ambas mitades de carcasa, véase el documento DE-A-3341878.

En una propuesta más antigua de este tipo de acuerdo con el documento DE10023602A1, el semicojinete está conformado como componente independiente y sujetado entre las dos mitades de carcasa. El semicojinete está conformado en al menos dos piezas y se tiene que ajustar con la precisión correspondiente para el asiento ajustado de la superficie semiesférica de un casquillo y de la superficie de apoyo de forma esférica hueca, y sujetarse asimismo sin juego a su superficie exterior en ambas mitades de carcasa. Esto hace necesario para una producción en serie no sólo una terminación de precisión relativa, sino también al menos cuatro piezas, es decir, dos mitades de carcasa y los dos semicojinetes, que se deben adaptar exactamente a la superficie semiesférica del casquillo o del pivote.

El documento EPA1194702, dado a conocer como WO-A-01/88394, presenta un componente de la misma familia que el documento DE10023602A1, que describe un estado de la técnica según los artículos 54 (3) y (4) CPE.

En una articulación esférica de otro tipo según el documento DE1984453U1 se sujeta un anillo con una superficie semiesférica sobre un perno entre dos piezas de soporte especularmente simétricas, sobre el que se sujeta un anillo externo dividido con una superficie de forma semiesférica hueca en una caja elástica, sujetada entre dos anillos de sujeción dentro de una abertura de una biela. El perno está situado entre dos bridas de un bastidor y se fija al extremo opuesto a la cabeza de tornillo mediante una arandela, una tuerca de cabeza almenada y un pasador de aletas. Resulta desventajoso el gran número de piezas a adaptar exactamente entre sí, que complican no sólo una fabricación en serie, sino también el montaje de la articulación esférica.

El objetivo de la invención es simplificar una articulación esférica del tipo mencionado al principio del punto de vista técnico del montaje y de la fabricación, y garantizar un asiento ajustado con pequeñas fuerzas de fricción de la articulación esférica mediante un posicionamiento mandado por fuerza o por desplazamiento de ambas mitades de carcasa durante su ensamblaje.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención en relación con el término genérico mencionado al principio mediante las propiedades características de la reivindicación 1.

Mediante esta conformación es posible un apriete con mando por fuerza o por desplazamiento de las dos mitades de carcasa de los elementos de enclavamiento durante su ensamblaje con sus levas de enclavamiento y acanaladuras de enclavamiento que encajan mutuamente entre sí hasta el punto de lograr un asiento adecuado entre la superficie semiesférica del casquillo o del pivote por un lado y de la superficie de apoyo de forma esférica hueca de los semicojinetes que envuelven en unión positiva por otro lado.

Una conformación ventajosa de la invención consiste en envolver en unión positiva las mitades de carcasa por su superficie exterior mediante un elemento anular metálico. De este modo, el elemento anular preferentemente metálico que envuelve ambas mitades de carcasa sirve también como limitación del movimiento al presionar las dos mitades de carcasa entre sí durante el montaje. El elemento anular forma parte de un primer componente, que está acoplado de forma articulada a través de la articulación esférica con un segundo componente que se ha de unir con el casquillo o el pivote. El elemento anular también puede estar fabricado de cualquier otro material adecuado en lugar del material metálico anteriormente mencionado, como, por ejemplo, plástico o materiales compuestos de metal y plástico.

