ES2280593T3 - Articulacion esferica. - Google Patents
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Abstract
Articulación esférica, preferentemente para suspensiones de chasis y/o direcciones de automóviles, con un pivote (1) alojado con su zona de articulación (3), por su extremo libre, de forma giratoria y basculante, en una carcasa (8) de articulación, estando inmovilizado con su zona de pivote (2) situado en el otro extremo libre, de forma estática, en una pieza de carrocería, y con un dispositivo de tope para limitar el movimiento basculante del pivote (1) en la carcasa, presentando un elemento de tope dispuesto en la zona de fondo (11) de la carcasa de articulación de forma rotacionalmente simétrica respecto al eje longitudinal de la articulación esférica, que coopera con la zona de articulación (6) final del pivote (1), caracterizada porque el elemento de tope está configurado como abombamiento (12) esférico que sobresale de la zona de fondo (11) de la carcasa de articulación, que está configurada como componente en una sola pieza de la carcasa (8) de articulación.
Description
Articulación esférica.
La invención se refiere a una articulación
esférica, preferentemente para suspensiones de chasis y/o
direcciones de automóviles, con las características mencionadas en
la parte genérica de las reivindicaciones independientes 1 y 2.
Una articulación esférica de este tipo se
conoce, por ejemplo, por el documento DE4244886C2. En este
documento, la movilidad angular entre la cabeza y la carcasa de la
articulación esférica descrita allí se ve limitada por un
dispositivo de tope que comprende un tope rotacionalmente simétrico
y en forma de tronco cónico, situado en el lado de la carcasa, al
que está asignado, a una distancia, un contratope en la cabeza de
articulación, formado por una cavidad correspondiente.
Un elemento de tope configurado de esta manera
se ha acreditado en principio, pero tiene la desventaja de que al
entrar el pivote en contacto con el tope en forma de tronco cónico,
existente en el lado de carcasa, a consecuencia de un efecto de
palanca originado, el cojinete en la zona superior que mira hacia la
zona del pivote, es cargada en parte de manera muy fuerte, lo que
puede causar un desgaste prematuro y una disminución de la duración
útil del conjunto de la articulación esférica.
Esto resulta desventajoso, particularmente, si
las articulaciones esféricas están cargadas por la fuerza elástica
con la posibilidad de la limitación conocida de la desviación
angular, teniendo que soportar el peso del soporte de rueda y del
disco de freno en el estado totalmente suspendido del vehículo.
El documento US4.466.755 da a conocer además una
articulación esférica con un pivote alojado con una zona de
articulación en uno de sus extremos libres de forma giratoria y
basculante en una carcasa de articulación abierta por ambos lados,
e inmovilizado con la zona de pivote situada en su otro extremo
libre, de forma estática, en una pieza de la carrocería. Asimismo,
se describe un dispositivo de tope para la limitación del movimiento
basculante del pivote en la carcasa, estando dispuesto un elemento
de tope en la zona del orificio opuesto al pivote en la carcasa,
cerrando el orificio en la configuración de una tapa de cierre. El
elemento de tope presenta un abombamiento orientado en la dirección
del pivote, que presenta un punto de contacto constante con el
pivote manteniendo éste bajo una pretensión en la carcasa. Una
desventaja de esta forma de realización consiste, especialmente en
que el elemento de tope está siempre en contacto con el pivote.
Durante movimientos giratorios o basculantes, esto causa una
fricción constante que, por una parte, causa un mayor desgaste y,
por otra, produce un par de fricción adicional, opuesto al
movimiento giratorio y basculante. Además, el elemento de tope se
deforma durante un movimiento basculante, de modo que se produce una
contrafuerza o fuerza de resorte que aumenta constantemente con el
movimiento basculante y que devuelve el pivote a su posición inicial
y que no define ningún punto de tope definido para el pivote en la
carcasa.
Por lo tanto, la presente invención tiene el
objetivo de perfeccionar una articulación esférica del tipo genérico
de tal forma que, incluso bajo condiciones de carga extremas, no se
produzca ningún desgaste prematuro de componentes esenciales para
el funcionamiento como, por ejemplo, del cojinete de la articulación
esférica, es decir, proporcionar una articulación esférica en la
que el dispositivo de tope para la desviación del pivote permita un
prensado superficial más uniforme entre el pivote y el cojinete. Al
mismo tiempo, la fabricación de una articulación esférica de este
tipo debe realizarse de forma más sencilla y, por tanto, más
económica.
Este objetivo se consigue en combinación con las
características genéricas por las teorías técnicas indicadas en las
partes caracterizadoras de las reivindicaciones subordinadas 1 y
2.
Una idea fundamental de la invención consiste en
configurar el elemento de tope como abombamiento curvado de forma
convexa, que sobresalga preferentemente de forma esférica del fondo
de la carcasa de articulación configurada como componente de una
sola pieza de la carcasa de articulación.
