ES2269948T3 - Dispositivo de apoyo con rodamiento pretensado y conjunto que comprende un dispositivo de esta clase. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado, principalmente para columna de dirección de vehículo automóvil, que comprende un anillo exterior (3) provisto de un camino de rodadura (10), un anillo interior (4) provisto de un camino de rodadura (14), elementos rodantes (5) dispuestos entre los caminos de rodamiento (10, 14) de los anillos interior y exterior (4, 3), una corona de apoyo (34) móvil axialmente con relación a los anillos interior y exterior (4, 3), un anillo de tolerancia (24) y un elemento elástico (41), caracterizado porque el hecho de que el elemento elástico (41) está dispuesto entre la corona de apoyo (34) y una superficie de apoyo asociada al anillo exterior (3) con el fin de ejercer un esfuerzo axial de separación entre la corona de apoyo (34) y el anillo exterior (3), estando una separación axial entre la corona de apoyo y el anillo exterior limitada por medios de retención (31) asociados al anillo interior (4), el anillo de tolerancia (24) atraviesa al anillo interior (4), para la unión del anillo interior con un árbol, atravesando el anillo de tolerancia (24) a la corona de apoyo (34) y comprende medios de retención (31) de la corona de apoyo (34) del lado de la corona de apoyo (34) opuesto al anillo interior (4) y el anillo de tolerancia (24) comprende un casquillo radial (27) del lado del anillo interior (4) opuesto a la corona (34).
Description
Dispositivo de apoyo con rodamiento pretensado y
conjunto mecánico que comprende un dispositivo de esta clase.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado, y a un conjunto
mecánico que comprende tal dispositivo y, principalmente a un
conjunto mecánico para la fijación de una columna de dirección de
vehículo automóvil.
Un sistema de columna de dirección de vehículo
automóvil comprende generalmente una columna montada en rotación en
un alojamiento tubular por medio de dos rodamientos de contactos
oblicuos en oposición. Los rodamientos están generalmente
pretensados, por ejemplo con la ayuda de un resorte helicoidal, con
el fin de que los rodamientos puedan funcionar sin juego bajo
cargas axiales y radiales.
Se conoce por el documento FR-2
718 803 un cartucho perfeccionado de rodamiento de contacto oblicuo
que comprende una caja que contiene un rodamiento con un anillo
interior y un anillo exterior y un anillo destinado a ponerse en
contacto con una cara interior del anillo interior. Se prevé un
resorte helicoidal para apoyar sobre el anillo con el fin de
ejercer una pretensión sobre el rodamiento, apoyándose del lado
opuesto sobre una superficie radial unida a la columna.
Sin embargo, tal cartucho de rodamiento no
proporciona una completa satisfacción. Tal cartucho de rodamiento
comprende un número importante de piezas separadas, lo que complica
una gestión del aprovisionamiento y del almacenamiento de piezas
separadas, en el momento del montaje del sistema de columna de
dirección. Por otra parte, la manipulación del cartucho de
rodamiento durante su montaje es más difícil para un operador,
puesto que pueden caer piezas. Además, tal cartucho de rodamiento
acompañado de un resorte de pretensión es axialmente voluminoso.
El documento FR 2 806 135 describe un cojinete
de rodamiento, principalmente para columna de dirección de
vehículos automóviles, del tipo que comprende un anillo exterior
provisto de un camino de rodadura, un anillo interior provisto de
un camino de rodadura, una hilera de elementos rodantes dispuestos
entre los caminos de rodadura de los citados anillos, un anillo de
tolerancia destinado a asegurar la unión del anillo interior con un
árbol de la columna de dirección, y un elemento de amortiguación
dispuesto en contacto con el anillo de tolerancia, en la extremidad
axial del cojinete opuesto a los elementos rodantes. El elemento de
amortiguación es móvil axialmente con relación al anillo de
tolerancia. El cojinete comprende igualmente una arandela elástica
dispuesta axialmente entre el elemento de amortiguación y el anillo
de tolerancia.
La presente invención tiene por objeto un
dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado, que comprende
medios integrados de puesta en pretensión del cojinete de
rodamiento, obtenidos en forma de un conjunto modular que puede ser
manipulado fácilmente por un operador durante su montaje.
La presente invención tiene además por objeto un
dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado que puede ser
fácilmente adaptado en diferentes conjuntos mecánicos, pricipalmente
de los conjuntos mecánicos para el montaje de columna de
dirección.
La presente invención tiene igualmente por
objeto un dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado, simple,
y de fabricación poco costosa.
La invención está definida por las
características de la reivindicación 1.