De acuerdo con una variante especialmente ventajosa de la invención, entre las piezas interiores de la carcasa que contienen las superficies de apoyo y las piezas exteriores de la carcasa que presentan la superficie de apoyo para el elemento anular de ambas mitades de carcasa, está prevista una ranura que discurre aproximadamente paralela al eje longitudinal de simetría del casquillo o del pivote. Mediante esta ranura es posible que las piezas interiores de la carcasa que presentan las superficies de apoyo puedan recular elásticamente hacia fuera a la ranura durante el apriete. Para ello, las piezas interiores de la carcasa se apoyan ventajosamente en la posición enclavada de montaje con sus superficies de apoyo sobre la superficie semiesférica del casquillo o del pivote bajo una tensión elástica previa deseada. La tensión elástica previa se puede controlar a través de las superficies de apoyo conformadas a modo de ballestas de forma anular con capacidad de recular a lo largo de la profundidad de enclavamiento de los elementos de enclavamiento de las dos mitades de carcasa. Esta articulación esférica hace posible enclavar las dos mitades de carcasa entre sí con respecto a la superficie semiesférica de tal forma que se logra o bien una articulación esférica sin holgura o bien una articulación esférica con fricción, que se esmerila por sí misma hasta ajustarse después de un determinado número de movimientos de articulación. En cualquier caso, mediante esta disposición de acuerdo con la invención se evita tanto una holgura indeseada y con ello una articulación esférica con tendencia a realizar movimientos no deseados de basculación, como una articulación esférica que adolezca de fuerzas de fricción excesivamente grandes.

Y finalmente, esta articulación esférica tan sólo requiere dos piezas, puesto que la superficie de apoyo de forma esférica hueca está integrada ahora en las dos mitades de carcasa. De este modo no sólo se garantiza una fabricación sencilla, sino también un montaje tanto sencillo como rápido como seguro.

En el montaje, las partes exteriores de carcasa de las dos mitades de carcasa se solapan ventajosamente con sus elementos cilíndricos de enclavamiento, donde el elemento cilíndrico de enclavamiento que mira hacia la cabeza esférica de una de las mitades de carcasa está provisto en su superficie cilíndrica exterior de unas levas de enclavamiento y de unas acanaladuras de enclavamiento alternadas, y la superficie cilíndrica interior del elemento cilíndrico de enclavamiento que se solapa de la otra mitad de carcasa está provisto de unas ranuras de enclavamiento y de unas levas de enclavamiento correspondientes, que encajan a modo de garfio entre sí. Puesto que ambos elementos de enclavamiento se apoyan con sus superficies cilíndricas exteriores de forma ajustada sobre el elemento metálico anular y son envueltos por éste en unión positiva, no es posible soltar la unión de enclavamiento de forma no destructiva.

Se entiende que las superficies cilíndricas de los elementos de enclavamiento también se pueden disolver alternativamente en lengüetas de enclavamiento, tal y como se muestra en las figuras 1 y 3 de la propuesta más antigua del documento DE10023602A1.

Y finalmente, cada tensión elástica previa de las partes interiores de la carcasa con respecto a sus superficies de apoyo provoca un aumento de las fuerzas de enclavamiento de los elementos de enclavamiento, que se aprietan de este modo con mayor presión contra el elemento metálico anular.

Para mantener la articulación esférica libre de entrada de suciedad y con ello de fricciones indeseadas asociadas, las dos mitades de carcasa están provistas en cada uno de sus extremos de un reborde anular y están hermetizadas con respecto al casquillo o al pivote mediante un manguito anular elástico entrópico que lo solapa.

Los manguitos anulares se pueden fijar bien directa o indirectamente mediante una tensión elástica previa a las mitades de carcasa o unirse a éstas mediante unión por tejido. Como unión por tejido se puede utilizar, por ejemplo, un procedimiento de inyección de dos componentes. Una realización en una única pieza de manguito anular y mitad de carcasa también se encuentra recogida dentro de la idea de la invención.

Mientras que el casquillo o el pivote están compuestos por una aleación metálica probada, las mitades de carcasa están fabricadas de un plástico resistente al desgaste y al calor, como, por ejemplo, polieterimida, poliamida, polioximetileno, polieteretercetona.

La articulación esférica anteriormente descrita se puede usar de forma especialmente ventajosa en una torre basculante, en una barra de acoplamiento o en una biela de un automóvil.

