ES2264054T3 - Una junta universal. - Google Patents

Una junta universal.

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ES2264054T3
ES2264054T3 ES04005119T ES04005119T ES2264054T3 ES 2264054 T3 ES2264054 T3 ES 2264054T3 ES 04005119 T ES04005119 T ES 04005119T ES 04005119 T ES04005119 T ES 04005119T ES 2264054 T3 ES2264054 T3 ES 2264054T3
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bearing
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universal joint
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Marc M. Menosky
Salvatore N. Grupido
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Abstract

Una junta universal (10) que comprende: un yugo (16, 18) que incluye una pata (22, 32) que tiene una apertura (28, 38) que se extiende a su través; un elemento cruciforme (20) que tiene un muñón (44, 46), incluyendo dicho muñón una porción final que tiene una superficie de pared externa; un rodamiento (56) que se coloca de forma rotatoria sobre dicho muñón (44); y una arandela de empuje (54) que tiene un segmento en forma de disco (82) sustancialmente plano y un borde circunferencial (78), caracterizado porque dicho segmento en forma de disco (82) acopla dicha cara final de dicho muñón, y porque dicho borde circunferencial acopla dicha superficie de pared externa de dicho muñón para retener dicho rodamiento (56) sobre dicho muñón (44).

Description

Junta universal.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere en general a una junta universal para usar en una línea de transmisión de un vehículo a motor. Más específicamente, la presente invención se refiere a una junta universal equipada con un mecanismo para sujetar el ensamblaje de un anillo exterior del rodamiento a un muñón cruciforme.
Como se sabe comúnmente, las juntas universales se usan en aplicaciones de línea de transmisión de vehículos a motor para interconectar un par de ejes rotatorios y permitir cambios en la angularidad entre ellos. Muchas juntas universales convencionales incluyen un par de yugos bifurcados que se ajustan a los ejes rotatorios. Los yugos bifurcados están interconectados mediante una cruceta o un elemento cruciforme para rotar alrededor de ejes independientes. El elemento cruciforme incluye cuatro muñones ortogonales montándose cada par de muñones alineados axialmente en un par de perforaciones alineadas formadas en los yugos bifurcados. Típicamente, un anillo exterior del rodamiento se fija en cada perforación y un ensamblaje de rodamiento está retenido en el anillo exterior del rodamiento de manera que cada yugo está soportado por un movimiento giratorio relativo a uno de los pares de muñones. Además, se sabe cómo usar una arandela de empuje entre el muñón y el anillo exterior del rodamiento para absorber las fuerzas de empuje dirigidas radialmente que pueden producirse entre ellas. El documento JP 0351358A describe una junta universal que comprende un rodillo de aguja que está dispuesto entre un eje de muñón y una carcasa de rodamiento. Se forma un retén escalonado en el eje de muñón. El retén escalonado recibe el rodillo de
aguja.
Sumario de la invención
Durante el ensamblaje de la junta universal, pueden surgir dificultades cuando se intentan acoplar los ensamblajes de rodamiento a los yugos bifurcados. Típicamente, cada ensamblaje de rodamiento, arandela de empuje y anillo exterior del rodamiento se colocan en un muñón pero no se retienen con seguridad en el mismo. Durante el proceso de ensamblaje, el anillo exterior del rodamiento y el ensamblaje de rodamiento pueden desmembrarse accidentalmente y separarse del muñón. Las fuerzas gravitatorias también pueden provocar la separación de los componentes durante el proceso de ensamblaje. Puede producirse una posible contaminación del rodamiento y pérdida de productividad. En algunos casos, pueden usarse correas, redes u otro tipo de embalaje externo, para mantener los ensamblajes del anillo exterior del rodamiento en su sitio durante el transporte y la manipulación. Estas correas debe retirarlas y desecharlas el usuario final, lo que requiere un gasto de tiempo y coste. Por consiguiente, sería ventajoso proporcionar una junta universal que tenga ensamblajes de anillo exterior del rodamiento que se mantengan en los muñones sin usar dispositivos desechables externos.