Tal dispositivo de cojinete de rodamiento
pretensado, principalmente para columna de dirección de vehículo
automóvil, comprende un anillo exterior provisto de un camino de
rodadura, un anillo interior provisto de un camino de rodadura, y
elementos rodantes dispuestos entre los caminos de rodamiento de los
anillos interior y exterior, una corona de apoyo móvil axialmente
con relación a los anillos interiores y exteriores, un anillo de
tolerancia y un elemento elástico. El elemento elástico está
dispuesto entre la corona de apoyo y una superficie de apoyo
asociada al anillo exterior con el fin de ejercer un esfuerzo axial
de separación entre la corona de apoyo y el anillo exterior,
estando una separación axial entre la corona de apoyo y el anillo
exterior limitada por medios de retención asociados al anillo
interior. El anillo de tolerancia atraviesa al anillo interior para
la unión del anillo interior con un árbol, atravesando el anillo de
tolerancia a la corona de apoyo y comprendiendo medios de retención
de la corona de apoyo del lado de la corona de apoyo opuesto al
anillo interior. El anillo de tolerancia comprende un reborde radial
del lado del anillo interior opuesto a la corona.
Otras características de la invención se definen
en las reivindicaciones dependientes.
La corona de apoyo móvil axialmente y el
elemento elástico dispuesto entre la corona y una superficie de
apoyo asociada al anillo exterior permiten, según la distancia
axial entre la corona de apoyo y el anillo exterior y la longitud
en el estado libre del elemento elástico, ejercer un esfuerzo axial
de pretensión sobre el anillo exterior. La corona de apoyo permite
situarse en apoyo sobre un elemento de un alojamiento, por ejemplo
un alojamiento tubular de columna de dirección. La corona de apoyo
puede ser adaptada fácilmente según el alojamiento con el cual debe
cooperar la corona de apoyo.
De acuerdo con la invención, una separación
axial entre la corona de apoyo y el anillo exterior está limitada
por medios de retención asociados al anillo interior. Así, el
elemento elástico tiende a separar la corona de apoyo con relación
al anillo exterior, impidiendo, sin embargo, los medios de retención
asociados al anillo interior una separación de la corona de apoyo
con relación al anillo exterior más allá de un cierto límite. En
consecuencia, la corona de apoyo, aunque siendo móvil, es retenida
de forma que se obtiene el dispositivo de cojinete de rodamiento en
forma de un conjunto modular que comprende el cojinete de
rodamiento, la corona de apoyo y el elemento elástico. Según la
separación entre la corona de apoyo y el anillo exterior permitida
por los medios de retención, puede ejercerse un esfuerzo axial de
pretensión sobre el cojinete de rodamiento.
Preferentemente, la corona de apoyo y el
elemento elástico están situados axialmente entre los medios de
retención asociados al anillo interior y una porción del anillo
interior que presenta el camino de rodadura previsto para un
contacto oblicuo y orientado del lado de los medios de
retención.
En un modo de realización, los medios de
retención se presentan en forma de ganchos dirigidos hacia el
exterior a partir de una extremidad del anillo de tolerancia.
El reborde radial está destinado a situarse en
contacto axial con el anillo interior, de forma que en caso de
aplicación de un esfuerzo axial entre el anillo interior y el anillo
de tolerancia, esto provoque una deformación radialmente hacia el
interior del anillo de tolerancia con el fin de ejercer apriete
sobre un árbol rodeado por el anillo de tolerancia y compensar así
juegos radiales.
En un modo de realización, el anillo exterior
está dispuesto en un manguito exterior previsto para ser ajustado
en un alojamiento tubular. El manguito exterior que rodea al anillo
exterior forma una interfaz entre el anillo exterior y un
alojamiento tubular en el cual debe insertarse el dispositivo de
cojinete de rodamiento. El manguito exterior puede obtenerse
fácilmente de una materia sintética moldeada por inyección. En
consecuencia, una adaptación del dispositivo de cojinete de
rodamiento puede obtenerse fácilmente haciendo variar el diámetro
del manguito exterior en función de un diámetro interior del
alojamiento. En consecuencia, se pueden utilizar cojinetes de
rodamiento provistos de anillos exteriores estándares.
En un modo de realización, el elemento elástico
se apoya sobre una superficie del manguito exterior orientada del
lado de la corona de apoyo. El manguito exterior puede proveerse
fácilmente de superficies que permitan una cooperación
satisfactoria con un elemento elástico, principalmente una
superficie radial de apoyo adaptada para la aplicación de un
esfuerzo axial.
En un modo de realización, la corona de apoyo
comprende una superficie de apoyo prevista para un contacto con un
soporte y orientada del lado opuesto al cojinete de rodamiento.
En un modo de realización, el elemento elástico
es un resorte helicoidal. El resorte helicoidal puede comprender
espiras provistas de ondulaciones con contacto cresta a cresta de
las citadas ondulaciones. Tal resorte permite la aplicación de un
esfuerzo axial importante con una deformación axial pequeña. En
consecuencia, se puede utilizar un resorte de longitud axial
pequeña que favorece la compacidad del dispositivo de cojinete de
rodamiento pretensado. Permite además ejercer un esfuerzo axial
sensiblemente constante en función de la deformación axial del
resorte.