En los dibujos se representan varios ejemplos de realización de la invención. En ellos se muestra:

fig. 1: la vista de una primera forma de realización de una articulación esférica asociada a un casquillo,

fig. 2: la vista de la sección a lo largo de la línea II-II de la fig. 1,

fig. 3: la ampliación del detalle III de la fig. 2,

fig. 4: la vista de una segunda forma de realización de una articulación esférica asociada a un casquillo, hermetizada por ambos extremos mediante un manguito anular elástico entrópico en cada uno de ellos con respecto a las dos mitades de carcasa,

fig. 5: la vista de la sección a lo largo de la línea V-V de la fig. 4,

fig. 6: la ampliación del detalle VI de la fig. 5,

fig. 7: la vista de una tercera forma de realización de una articulación esférica asociada a un pivote,

fig. 8: la vista de la sección a lo largo de la línea VIII-VIII de la fig. 7,

fig. 9: la ampliación del detalle IX de la fig.
8, y

fig. 10: la vista despiezada en perspectiva de las dos mitades de carcasa con el elemento anular sin casquillo ni pivote.

En todas las figuras se designa con el mismo número de referencia a las piezas coincidentes en su función.

En la primera forma de realización según las figuras 1 a 3, la articulación esférica 1 está compuesta por un casquillo 2 con una superficie semiesférica 4 y un semicojinete 5 con superficies de apoyo 6 de forma esférica hueca dispuestas en una carcasa 7 común, que envuelve en unión positiva a esta superficie semiesférica 4. La carcasa 7 está formada por las dos mitades 9, 10 de carcasa, envueltas en unión positiva por sus superficies exteriores 11, 12 mediante un anillo 8 metálico. Este anillo 8 forma parte de un primer componente no representado, acoplado de forma articulada a través de la articulación esférica 1 con un segundo componente igualmente no representado que se ha de unir con el casquillo 2.

La superficie de apoyo 6 de forma esférica hueca para la superficie semiesférica 4 está integrada en las piezas interiores 9a, 10a de la carcasa de las dos mitades 9, 10 de carcasa.

Tal y como se deduce de la fig. 2 asociada a la fig. 3, entre las piezas interiores 9a, 10a de carcasa que contienen las superficies de apoyo 6 y las piezas exteriores 9b, 10b de carcasa que presentan las superficies de apoyo 11, 12 para el elemento anular 8 de ambas mitades 9, 10 de carcasa, está prevista una ranura 14 que discurre aproximadamente paralela al eje longitudinal de simetría 13 del casquillo 2. En ambas piezas exteriores 9b, 10b de carcasa están previstos unos elementos cilíndricos de enclavamiento 15, 16 que se solapan mutuamente. De ellos, el elemento cilíndrico de enclavamiento 15 que mira hacia la cabeza esférica 4 de la mitad 9 de carcasa está provisto en su superficie cilíndrica exterior 15a de levas de enclavamiento 17 y acanaladuras de enclavamiento 18 alternadas, mientras que la superficie cilíndrica interior 16a de los elementos de enclavamiento 16 del segundo elemento 10 de carcasa está provista de ranuras de enclavamiento 18 y levas de enclavamiento 17 correspondientes, que encajan a modo de garfio entre sí, tal y como se puede observar en la fig. 3.

Tal y como se puede deducir de la fig. 2, cada mitad 9, 10 de carcasa presenta una brida anular 9c, 10c, que se apoya sobre el elemento anular 8 con una superficie lateral, cuya anchura B determina la profundidad de enclavamiento t de los dos elementos cilíndricos de enclavamiento 15, 16. Esta profundidad de enclavamiento t se dimensiona en relación con la anchura B del elemento anular 8 de tal forma que en la posición enclavada de montaje las piezas interiores 9a, 10a de carcasa se apoyen con sus superficies de apoyo 6 bajo una determinada tensión elástica previa sobre la superficie semiesférica 4 del casquillo 2 o del pivote 3 (véase las figuras 7 a 9). La magnitud de esta tensión elástica previa se puede controlar a través de la profundidad de enclavamiento t de los elementos cilíndricos de enclavamiento 15, 16. Al deslizar los elementos 9, 10 de carcasa una sobre la otra en dirección de las flechas 19, 20, las piezas interiores 9a, 10a de carcasa se desplazan elásticamente hacia el exterior en dirección de las flechas 21 tras el contacto con la superficie semiesférica 4, hasta alcanzar la profundidad de enclavamiento t deseada con la tensión elástica previa deseada.