La presente invención se refiere a una junta universal para interconectar un par de ejes rotatorios. La junta universal puede incluir un par de yugos bifurcados interconectadas mediante un elemento cruciforme. El elemento cruciforme puede incluir cuatro muñones ortogonales. Cada muñón incluye una sección final acampanada. Cada sección final acampanada retiene un ensamblaje de rodamiento en el muñón.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se entenderá mejor a partir de la descripción detallada y de los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una junta universal de acuerdo con los aspectos principales de la presente invención;
La Figura 2 es una vista en perspectiva despiezada de la junta universal mostrada en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista en perspectiva despiezada parcial de un muñón y de un ensamblaje del anillo exterior del rodamiento de la presente invención;
La Figura 4 es una vista de perfil transversal parcial de una junta universal que incluye un muñón y una arandela de empuje construida de acuerdo con los contenidos de la presente invención; y
La Figura 5 es una vista de perfil transversal parcial de una realización alternativa de un muñón y de una arandela de empuje construida de acuerdo con los contenidos de la presente invención.
Descripción detallada de la realización preferida
En general, la presente invención se refiere a una junta universal del tipo usado en aplicaciones de la línea de transmisión de vehículos a motor para interconectar ejes rotatorios de una forma que permita cambios en la angularidad entre ellos.
Con respecto a las Figuras 1 y 2, se muestra una junta universal 10, que conecta un primer eje 12 a un segundo eje 14. En general, la junta universal 10 incluye un primer yugo 16 unido a un segundo extremo del primer eje 12, un segundo yugo 18 unido a un extremo del segundo eje 14 y un elemento cruciforme 20 que interconecta el primer yugo 16 con el segundo yugo 18. El primer yugo 16 se bifurca e incluye un par de patas espaciadas lateralmente 22 que son preferiblemente simétricas con respecto al eje rotatorio del primer eje 12, como se indica por la línea de construcción "A". Las patas 22 incluyen una superficie interior 24 y una superficie exterior 26 extendiéndose un muñón 27 entre ellas. Las aperturas 28 se forman acoplando un par de tapas terminales 30 a las patas 22 mediante cierres 31. Las tapas terminales 30 colaboran con los muñones 27 para completar las aperturas 28. Las aperturas 28 se alinean en un primer eje de muñón, como se indica mediante la línea de construcción "Y", que pasa a través de y es ortogonal con respecto al eje de rotación "A" del primer
eje 12.
El segundo yugo 18 se bifurca e incluye un par de patas espaciadas lateralmente 32 que son preferiblemente simétricas con respecto al eje rotatorio del segundo eje 14 como se indica mediante la línea de construcción "B". Las patas 32 incluyen una superficie interior 34 y una superficie exterior 36 extendiéndose una apertura 38 entre ellas. Las aperturas 38 se alinean en un segundo eje de muñón, como se indica mediante la línea de construcción "Z", que pasa a su través y es ortogonal con respecto al eje rotatorio "B" del segundo eje 14. Las aperturas 38 son perforaciones internas que incluyen una muesca anular 40 formada entre la superficie interna 34 y la superficie externa 36. Debe observarse que la forma y dimensiones de las aperturas 28 y 38 pueden ser iguales o diferentes dependiendo de las dimensiones particulares de elemento cruciforme 20 usado con las mismas. Debe observarse también que las muescas en anillo anular 40 pueden formarse mediante maquinado, moldeo o mediante técnicas similares.
Como puede observarse mejor en la Figura 2, el elemento cruciforme 20 incluye un núcleo central 42 del que salen un par de primeros muñones 44 y un par de segundos muñones 46. Los primeros muñones 44 son ortogonales con respecto a los segundos muñones 46. Los primeros muñones 44 se adaptan para insertarse en las aperturas 28 en las patas 22 del primer yugo 26 de forma que se alineen axialmente en el primer eje de muñón "Y". Así mismo, los segundos muñones 46 se adaptan para insertarse en las aperturas 38 en las patas 32 del segundo yugo 18 para que se alineen axialmente en el segundo eje de muñón "Z". Con los primeros muñones 44 y los segundos muñones 46 instalados en los yugos primero y segundo 16 y 18, respectivamente, los ejes del muñón, "Y" y "Z" pasan a través de un plano común "C" que corta ortogonalmente el eje rotatorio del elemento cruciforme 20, como se muestra en la Figura 1.