La presente invención se refiere igualmente a un
conjunto mecánico que comprende una columna, un alojamiento
tubular, un cojinete de rodamiento dispuesto entre el alojamiento
tubular y la columna, comprendiendo el alojamiento tubular y la
columna medios de retención del cojinete de rodamiento, y un
dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado, de acuerdo con un
aspecto de la invención, dispuesto entre el alojamiento tubular y la
columna.
En un modo de realización, la corona de apoyo
del dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado está en
contacto del lado opuesto al anillo exterior con una superficie de
tope del alojamiento tubular, estando el anillo interior retenido
sobre la corona del lado opuesto a la corona de apoyo por mediación
de una arandela de freno. Modificando la posición de la arandela de
freno, se puede modificar la posición relativa entre la columna de
apoyo bloqueada por la superficie de tope y el cojinete de
rodamiento del dispositivo de cojinete de rodamiento con el fin de
asegurar una deformación del elemento elástico permitiendo la
aplicación de un esfuerzo de pretensado suficiente.
La presente invención y sus ventajas se
comprenderán mejor con el estudio de la descripción detallada de un
modo de realización tomado a título de ejemplo en absoluto
limitativo, e ilustrado por los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una vista en corte axial de un
dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado, de acuerdo con un
aspecto de la invención; y
la figura 2 es una vista en corte axial de un
conjunto mecánico para el montaje de una columna de dirección en un
alojamiento tubular que comprende un dispositivo de cojinete de
rodamiento, de acuerdo con la figura 1.
En la figura 1, un dispositivo de cojinete de
rodamiento pretensado, referenciado 1 en su conjunto, comprende un
cojinete de rodamiento 2 que comprende un anillo exterior 3, un
anillo interior 4, y elementos rodantes 5.
El anillo exterior 3 comprende una porción
tubular 6, y una porción toroidal 7 situada en una extremidad axial
de la porción tubular 6, estando la porción toroidal 7 curvada hacia
el interior, y presentando en sección un perfil sensiblemente en
cuarto de círculo. La porción toroidal 7 presenta un diámetro
exterior inferior al diámetro de la porción tubular 6. La porción
toroidal 7 está unida por su borde de mayor diámetro a una
extremidad de la porción tubular 6 por mediación de una porción de
unión 8. La porción toroidal 7 presenta en una superficie interior
un camino de rodadura toroidal 10 orientado radialmente hacia el
interior y axialmente del lado de la porción tubular 6. El anillo
exterior 3 comprende un collarín de tope 11 que se extiende
radialmente hacia el exterior a partir de la extremidad de la
porción tubular 6 opuesta a la porción toroidal 7.
El anillo interior 4 comprende una porción
toroidal 12 que presenta en sección un perfil sensiblemente en
cuarto de círculo de concavidad orientada hacia el exterior, y una
porción axial 13 que prolonga axialmente a la porción toroidal 12 a
partir de su borde de menor diámetro. La porción toroidal 12
presenta en su superficie exterior un camino de rodadura toroidal
14 orientado radialmente hacia el exterior y axialmente del lado de
la porción axial 13.
El anillo exterior 3 rodea al anillo interior 4.
Los anillos interior 4 y exterior 3 están dispuestos axialmente de
forma que el camino de rodadura 14 del anillo interior 4 esté
orientado enfrente del camino de rodadura toroidal 10 del anillo
exterior 3.
Los elementos rodantes 5, aquí bolas, están
dispuestos entre los caminos de rodamiento 10 y 14 de los anillos
exterior 3 e interior 4. Los elementos rodantes 5 se mantienen
espaciados circunferencial de forma regular mediante una jaula 15.
Las porciones toroidales 7, 12 de los anillos exterior 3 e interior
4 permiten la formación de un cojinete de rodamiento de contacto
oblicuo.
Los anillos interior 4 y exterior 3 pueden
obtenerse fácilmente por embutición.
El dispositivo de cojinete de rodamiento
pretensado 1 comprende un manguito exterior 16 que rodea al anillo
exterior 3. El manguito exterior 16 comprende una superficie
interior sensiblemente en concordancia de forma con el anillo
exterior 3. El manguito exterior 16 comprende un ánima 17 en
contacto con una superficie exterior cilíndrica 6a de la porción
tubular 6 del anillo exterior 3.
Del lado del collarín de tope 11 del anillo
exterior 3, el ánima 17 del manguito interior 16 comprende un
entrante anular 18 que presenta un diámetro interior superior al
diámetro exterior del collarín de tope 11 con el fin de permitir su
paso axialmente, y que forma un escalón radial 19 sobre el cual
apoya axialmente el collarín de tope 11.