Alternativamente, el objetivo se consigue de tal
forma que el elemento de tope presenta en el fondo de carcasa una
curvatura cóncava, pero preferentemente una forma de esfera hueca,
estando realizado el radio de la forma de esfera hueca más grande
que el radio de la forma de esfera de la zona de articulación del
pivote.
Mediante las soluciones técnicas propuestas se
consigue que la zona esférica del pivote se levante durante el
contacto entre éste y el elemento de tope realizado según la
invención, y que por el levantamiento se produzca una presión
uniforme del pivote contra el extremo superior del cojinete, que
mira hacia la zona de pivote. Otra ventaja de las soluciones según
la invención consiste en que el pivote no requiere ningún mecanizado
adicional como contraelemento para el tope del dispositivo de tope,
en su extremo situado en la esfera de articulación, en el que por
razones técnicas de fabricación, existe un aplanamiento. Por lo
tanto, para articulaciones esféricas con y sin dispositivo de tope
pueden emplearse los mismos pivotes, lo que ofrece ventajas
decisivas tanto por razones técnicas de fabricación como por
razones de almacenaje.
A continuación, las dos soluciones alternativas
según la invención se describen detalladamente con la ayuda de los
dibujos adjuntos. Muestran:
La figura 1 una representación de sección a
través de una articulación esférica con un dispositivo de tope
según la primera solución presentada,
la figura 2 una representación de sección de
la articulación esférica de la figura 1 en estado desviado,
la figura 3 una representación de sección a
través de una articulación esférica con un dispositivo de tope de
la invención, según la variante 2 y
la figura 4 una representación de sección por
la articulación esférica según la invención de la figura 3 con el
pivote desviado.
La articulación esférica representada en la
figura 1 se compone sustancialmente de un pivote 1 que presenta una
zona de pivote 2 y una zona de articulación 3. La zona de pivote 2
está provista de un alojamiento cónico 4, con cuya ayuda el pivote
está unido de forma estática con una pieza de carrocería pudiendo
inmovilizarse, por la pieza de rosca 5 en el extremo libre de la
zona de pivote 2, en la pieza de carrocería. La zona de
articulación 3 está configurada sustancialmente de forma esférica y
presenta en su extremo libre, opuesto a la zona de pivote 2, un
aplanamiento 6 debido a causas técnicas de la fabricación. La zona
de articulación 3 está alojada en un cojinete 7 que, a su vez, está
inmovilizado en una cavidad de la carcasa 8 de articulación. La
cavidad para el cojinete 7 está configurado en forma de agujero
ciego con un orificio 9, a través del cual el cojinete 7 puede
introducirse, junto con la zona de articulación 3 del pivote 1, en
la carcasa 8 de articulación. Cuando los componentes mencionados
están alojados en la carcasa 8 de articulación, la carcasa 8 de
articulación es cerrada por un anillo de cierre 10, por lo que el
cojinete 7 queda inmovilizado en el sentido longitudinal axial de
la articulación esférica.
En la figura 1 se puede ver claramente que el
taladro de alojamiento en forma de agujero ciego en la carcasa 8 de
articulación presenta una zona de fondo 11 que presenta un
abombamiento 12 rotacionalmente simétrico, en forma de una
superficie esférica, que sobresale de forma esférica en la dirección
del aplanamiento 6 del pivote 1. Durante la desviación normal del
pivote 1, entre el aplanamiento 6 y la superficie del abombamiento
12 existe un intervalo de aire 13. Al bascular el pivote 1
fuertemente dentro del cojinete 7, tal como se puede ver en la
representación de la figura 2, el intervalo de aire 13 se reduce
unilateralmente hasta que el aplanamiento 6 del pivote 1 entre en
contacto sobre el abombamiento 12 de la zona de fondo 11 en el
taladro de agujero ciego de la carcasa 8 de articulación en el
punto de contacto 20. Otro movimiento del pivote 1 en la dirección
de la flecha K conduce a un desplazamiento del punto 20 a lo largo
del abombamiento 12 y automáticamente a un levantamiento del pivote
1. El levantamiento causado por el abombamiento 12 conduce al mismo
tiempo a una migración de la zona de contacto 21 entre la zona de
articulación 3 y el cojinete 7 en la zona superior del anillo de
cierre 10. De esta forma se evita una carga puntual en el lado
superior, situado en la zona del anillo de cierre 10, del cojinete
en diferentes posiciones basculadas del pivote 1, de forma que se
pueda descartar una situación de desgaste especial en esta zona, a
pesar de una gran desviación basculada del pivote 1. De esta forma,
se incrementa la vida útil de la articulación esférica según la
invención, representada en las figuras 1 y 2. Al mismo tiempo, en
las figuras 1 y 2 se puede ver que el dispositivo de tope se compone
básicamente del abombamiento 12 en la zona de fondo 11 de la
carcasa de articulación, mientras que el pivote 1 presenta de la
manera convencional el aplanamiento 6 al final de la zona de
articulación 3, por lo que se puede prescindir de una adaptación
especial tal como es necesaria en los dispositivos de tope conocidos
por el estado de la técnica.
