ES2284960T3 - Arbol hueco. - Google Patents
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Abstract
Árbol configurado al menos por sectores como árbol (1) hueco, con un componente (2) constructivo fijado en la superficie exterior por abocardado mecánico, mediante un dispositivo móvil axialmente, estando fijado radialmente con arrastre de fuerza o de forma, dentro del árbol (1) hueco, o de la parte hueca del árbol, un apoyo (4) para el dispositivo móvil axialmente, caracterizado porque el apoyo (4) está configurado como casquillo con una rosca (5) interior axial.
Description
Árbol hueco.
La invención se refiere a un árbol hueco o a una
parte configurada como árbol hueco, de un árbol macizo, con
componente constructivo fijado en la superficie exterior por
abocardado mecánico.
Tales árboles huecos se utilizan con frecuencia
como árboles de transmisión o como árboles de levas. El documento
GB 2 050 207 muestra la fabricación de un árbol de levas, en la que
el árbol hueco se presenta con componentes constructivos unidos por
abocardado mecánico, con la superficie exterior del árbol de levas.
Aquí, un mandril se mueve axialmente a través del árbol hueco
completo, para unir todos los componentes constructivos con
aquel.
Este procedimiento supone un gran gasto de
herramientas, conduce a un gran desgaste en el punzón de abocardar,
y exige mucho tiempo de fabricación. Además, el árbol hueco corre
extraordinario peligro de doblarse.
De aquí que se hayan impuesto otros
procedimientos de acabado para la fabricación, en especial, de
árboles de levas configurados con un árbol hueco. En especial el
montaje por deslizamiento de las levas sobre sectores salientes del
árbol hueco, de conformidad con el documento DE 41 21 951 C1 y el
abocardado hidráulico según el documento US 3,977,068, se han
impuesto como procedimientos económicos. Piezas montadas en el
extremo, como engranajes o ruedas erizas en árboles de levas, se
instalan en una sola fase de trabajo, mediante el respectivo
procedimiento de aplicado de abocardar, se trate de un procedimiento
hidráulico de abocardar, o de un procedimiento mecánico de
abocardar, en la fabricación del árbol hueco, en especial del árbol
de levas.
Quizá puede ser necesario que piezas montadas en
el extremo, como ruedas erizas, engranajes, o también dispositivos
de reglaje del árbol de levas, sólo puedan unirse con el árbol de
levas, cuando este esté instalado ya en el bloque del motor. En
estos casos es usual fijar aquellas por atornillado y/o chaveteado
en el extremo del árbol hueco. Desventajosamente puede producirse
aquí que tengan que emplearse dispositivos de fijación muy
costosos, cuando las piezas montadas, por ejemplo, un variador del
árbol de levas, tengan que proveerse todavía con conexiones
hidráulicas a través del árbol de levas. Además, sólo queda con
desventaja poco espacio para canales hidráulicos, así como los
esfuerzos muy altos del tornillo central de fijación utilizado por
lo general.
Por el documento EP 0 324 499 A1, que forma un
fundamento del preámbulo de la reivindicación 1, se conoce un árbol
construido como un árbol hueco, y elementos con un taladro pasante,
fijados sobre él por abocardado del mismo, en sectores
longitudinales coordinados individuales. En estos elementos puede
tratarse de casquillos de cojinete, levas, o engranajes. Dentro del
árbol hueco están dispuestos en la zona de los elementos
individuales, casquillos de apoyo abocardados plásticamente in
situ, que se apoyan en el árbol hueco, y al menos los elementos
individuales están bajo tensión elástica previa en su taladro
pasante.
Mediante los casquillos de apoyo abocardados
plásticamente in situ, se consigue que como en el estado
actual de la técnica, del que parte el documento EP 0 324 499 A1,
no se deforme más plásticamente por necesidad el material mismo del
árbol hueco, sino prioritariamente el material del casquillo de
apoyo. Por lo tanto, los casquillos de apoyo conocidos por el
documento EP 0 324 499 A1, no sirven para fijar en la parte de
cabeza, un componente constructivo en la superficie exterior del
árbol.