Del lado axialmente opuesto al entrante anular
18, el manguito exterior 16 comprende un reborde 20 que se extiende
radialmente hacia el interior a partir del ánima 17 del manguito
exterior 16, y que comprende una superficie interior 21
sensiblemente toroidal, en concordancia de forma con una superficie
exterior 7a de la porción toroidal 7 del anillo exterior 3. El
reborde 20 comprende del lado opuesto a la porción toroidal 7 una
superficie radial de apoyo 22.
El manguito exterior 16 comprende del lado del
reborde 20 una nervadura axial 23 que se extiende axialmente a
partir de la extremidad del manguito interior 16. La nervadura axial
23 es de diámetro superior al diámetro exterior de la superficie de
apoyo 22 del reborde 20.
El dispositivo de cojinete de rodamiento 1
comprende igualmente un manguito interior en forma de un anillo de
tolerancia 24 de forma general tubular. El anillo de tolerancia 24
atraviesa al anillo interior 4 y comprende una superficie exterior
cilíndrica 25 y un ánima 26 igualmente cilíndrica.
El anillo de tolerancia 24 comprende un reborde
radial 27 que sobresale hacia el exterior y que presenta una
porción de superficie exterior cónica 28 destinada a situarse en
contacto con la porción toroidal 12 del anillo interior 4. El
anillo de tolerancia 24 está provisto del lado del reborde radial 27
de huecos 29 axiales y que desemboca en la extremidad del anillo de
tolerancia 24. Los huecos 29 separan al reborde radial 27 en
sectores angulares. Los huecos o entalladuras axiales 29 permiten
una elasticidad radial de la extremidad del anillo de tolerancia
del lado del reborde radial 27. Esta elasticidad radial permite al
anillo de tolerancia 24 adaptarse a las dimensiones diametrales del
árbol sobre el cual el anillo de tolerancia se montará y ejercerá
apriete sobre el citado árbol por efecto de cuña provocado por un
esfuerzo axial que tiende a presionar la superficie cónica 28 contra
el anillo interior 4.
Del lado del anillo de tolerancia 24 opuesto al
reborde radial 27, el anillo de tolerancia 24 se extiende en forma
de una porción intermedia tubular axialmente más allá de la
extremidad libre de la porción axial 13 del anillo interior 4. El
anillo de tolerancia 24 comprende medios de retención en forma de
lengüetas 30 elásticas radialmente. Las lengüetas 30 están formadas
entre aberturas axiales dispuestas en la extremidad del anillo de
tolerancia 24. Las lengüetas 30 están provistas en sus extremidades
libres de ganchos 31 que se extienden radialmente hacia el exterior
y que comprenden una superficie inclinada orientada axialmente del
lado opuesto al reborde radial 27 y radialmente hacia el exterior y
superficies radiales 33 orientadas del lado del casquillo 27.
El dispositivo de cojinete de rodamiento 1
comprende una corona de apoyo 34 que comprende una porción exterior
35 de mayor diámetro, gruesa axialmente, y una porción interior 36
de menor diámetro, delgada axialmente. Las porciones exterior 35 e
interior 36 están unidas por una porción intermedia 37 que presenta
una superficie inclinada radialmente hacia el interior 37a, y una
superficie opuesta radial 37b. La porción exterior 35 comprende una
superficie radial de tope 38 del lado opuesto a la superficie radial
37b de la porción intermedia 37.
La corona de apoyo 34 comprende una nervadura
axial 39 que se extiende axialmente a partir de la porción exterior
35, del lado opuesto a la superficie radial de tope 38. La porción
interior 36 comprende del lado de la superficie radial 37d de la
porción intermedia 37 un borde interior redondeado, y del lado
axialmente opuesto un reborde 40 que sobresale axialmente.
La porción interior 36 de la corona 34 presenta
un diámetro interior superior al diámetro exterior de la superficie
exterior 25 del anillo de tolerancia 24, siendo inferior al diámetro
de un círculo que pasa por las extremidades radiales libres de los
ganchos 31 del anillo de tolerancia 24. La corona 34 rodea al anillo
de tolerancia 24, estando la porción interior 36 situada axialmente
entre los ganchos 31 y el anillo interior 4 del cojinete de
rodamiento 2. La superficie radial 37b de la porción intermedia 37
de la corona 34 y está orientada del lado del anillo exterior 3 y
se sitúa radialmente delante de la superficie de apoyo 22 del
reborde 20 del manguito exterior 16.
Un elemento elástico en forma de un resorte
helicoidal 41 de espiras de sección rectangular delgada en el
sentido axial está dispuesto axialmente entre la corona de apoyo 34
y el manguito exterior 16, apoyándose axialmente de un lado sobre
la superficie radial 37b de la porción intermedia 37 de la corona de
apoyo 34, y del lado opuesto sobre la superficie de apoyo 22 del
reborde 20 del manguito exterior 16. El resorte helicoidal presenta
un diámetro exterior inferior al diámetro interior de la nervadura
axial 39 de la corona 34 e inferior al diámetro interior de la
nervadura axial 23 del manguito exterior 16. Las extremidades de
apoyo del resorte 41 están rodeadas por las nervaduras axiales 23,
39 respectivamente del manguito exterior 16 y de la corona 34.