La consecución de la profundidad de enclavamiento t se puede mandar tanto por desplazamiento como por fuerza, por ejemplo, con la fuerza necesaria para encajar entre sí los elementos 9, 10 de carcasa en dirección de las flechas 19, 20.

La segunda forma de realización de las figuras 4 a 6 se diferencia de la primera forma de realización de las figuras 1 a 3 tan sólo en que las dos mitades 9, 10 de carcasa están provistas de un reborde anular 22, 23 en cada uno de sus extremos y están hermetizadas con respecto al casquillo 2 mediante un manguito anular 24, 25 elástico entrópico que se solapa a cada uno de ellos. De este modo se protege la articulación esférica 1 de la entrada de polvo y humedad.

Las dos mitades 9, 10 de carcasa están fabricadas preferentemente de un plástico resistente al desgaste y al calor, como polieterimida, poliamida, polioximetileno, polieteretercetona mediante un proceso de moldeo por transferencia.

En las figuras 7 a 9 se representa una tercera forma de realización de un articulación esférica 1, que se diferencia de las dos formas de realización anteriormente descritas en que el elemento anular 8 forma parte de un componente 8a, que está acoplado a través de la articulación esférica 1 con un segundo componente no representado que se ha de unir con el pivote 3. El pivote 3 está igualmente provisto de la superficie semiesférica 4, envuelta por las superficies de apoyo 6 de forma esférica hueca correspondientes de los cojinetes 5 integrados en las partes interiores 9a, 10a de carcasa. Por lo demás, las partes coincidentes en su función de las formas de realización anteriormente descritas están identificadas con los mismos números de referencia.

La fig. 10 muestra la vista despiezada de la mitad 9 de carcasa y de la mitad 10 de carcasa con sus piezas exteriores 9b, 10b de carcasa así como las bridas anulares 9c, 10c. Se pueden observar claramente los elementos cilíndricos de enclavamiento 15, 16 con sus levas de enclavamiento 17 a modo de garfio y las acanaladuras de enclavamiento 18 situadas entre cada una de ellas. Los rebordes anulares 22, 23 se corresponden con las formas de realización anteriormente descritas.

Lista de símbolos de referencia

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Articulación esférica \+ 1\cr  Casquillo \+ 2\cr  Pivote \+ 3\cr 
Superficie semiesférica \+ 4\cr  Semicojinete \+ 5\cr  Superficie de
apoyo \+ 6\cr  Carcasa \+ 7\cr  Elemento anular \+ 8\cr  Componente
\+ 8a\cr  Mitades de carcasa \+ 9, 10\cr  Piezas interiores de
carcasa \+ 9a, 10a\cr  Piezas exteriores de carcasa \+ 9b, 10b\cr 
Bridas anulares de\+\cr  las mitades 9, 10 de carcasa \+ 9c, 10c\cr 
Superficies exteriores de\+\cr  las mitades 9, 10 de carcasa \+ 11,
12\cr  Eje longitudinal de simetría \+ 13\cr  Ranura \+ 14\cr 
Elementos de enclavamiento \+ 15, 16\cr  Superficie cilíndrica
exterior del\+\cr  elemento de enclavamiento 15 \+ 15a\cr 
Superficie cilíndrica interior del\+\cr  elemento de enclavamiento
16 \+ 16a\cr  Levas de enclavamiento \+ 17\cr  Acanaladuras de
enclavamiento \+ 18\cr  Flechas \+ 19, 20, 21\cr  Rebordes anulares
\+ 22, 23\cr  Manguitos anulares \+ 24, 25\cr  Anchura del elemento
anular 8 \+ B\cr  Profundidad de enclavamiento de los\+\cr 
elementos cilíndricos de enclavamiento \+ 15, 16
t.\cr}