La junta universal 10 también incluye un primer par de ensamblajes de anillo exterior del rodamiento 48 adaptados para montarse en las aperturas 28 y un segundo par de ensamblajes de anillo exterior del rodamiento 50 adaptados para montarse en las aperturas 38. Los primeros ensamblajes de anillo exterior del rodamiento 48 se proporcionan para albergar y soportar de forma rotatoria los primeros muñones 44 en las aperturas 28. De forma similar, se proporcionan segundos ensamblajes de anillo exterior del rodamiento 58 para albergar y soportar de forma rotatoria segundos muñones 46 en las aperturas 38. Para abreviar, la siguiente descripción estará limitada a los componentes de ensamblajes del anillo exterior del rodamiento 48 entendiendo que los componentes del ensamblaje del anillo exterior del rodamiento 50 correspondientes son sustancialmente idénticos.
Las Figuras 2-4 representan cada una un ensamblaje de anillo exterior del rodamiento 48 incluyendo un anillo exterior del rodamiento 52, una arandela de empuje 54, un rodamiento de rodillo 56, una arandela de cierre 58 y un cierre elastomérico 60. El anillo exterior del rodamiento 52 es sustancialmente huevo y de forma cilíndrica. El anillo exterior del rodamiento 52 incluye un segmento tubular sustancialmente cilíndrico 62 cerrado en un extremo mediante un segmento final 64. El segmento tubular 62 incluye una superficie de pared externa 62 y una superficie de pared interna 68. El segmento final 64 incluye una superficie externa 70 y una superficie interna 72. Los rodamientos de rodillo 56 se colocan entre una superficie de pared interna 68 y una superficie de pared externa 74 de una porción sustancialmente cilíndrica 75 del muñón 44 para permitir el movimiento relativo rotatorio entre el anillo exterior del rodamiento 52 y el muñón 44. Los rodamientos de rodillo 56 se orientan para rotar sobre un eje paralelo al eje "Y" de los muñones 44 y se disponen en una serie circunferencial sobre este eje. Un extremo de cada rodamiento de rodillo 56 está soportado para girar contra la superficie de soporte 76 formada sobre un segmento lateral circunferencial 78 de la arandela de empuje 54. Los extremos opuestos de los rodamientos de rodillo 56 se capturan mediante una arandela de cierre 58 que, a su vez, está retenida por un cierre 60. El cierre 60 se extiende entre la superficie de pared externa 66 del anillo exterior del rodamiento 52 y la superficie de pared externa 74 del muñón 44 para proteger los rodamientos de rodillo 56 de la contaminación y para retener el lubricante dentro del ensamblaje del anillo exterior del rodamiento 48.
Como puede verse mejor en la Figura 4, el muñón 44 incluye un extremo acampanado 81 colocado de forma adyacente a la porción sustancialmente cilíndrica 75 para ayudar a retener el ensamblaje de anillo exterior del rodamiento respectivo sobre el muñón durante el ensamblaje de la junta universal. El extremo acampanado 81 incluye una protusión 82 que se extiende circunferencialmente sobre el muñón 44. La protusión 82 se extiende radialmente hacia fuera más allá de la superficie de pared externa 74 de la porción sustancialmente cilíndrica 75. La protusión 82 incluye un retén 84, una superficie de retención 85 y un bisel 86. El retén 84 se forma en la transición entre la superficie de pared externa 74 y la superficie de retención 85. El bisel 86 proporciona una conexión para instalar los rodamientos de rodillo 56 y la arandela de empuje 54. El bisel 86 interconecta la protusión 82 y una superficie final 87 del muñón 44.
Para ensamblar la junta universal 10, se instalan los ensamblajes del primer anillo exterior del rodamiento 48 y los ensamblajes del segundo anillo exterior del rodamiento 50 en los muñones respectivos. La protusión 82 se dimensiona para proporcionar una interferencia menor con los rodamientos de rodillo 56. Como los rodamientos de rodillo son más duros que el muñón, la protusión 82 se deforma o raya ligeramente cuando los rodamientos de rodillo 56 se trasladan axialmente sobre el muñón 44. Una vez que están colocados de apropiadamente, los rodamientos de rodillo 56 encajan con la superficie de la pared externa 74 de la porción sustancialmente cilíndrica 75.