El resorte helicoidal 41 está previsto para
ejercer un esfuerzo de separación del manguito exterior 16 y de la
corona de apoyo 34. El manguito exterior 16 se apoya en el anillo
exterior 3 del cojinete de rodamiento 2 por mediación de su reborde
20 que se apoya sobre la porción toroidal 7 y de su escalón 19 que
se apoya sobre el collarín de tope 11. El esfuerzo axial es
transmitido desde el anillo exterior 3 al anillo interior 4 por
mediación de los elementos rodantes 5. El anillo interior 4 se apoya
sobre el reborde radial 27 del anillo de tolerancia 24. El anillo
interior 4 está retenido axialmente sobre el anillo de tolerancia
24. Del lado opuesto, la corona 34 es retenida por su borde
interior mediante los ganchos 31 del anillo de tolerancia 24.
Preferentemente, se prevé la longitud en el
estado libre del resorte helicoidal 41 y la longitud axial del
anillo de tolerancia 24 de forma que cuando la corona de apoyo es
retenida por los ganchos 31, el resorte helicoidal 41 ejerce un
esfuerzo axial de pretensión.
La corona de apoyo 34 puede deslizar libremente
sobre la superficie exterior cilíndrica 25 de la porción intermedia
tubular del anillo de tolerancia 24, y permite así comprimir más o
menos al elemento elástico 41 con el fin de obtener en
funcionamiento la pretensión deseada.
Las lengüetas elásticas 30 facilitan el montaje
del dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado. Se ensambla
en un primer tiempo el rodamiento constituido por el anillo exterior
3, el anillo interior 4, la jaula 15 y los elementos rodantes 5. Se
dispone a continuación el rodamiento así formado en el manguito
exterior 16 y se introduce el anillo de tolerancia 24 en el anillo
interior 4. El anillo interior 4 se sitúa en contacto por su
superficie interior con las superficies inclinadas 32 de los ganchos
31, provocando la aplicación de un esfuerzo radial dirigido hacia
el interior sobre las lengüetas 30. Los ganchos 31 se doblan
radialmente hacia el interior, lo que permite el paso del anillo
interior 4. Tras el paso del anillo interior 4, los ganchos 31
relajados toman de nuevo su posición inicial. A continuación, se
pueden disponer la jaula 15 y los elementos rodantes 5 sobre el
camino de rodadura toroidal 14 del anillo interior 4. Se pone el
reborde radial 27 en contacto con el anillo interior 4. A
continuación, se dispone el resorte helicoidal 41 en apoyo sobre la
superficie de apoyo 22 del manguito exterior 16, y después se
inserta axialmente la corona de apoyo 34.
El borde interior redondo de la corona de apoyo
34 coopera con las superficies inclinadas 32 de los ganchos 31 con
el fin de permitir el paso de la corona de apoyo 34 por deformación
radialmente hacia el interior de las lengüetas 30. Cuando se
sobrepasa la corona de apoyo 34, los ganchos 31 vuelven a su
posición inicial. La corona de apoyo 34 es empujada axialmente por
el resorte helicoidal 41. Sin embargo, se sitúa en contacto con las
superficies radiales 33 de los ganchos 31 por su borde interior, no
permitiendo que se desvíen los ganchos 31 de forma eficaz por
deformación radialmente hacia el interior de las lengüetas 30. Así,
se ha obtenido un dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado,
que se presenta en forma de un conjunto modular no desmontable que
puede ser manipulado fácilmente por un operador durante su
montaje.
Se observará que los diferentes elementos están
dispuestos de forma que se prevean medios de retención solamente en
una extremidad axial del anillo de tolerancia 24, además del reborde
radial 27 previsto para la compensación de los juegos radiales, y
que permite la retención del conjunto.
Se ha descrito un elemento elástico 41 en forma
de un resorte helicoidal de espiras simples fabricadas por
enrollamiento de una banda metálica delgada y plana. Se puede prever
igualmente un resorte de forma más compleja, por ejemplo un resorte
helicoidal de espiras onduladas con contacto de las citadas
ondulaciones entre sí cresta a cresta. En este tipo de resortes, se
forman ondulaciones sobre las espiras que están espaciadas
circularmente, y que sobresalen axialmente entre las espiras.
Ondulaciones de dos espiras adyacentes se sitúan en dirección una
de otra, con un contacto de las ondulaciones entre sí por sus
extremidades o crestas. Este tipo de resorte permite la aplicación
de un esfuerzo importante con una pequeña variación de longitud.