Claims

1. Articulación esférica compuesta por un casquillo o un pivote con una superficie semiesférica y un semicojinete con superficie de apoyo de forma esférica hueca que comprende en unión positiva esta superficie semiesférica, que está dispuesta en una carcasa de dos piezas, cuyas mitades de carcasa presentan elementos de enclavamiento con levas de enclavamiento y acanaladuras de enclavamiento que encajan mutuamente entre sí, que en su posición final de montaje permiten encajar ambas mitades de carcasa entre sí de forma fija una respecto de la otra en la dirección del eje longitudinal del casquillo o del pivote, en el que la superficie de apoyo (6) para la superficie semiesférica (4) del casquillo (2) o del pivote (3) está integrada en las superficies interiores de ambas mitades (9, 10) de carcasa, caracterizada porque las levas de enclavamiento (17) y las acanaladuras de enclavamiento (18) están dispuestas alternadas en una mitad de carcasa y encajan en las acanaladuras de enclavamiento (18) y en las levas de enclavamiento (17) dispuestas también de forma alternada de la otra mitad de carcasa.

2. Articulación esférica según la reivindicación 1, caracterizada porque las mitades (9, 10) de carcasa están envueltas en unión positiva por su superficie exterior (11, 12) mediante un elemento anular (8) metálico.

3. Articulación esférica según la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento anular (8) forma parte de un primer componente (8a), que está acoplado a través de la articulación esférica (1) con un segundo componente que se ha de unir con el casquillo (2) o el pivote (3).

4. Articulación esférica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque entre las piezas interiores (9a, 10a) de carcasa que contienen las superficies de apoyo (6) y las piezas exteriores (9b, 10b) de carcasa que presentan las superficies de apoyo (11, 12) para el elemento anular (8) de ambas mitades (9, 10) de carcasa, está prevista una ranura (14) que discurre aproximadamente paralela al eje longitudinal de simetría (13) del casquillo (2) o del pivote (3).

5. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque en la posición enclavada de montaje, las piezas interiores (9a, 10a) de carcasa se apoyan con sus superficies de apoyo (6) sobre la superficie semiesférica (4) del casquillo (2) o del pivote (3) bajo una tensión elástica previa.

6. Articulación esférica según la reivindicación 4, caracterizada porque la magnitud de la tensión previa elástica está controlada por desplazamiento a través de la profundidad de enclavamiento (t) de los elementos de enclavamiento (15, 16) o está controlada por fuerza en función de la fuerza de apriete de las dos mitades (9, 10) de carcasa.

7. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque las piezas exteriores (9b, 10b) de carcasa de las dos mitades (9, 10) de carcasa con elementos cilíndricos de enclavamiento (15, 16) se solapan entre sí, de los que el elemento cilíndrico de enclavamiento (15) de una de las mitades (9) de carcasa que mira hacia la cabeza esférica (4) está provisto en su superficie parcialmente cilíndrica exterior (15a) de unas levas de enclavamiento (17) y de unas acanaladuras de enclavamiento (18) alternadas, y la superficie cilíndrica interior (16a) del elemento cilíndrico de enclavamiento (16) que se solapa con la otra mitad (10) de carcasa está provista de unas ranuras de enclavamiento (18) y de unas levas de enclavamiento (17) correspondientes, que encajan a modo de garfio entre sí.

8. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque las dos mitades (9, 10) de carcasa están provistas en cada uno de sus extremos de un reborde anular (22, 23) y están hermetizadas con respecto al casquillo (2) o al pivote (3) mediante un manguito anular (24, 25) elástico entrópico que se solapa a cada uno de ellos (22, 23).

9. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque las mitades (9, 10) de carcasa están fabricadas de un plástico resistente al desgaste y al calor, como polieterimida, poliamida, polioximetileno, polieteretercetona.

10. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 1 a 8, para su uso en una torre basculante, en una barra de acoplamiento o en la biela de un vehículo.

11. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque los manguitos anulares (24, 25) están unidos con las mitades (9, 10) de carcasa mediante unión por tejido.