La articulación esférica representada en las
figuras 3 y 4, en la que el elemento de tope está configurado según
la segunda variante de solución, se compone sustancialmente de los
mismos componentes que la articulación esférica representada en las
figuras 1 y 2. En una carcasa 8 de articulación, también aquí,
estando intercalado un cojinete 7, la zona de articulación 3 de un
pivote 1 está alojada de forma giratoria y basculante. El cojinete
7 y la zona de articulación 3 se encuentran aquí en una cavidad en
forma de agujero ciego de la carcasa 8 de articulación, que se
cierra por un anillo de cierre 10 después de insertar los dos
componentes mencionados anteriormente. De forma análoga a la
representación de las figuras 1 ó 2, el pivote 1 presenta una zona
de pivote 2 con la que el pivote 1 puede inmovilizarse en una pieza
de carrocería que para mayor claridad no está representada aquí. El
dispositivo de tope que limita el movimiento basculante del pivote 1
se compone, en la variante de configuración de las figuras 3 y 4,
de una realización especial de la zona de fondo 11 de la carcasa 8
de articulación.
Según la segunda variante de la idea de la
invención, la zona de fondo 11 está configurada en forma de una
esfera hueca, presentando el radio de la esfera hueca un mayor
diámetro que el radio de esfera de la zona de articulación 3 del
pivote 1. Esto se muestra en las figuras 3 y 4 de tal forma que la
zona de articulación 3 esférica está representada también más allá
del aplanamiento 6 existente en este pivote 1, por lo que queda
claro que el radio de la zona de fondo 11 realizada de forma
esférica presenta un valor sensiblemente mayor.
El modo de acción de esta configuración especial
de la zona de fondo 11 queda claro en la figura 4, en la que la
articulación esférica está representada con el pivote 1 basculado.
El intervalo de aire 13 que existe habitualmente entre el
aplanamiento 6 del pivote 1 y la superficie de la zona de fondo 11
se reduce de forma análoga a la representación de la figura 2,
hasta que el pivote 1 entre en contacto en la zona del punto de
contacto 20 con la zona de fondo 11 de la carcasa 8 de articulación.
Otra desviación en la dirección de la flecha K conduce a un
desplazamiento del punto de contacto 20 a lo largo del abombamiento
de la zona de fondo 11, de modo que al mismo tiempo se produce una
migración de la zona de contacto 21 en la zona superior del
cojinete, contigua al anillo de cierre 11. Por lo tanto, las dos
variantes de configuración tienen en común que la desviación del
pivote 1 en la dirección de la flecha K, tras tocar el punto de
contacto 20, contribuye a un levantamiento, aunque sea mínimo, del
pivote 1 debido a la configuración especial de la zona de fondo,
por lo que se produce una reducción de la presión superficial en la
zona superior sensible del cojinete 7 al contrario de las
soluciones conocidas por el estado de la técnica.
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Claims (2)
1. Articulación esférica, preferentemente para
suspensiones de chasis y/o direcciones de automóviles, con un
pivote (1) alojado con su zona de articulación (3), por su extremo
libre, de forma giratoria y basculante, en una carcasa (8) de
articulación, estando inmovilizado con su zona de pivote (2) situado
en el otro extremo libre, de forma estática, en una pieza de
carrocería, y con un dispositivo de tope para limitar el movimiento
basculante del pivote (1) en la carcasa, presentando un elemento de
tope dispuesto en la zona de fondo (11) de la carcasa de
articulación de forma rotacionalmente simétrica respecto al eje
longitudinal de la articulación esférica, que coopera con la zona
de articulación (6) final del pivote (1), caracterizada
porque el elemento de tope está configurado como abombamiento (12)
esférico que sobresale de la zona de fondo (11) de la carcasa de
articulación, que está configurada como componente en una sola pieza
de la carcasa (8) de articulación.
2. Articulación esférica, preferentemente para
suspensiones de chasis y/o direcciones de automóviles, con un
pivote (1) alojado con su zona de articulación (3), por su extremo
libre, de forma giratoria y basculante, en una carcasa (8) de
articulación, estando inmovilizado con su zona de pivote (2) situado
en el otro extremo libre, de forma estática, en una pieza de
carrocería, y con un dispositivo de tope para limitar el movimiento
basculante del pivote (1) en la carcasa, presentando un elemento de
tope dispuesto en la zona de fondo (11) de la carcasa de
articulación de forma rotacionalmente simétrica respecto al eje
longitudinal de la articulación esférica, que coopera con la zona
de articulación (6) final del pivote (1), caracterizada
porque el elemento de tope presenta en la zona de fondo (11) de la
carcasa de fondo una forma de esfera hueca, estando realizado el
radio de la forma de esfera hueca más grande que el radio de la
forma esférica de la zona de articulación (3) del pivote (1).
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