Para más información, se podrá consultar el documento US 4 901 987.
Se ha de entender que se podrían prever otros tipos de elementos
elásticos, como arandelas de Belleville.
El dispositivo de cojinete de rodamiento
pretensado se presenta en forma de un conjunto pretensado compacto
que comprende un único rodamiento y un número de piezas reducido. La
fabricación, y principalmente un aprovisionamiento de piezas, se
simplifican.
El ensamblaje del conjunto es además
particularmente fácil, puesto que puede realizarse mediante
operaciones simples de colocación y de apilamientos de las piezas,
al tiempo que se mantiene finalmente en forma de un conjunto no
desmontable mediante un simple engatillado de la corona de apoyo 34
sobre el anillo de tolerancia 24.
En la figura 2, en la que se toman de nuevo las
referencias a los elementos similares a las de la figura 1, un
conjunto mecánico comprende un árbol de columna de dirección 45
fijado en rotación en un alojamiento tubular 46 por mediación de un
primer dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado 1 y un
segundo dispositivo de cojinete de rodamiento 47.
El segundo dispositivo de cojinete de rodamiento
47 es similar al dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado
1, excepto porque está desprovisto de una corona de apoyo 34 y de un
elemento elástico. El segundo dispositivo de cojinete de rodamiento
47 comprende un manguito exterior 48 terminado del lado de la
porción toroidal 7 de su anillo interior 3 por una superficie
radial de tope 49 situada sensiblemente en un mismo plano radial
que la extremidad del anillo exterior 4 de este segundo dispositivo
de cojinete de rodamiento 47. El segundo dispositivo de cojinete de
rodamiento 47 comprende un anillo de tolerancia 24 de extensión
axialmente limitada y que comprende, del lado opuesto a un reborde
radial 27, ganchos 31 de retención que se sitúan en contacto
axialmente con el borde libre de la porción axial 13 del anillo
interior 4.
El árbol de columna 45 comprende una sección
central 50 de diámetro grande, una primera porción lateral de
extremidad 51, de diámetro inferior al diámetro de la porción
central 50, y una segunda porción lateral 52, de diámetro exterior
idéntico a la primera porción lateral 51, estando la segunda porción
lateral 52 unida a la superficie exterior de la sección central 50
por una superficie radial que forma un escalón. Una extremidad de
fijación 53 prolonga la extremidad libre de la segunda porción
lateral 52, para la fijación de un volante de mando. La primera
porción lateral 51 comprende en su superficie interior acanaladuras
54, que no están todas representadas por razones de simplificación
del dibujo, previstas para una solidarización angular del árbol de
columna 45 con otro árbol no representado.
El alojamiento tubular 46 comprende un ánima 55,
primeras patas de tope 56, dos de las cuales son visibles,
situándose en un mismo plano radial, y segundas patas de tope 57,
dos de las cuales son visibles, situadas en un mismo plano radial y
que están situadas axialmente a distancia de las primeras patas de
tope 56. Las patas de tope 56 y 57 están formadas por corte y
deformación local de la pared del alojamiento tubular 46. Las
primeras patas de tope 56 comprenden superficies radiales de tope 58
orientadas del lado opuesto a las segundas patas de tope 57, y las
segundas patas de tope 57 comprenden superficies radiales de tope 59
orientadas del lado opuesto a las primeras patas de tope 56.
El segundo dispositivo de cojinete de rodamiento
47 está dispuesto sobre el árbol de columna 45, estando el anillo
de tolerancia 24 del segundo dispositivo de cojinete de rodamiento
47 ajustado sobre la superficie exterior cilíndrica de la segunda
porción lateral 52 y deslizada axialmente hasta situarse en contacto
con el escalón formado entre la porción central 50 y la segunda
porción lateral 52. Un movimiento axial del anillo de tolerancia 24
en sentido opuesto está impedido por un anillo elástico 60 dispuesto
en una garganta situada en la superficie exterior de la segunda
porción lateral 52. Así, el anillo de tolerancia 24 está
inmovilizado axialmente sobre la segunda porción lateral 52.
El segundo dispositivo de cojinete de rodamiento
47 está insertado en el alojamiento tubular 46, estando el manguito
exterior 48 ajustado por su superficie exterior cilíndrica en el
ánima 55 del alojamiento tubular 46 hasta que se sitúa en contacto
por su superficie radial frontal 49 con las superficies radiales de
tope 58 de las primeras lengüetas 56.
El dispositivo de cojinete de rodamiento
pretensado 1 está situado radialmente entre la primera porción
lateral 51 del árbol de columna 45 y el alojamiento tubular 46,
estando insertado axialmente del lado de la columna 53 del lado
opuesto al segundo dispositivo de cojinete de rodamiento 57. El
anillo de tolerancia 24 está ajustado sobre la superficie exterior
cilíndrica de la primera porción lateral 51, estando el manguito
exterior 16 ajustado en el ánima 55 del alojamiento tubular 46. La
corona de apoyo 34 está situada axialmente del lado del segundo
dispositivo de cojinete de rodamiento 47.