La arandela de empuje 54 incluye un segmento en forma de disco 88 desde el que se extiende el segmento rebordeado circunferencial 78. Una apertura central 90 se extiende a través del segmento en forma de disco 88 y está en comunicación con un conducto de lubricante 92 que se encuentra en cada muñón. Un empalme (no mostrado) montado sobre el núcleo central 42 del elemento cruciforme 20 comunica con el conducto del lubricante 92. El empalme se usa para suministrar lubricante al conducto 92 para lubricar los rodamientos de rodillo 56 así como para proporcionar una película lubricante entre las superficies relativamente desplazables. El segmento en forma de disco 88 incluye una superficie frontal externa 96 que está enfrentada y en contacto con la superficie interna 72 del anillo exterior del rodamiento 52. El segmento en forma de disco 88 incluye también una superficie frontal interna 98 que está enfrentada y en contacto con la superficie extremo 87 del muñón 44. La superficie frontal interna 98 y la superficie frontal externa 96 están sustancialmente en paralelo de forma que el segmento en forma de disco 88 tenga un espesor constante. Además, la arandela de empuje 54 incluye una superficie de pared interna circunferencial 102 y una superficie de pared externa circunferencial 104, definidas mediante el segmento rebordeado 78. La superficie interna circunferencial 102 se adapta para enfrentarse a la superficie de la pared externa 74 del muñón 44. La superficie de la pared externa circunferencial 104 está enfrentada a la superficie de la pared interna 68 del anillo exterior del rodamiento 52. Como tal, la arandela de empuje 54 funciona para alinear el anillo exterior del rodamiento 52 y el muñón 44.
En la Figura 5, se muestra una realización alternativa de una arandela de empuje 54'. La arandela de empuje 54' incluye un segmento rebordeado circunferencial 78' que define una apertura cilíndrica que tiene un diámetro interno ligeramente más pequeño del diámetro externo definido por la protusión 82'. Durante la instalación, el perfil 86' guía a la superficie de pared interna circunferencial 102' del segmento rebordeado 78' sobre la protusión 82'. Como la arandela de empuje está construida a partir de un material elástico tal como nylon moldeado por inyección, al menos una porción del segmento rebordeado circunferencial 78' se ensancha para unirse a las superficies de retención 85'. De esta forma, la arandela de empuje 54' y los rodamientos de rodillo 56' quedan retenidos en el muñón 44'. Un especialista en la técnica entenderá que el extremo acampanado 81' está colocado fuera de la superficie de la pared externa 74' y no interfiere con la función propia del rodamiento de rodillo una vez que cada ensamblaje del anillo exterior del rodamiento se ha acoplado a un muñón respectivo.
Una vez instalados los ensamblajes de anillo exterior del rodamiento 48 y 50 en los muñones 44 y 46, los ensamblajes del anillo exterior del rodamiento se insertan en las aperturas de las patas 28 y 38. Después, se centra el elemento cruciforme 20, se equilibra dinámicamente y se acopla a las patas 22 y 32. Están disponibles diversos métodos para fijar los yugos 16 y 18 al elemento cruciforme 20. Un método incluye montar un anillo de retención 122 dentro de una muesca circunferencial 124 formada en la superficie de pared externa 66 del anillo exterior del rodamiento 52. El anillo de retención 122 acopla la superficie interna 24 para retener el ensamblaje del rodamiento. Como alternativa, las porciones de la superficie externa 26 que rodean las aperturas 28 pueden deformarse usando procesos tales como apilamiento o martillado para crear áreas locales que acoplan la superficie externa 70 del anillo exterior del rodamiento 52. Otro método implica inyectar resina líquida dentro de un conducto que se extiende entre la pata y el anillo exterior del rodamiento. La resina fundida se solidifica para retener el anillo exterior del rodamiento dentro de la apertura de la pata. Otro método de retención adicional incorpora el uso de proyecciones (no mostrado) que se extienden desde las patas 22 que pueden deformarse para acoplar el anillo de retención 122 contra la superficie externa 70 de un anillo exterior del rodamiento 52. En las Patentes de Estados Unidos del mismo solicitante Nº 6.280.335, 6.162.126 y 6.336.868, se describe uno o más de estos métodos.