Para la colocación del primero, el dispositivo
de cojinete de rodamiento pretensado 1 es introducido axialmente
sobre el árbol de columna 45 y en el alojamiento 46 empujando sobre
el anillo de tolerancia 24, de forma que la corona de apoyo 34 se
sitúe en contacto por su superficie radial de apoyo 38 sobre las
superficies de tope 59 de las lengüetas 57. Al dispositivo de
cojinete de rodamiento 1 se le hace avanzar más, de forma que el
anillo exterior 3 y el manguito exterior 16 se aproximen axialmente
a la corona de apoyo 34 que está retenida por las superficies de
tope 59. La corona de apoyo 34 ya no está en contacto con los
ganchos 31 de retención del anillo de tolerancia 24, y el resorte
41 se comprime. Se deja de empujar sobre el anillo de tolerancia 24
cuando éste alcanza una posición axial predeterminada sobre la
primera porción lateral 51 del árbol 45 correspondiente al valor de
pretensión requerido para el resorte 41. Una arandela de freno 61 es
ajustada sobre la primera porción lateral 51 apoyándose sobre el
reborde radial 27 del anillo de tolerancia 24 con el fin de
mantener al anillo de tolerancia 24 en su posición axial final sobre
el árbol 45, y así sobre el anillo interior 4 y el dispositivo de
cojinete de rodamiento pretensado 1.
Se observará que la corona de apoyo 34 comprende
un diámetro exterior sensiblemente inferior al diámetro del ánima
55 para no entorpecer la inserción del primer dispositivo de
cojinete de rodamiento pretensado en el alojamiento tubular 46 y
permitir a la citada corona de apoyo 34 deslizar sobre el anillo de
tolerancia 24 después de que el cojinete esté en su sitio en el
alojamiento tubular 46.
La corona de apoyo 34 permite recoger esfuerzos
entre el alojamiento tubular 46, al nivel de las lengüetas 57, para
aplicar un esfuerzo axial sobre el manguito exterior 16 y, por
consiguiente, sobre el anillo exterior 3 del dispositivo de
cojinete de rodamiento pretensado 1. El esfuerzo axial ejercido por
el resorte 41 es transmitido por mediación del cojinete de
rodamiento 1 hacia el anillo de tolerancia 24 y la arandela de freno
61. El esfuerzo axial tiende a ejercer un esfuerzo axial sobre la
columna 53 dirigido del lado opuesto al segundo dispositivo de
cojinete de rodamiento 47. Este último está dispuesto en oposición
con relación al primer dispositivo de cojinete de rodamiento
pretensado 1. El segundo dispositivo de cojinete de rodamiento 47
es retenido en el alojamiento tubular 46 por las primeras patas 56.
El esfuerzo axial ejercido por el resorte de pretensión 41 se
transmite, por consiguiente, al segundo dispositivo de cojinete de
rodamiento 47 por mediación del árbol de columna 45 y del anillo
elástico 60. Así, la utilización de un dispositivo de cojinete de
rodamiento pretensado 1 permite ejercer una pretensión de forma
satisfactoria sobre los dos dispositivos de cojinete de rodamiento
utilizados para la fijación en rotación del árbol de columna 45 en
el alojamiento tubular 46.
Se observará que un esfuerzo axial de pretensado
es recuperado por la corona de apoyo 34 para ser transmitido
directamente al anillo exterior 3 del dispositivo de cojinete de
rodamiento pretensado 1, estando el anillo interior retenido
axialmente por mediación del anillo de tolerancia 24 y de la
arandela de freno 61. En consecuencia, para la puesta en pretensión
de los dispositivos de cojinete de rodamiento, no es necesario
prever un elemento elástico dispuesto entre el anillo interior y
una superficie de apoyo distante, que puede preverse en otro
elemento del conjunto mecánico.
Se obtiene así un conjunto mecánico compacto y
pretensado, que puede ser entregado en forma de un conjunto modular
listo para ser montado en un vehículo automóvil, por ejemplo.
Los elementos de pretensado del dispositivo de
cojinete de rodamiento pretensado 1, que son la corona de apoyo 34
y el resorte 41, están situados axialmente delante del dispositivo
de cojinete de rodamiento 1. En otros términos, estos elementos
están dispuestos con relación al rodamiento hacia el interior del
alojamiento tubular, es decir que están situados del lado del
rodamiento axialmente opuesto a la extremidad axial del alojamiento
tubular 46, al nivel de la cual está alojado el dispositivo de
cojinete de rodamiento pretensado. Esta disposición permite
integrar completamente al dispositivo de cojinete de rodamiento
pretensado 1 en el alojamiento tubular 46, disponiendo el
rodamiento en la proximidad de o, emparejado con, la extremidad
axial del alojamiento tubular 46, sin dejar que parte alguna rebase
en la extremidad del alojamiento tubular 46. Se obtiene así una
ganancia en volumen axial, conservando un guiado en rotación
satisfactorio de una columna de dirección.
Además, la utilización de un manguito exterior
que permite una adaptación del anillo exterior 3 del dispositivo de
cojinete de rodamiento pretensado 1 en el alojamiento 46 permite
adaptar fácilmente un diámetro exterior en función del alojamiento
tubular previsto.
Se ha de entender que se puede prever que el
dispositivo de cojinete de rodamiento esté sin el revestimiento del
manguito exterior, y que el elemento elástico se apoye directamente
sobre el anillo exterior 4, y que el anillo exterior sea ajustado
directamente en el alojamiento tubular 46. En este caso, el anillo
exterior podrá estar provisto de una superficie de apoyo apta para
cooperar con el elemento elástico.
Así, el dispositivo de cojinete de rodamiento
pretensado podrá ser utilizado en diferentes conjuntos mecánicos,
sin necesitar más que una adaptación poco importante, llevada a cabo
esencialmente sobre el manguito exterior y la corona de apoyo, así
como el anillo de tolerancia, que pueden obtenerse fácilmente de
materia sintética por inyección.
Gracias a la invención, se obtiene un
dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado, compacto
axialmente, de montaje simple, fácil de manipular y transportar sin
riesgo de desmontaje y de pérdida de piezas, y que permite la
obtención de conjuntos mecánicos simples pretensados. El dispositivo
de cojinete de rodamiento pretensado puede ser fácilmente adaptado
según el uso que se hace de él.
Claims (9)
1. Dispositivo de cojinete de rodamiento
pretensado, principalmente para columna de dirección de vehículo
automóvil, que comprende un anillo exterior (3) provisto de un
camino de rodadura (10), un anillo interior (4) provisto de un
camino de rodadura (14), elementos rodantes (5) dispuestos entre los
caminos de rodamiento (10, 14) de los anillos interior y exterior
(4, 3), una corona de apoyo (34) móvil axialmente con relación a
los anillos interior y exterior (4, 3), un anillo de tolerancia (24)
y un elemento elástico (41), caracterizado porque el hecho
de que el elemento elástico (41) está dispuesto entre la corona de
apoyo (34) y una superficie de apoyo asociada al anillo exterior
(3) con el fin de ejercer un esfuerzo axial de separación entre la
corona de apoyo (34) y el anillo exterior (3), estando una
separación axial entre la corona de apoyo y el anillo exterior
limitada por medios de retención (31) asociados al anillo interior
(4), el anillo de tolerancia (24) atraviesa al anillo interior (4),
para la unión del anillo interior con un árbol, atravesando el
anillo de tolerancia (24) a la corona de apoyo (34) y comprende
medios de retención (31) de la corona de apoyo (34) del lado de la
corona de apoyo (34) opuesto al anillo interior (4) y el anillo de
tolerancia (24) comprende un casquillo radial (27) del lado del
anillo interior (4) opuesto a la corona
(34).
(34).
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado por el hecho de que el anillo de tolerancia
(24) comprende ganchos (31) dirigidos hacia el exterior a partir de
una extremidad del anillo de tolerancia (24).
3. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho
de que el anillo exterior (3) está dispuesto en un manguito exterior
(16) previsto para ser ajustado en un alojamiento tubular.
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
3, caracterizado por el hecho de que el elemento elástico
(41) se apoya sobre una superficie (22) del manguito exterior (16)
orientada del lado de la corona de apoyo (34).
5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho
de que la corona de apoyo (34) comprende una superficie de apoyo
(38) prevista para un contacto con un soporte y orientada del lado
opuesto al anillo exterior (3).
6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho
de que comprende un resorte helicoidal (41).
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizado por el hecho de que el resorte helicoidal es
de espiras onduladas con contacto cresta a cresta.
8. Conjunto mecánico que comprende una columna
(50), un alojamiento tubular (46), un cojinete de rodamiento
dispuesto entre el alojamiento tubular y la columna (47),
comprendiendo el alojamiento tubular y la columna medios de
retención del cojinete de rodamiento (56), y un dispositivo de
cojinete de rodamiento pretensado (1), de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, dispuesto entre el alojamiento
tubular y la columna.
9. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que una corona de apoyo (34)
del dispositivo de cojinete de rodamiento pretensado (1) está en
contacto del lado opuesto al anillo exterior con una superficie de
tope (59) del alojamiento tubular, estando el anillo interior
retenido sobre la columna del lado opuesto a la corona de apoyo (34)
por mediación de una arandela de freno (61).
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