Claims (14)

1. Una junta universal (10) que comprende:
un yugo (16, 18) que incluye una pata (22, 32) que tiene una apertura (28, 38) que se extiende a su través; y
un elemento cruciforme (20) que tiene un muñón (44, 46); caracterizado porque
dicho muñón (44, 46) incluye una porción sustancialmente cilíndrica (75) y una porción acampanada (81) en un extremo distal del mismo, donde la porción acampanada (81) incluye una protusión (82) que se extiende radialmente hacia fuera más allá de una superficie externa (74) de dicha porción sustancialmente cilíndrica; y
un rodamiento (56) que se coloca de forma rotatoria sobre dicha porción sustancialmente cilíndrica (75), donde dicho rodamiento (56) define un diámetro interno que tiene un tamaño menor al diámetro máximo de dicha porción acampanada (81).
2. La junta universal (10) de la reivindicación 1 que incluye además una arandela de empuje (54) colocada en dicho extremo distal de dicho muñón (44, 46) adyacente a dicho rodamiento (56), teniendo dicha arandela de empuje (54) un reborde circunferencial (78) que acopla dicha porción acampanada (81) de dicho muñón (44, 46).
3. La junta universal (10) de la reivindicación 2 en la que dicha arandela de empuje (54) se acopla a dicho muñón (44, 46) en un dispositivo de retención.
4. La junta universal (10) de la reivindicación 1 en la que dicha protusión (82) se deforma al menos parcialmente durante la colocación de dicho rodamiento (56) sobre dicha porción sustancialmente cilíndrica (75).
5. La junta universal (10) de la reivindicación 1 en la que dicha porción acampanada (81) incluye un retén (84) colocado entre dicha protusión (82) y dicha superficie externa (74) de dicha porción sustancialmente cilíndrica (75), y donde dicho rodamiento (56) se sitúa adyacente a dicho retén (84) para resistir la retirada de dicho rodamiento (56) desde dicho muñón (44, 46).
6. La junta universal (10) de la reivindicación 1 en la que dicha porción acampanada (81) incluye una superficie afilada que se extiende axialmente hacia dentro y radialmente hacia fuera a partir de dicho extremo distal hacia dicha protusión (82) y una superficie de retención (85), que se extiende radialmente hacia dentro desde dicha protusión (82) a dicha porción sustancialmente cilíndrica (75).
7. La junta universal (10) de la reivindicación 6 en la que dicha arandela de empuje (54) acopla al menos parcialmente dicha superficie de retención (85).
8. Un método para ensamblar una junta universal (10) que comprende las etapas de:
colocar un rodamiento (56) en un muñón (44, 46) de un elemento cruciforme (20), donde dicho muñón (44, 46) incluye una porción sustancialmente cilíndrica (75) y una porción acampanada (81) en un extremo distal del mismo, donde dicha porción acampanada (81) incluye una protusión (82) que se extiende radialmente hacia fuera desde una superficie (74) de dicha porción sustancialmente cilíndrica (75);
acoplar una arandela de empuje (54) a dicho extremo distal de dicho muñón (44, 46) incluyendo dicha arandela de empuje (54) un reborde circunferencial (78) que acopla dicha porción acampanada (81); y
colocar un anillo exterior del rodamiento (52) sobre dicha arandela de empuje (54), dicho rodamiento (56), y dicha porción sustancialmente cilíndrica (75) de dicho muñón (44, 46).
9. El método de la reivindicación 8 en el que la etapa de colocar un rodamiento (56) incluye superar un estado de interferencia entre dicho rodamiento (56) y dicha porción acampanada (81).
10. El método de la reivindicación 9 en el que la etapa de colocar un rodamiento (56) sobre un muñón (44, 46) incluye deformar al menos una porción de dicha protusión (82).
11. El método de la reivindicación 9 en el que la etapa de colocar un rodamiento (56) sobre un muñón (44, 46) incluye hacer rotar dicho rodamiento (56) sobre un eje longitudinal definido por dicho muñón (44, 46).
12. El método de la reivindicación 11 que incluye además impartir una fuerza de instalación axial sobre dicho rodamiento (56) mientras se hace girar a dicho rodamiento (56).
13. El método de la reivindicación 9 en el que dicho anillo exterior del rodamiento (52) se coloca sobre dicho rodamiento (56) y dicha arandela de empuje (54) antes de colocarse sobre dicho muñón
(44, 46).
14. El método de la reivindicación 9 que incluye además acoplar un segmento en forma de disco (88) de dicha arandela de empuje (54) con un extremo que está frente a dicho muñón (44, 46).
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