De aquí que la misión de la invención se base en
configurar un árbol hueco o el extremo hueco de un árbol macizo, de
tal manera que con medios sencillos, pueda fijarse en la parte de
cabeza, un componente constructivo en la superficie exterior,
debiendo quedar si es posible, mucho espacio para canales
hidráulicos pasantes. Además, debe de encontrarse un procedimiento
para la unión sencilla del componente constructivo con el árbol
hueco.
Esta misión se resuelve según la invención con
las notas características de la reivindicación 1. Acondicionamientos
y perfeccionamientos ventajosos se describen en las
reivindicaciones 2 a 12. La reivindicación 13 describe un
procedimiento para la fabricación de un árbol hueco según las
reivindicaciones 2 a 12. La reivindicación 14 describe un
dispositivo para la realización del procedimiento según la
reivindicación 13, y la reivindicación 15, un perfeccionamiento del
procedimiento según la reivindicación 13, utilizando el dispositivo
según la reivindicación 14.
Las ventajas obtenidas con la invención
consisten en especial en que se hace posible enlazar posteriormente
en el árbol hueco provisto ya con todos los demás componentes
constructivos, con medios sencillos y evitando fuerzas axiales
mayores sobre el árbol de levas instalado en acabado, un componente
constructivo dispuesto en la parte del extremo en un árbol hueco, o
en el extremo hueco de un árbol macizo.
Además, con medios sencillos y sin que para ello
se necesite un gran espacio de construcción, pueden colocarse con
ventaja en el extremo hueco del árbol, canales, en especial canales
de lubricación que discurran axialmente. Con ello, puede mandarse
un control seguro y rápido de un variador del árbol de levas a
instalar aquí eventualmente en un árbol de levas.
Al montar variadores del árbol de levas, ruedas
impulsoras u otros componentes constructivos en la parte del
extremo, en un árbol de levas que ya está instalado en la culata, se
utilizan solamente pequeñas fuerzas axiales de encaje. De este modo
se llega con ventaja a no producir daños de los apoyos axiales del
árbol de levas.
Un ejemplo de realización de la invención, está
representado en el dibujo, y a continuación se describe en detalle.
Se muestran:
Figura 1 Un corte del extremo de un árbol hueco,
antes del montaje de un componente constructivo en la superficie
exterior.
Figura 2 El extremo de un árbol hueco según la
figura 1, después del enlace del componente constructivo.
Figura 3 Una configuración según la figura 1, en
la que adicionalmente se muestra un cojinete del árbol de
levas.
Figura 4 La configuración de un componente
constructivo según la figura 3, correspondiendo a la figura 2,
y
Figura 5 Un corte por una parte de un árbol
hueco, situada más adentro, con una fijación alternativa del
apoyo.
El ejemplo de realización muestra el empleo de
la invención en un árbol de levas configurado con un árbol hueco.
El árbol de levas está ya terminado excepto el componente
constructivo a instalar posteriormente. Las levas y otras piezas de
montaje del árbol de levas están ya unidas sólidamente con el árbol
hueco, por montaje por deslizamiento en una zona con diámetro
aumentado, o por abocardado hidráulico local del árbol hueco. La
descripción del ejemplo de realización se limita pues al enlace de
uno o varios componentes constructivos, en el árbol hueco así
terminado. Otros árboles huecos, como árboles de transmisión o
árboles de mando, pueden fabricarse de la misma manera que el árbol
de levas descrito en el ejemplo de realización. Por lo demás, en la
forma descrita es posible enlazar componentes constructivos como,
por ejemplo, variadores del árbol de levas, en el extremo hueco de
árboles macizos, por ejemplo, árboles de levas forjados o
fundidos.
El extremo de un árbol de levas, representado en
las figuras 1 a 4, presenta un árbol 1 hueco. Las piezas
propiamente dichas de montaje, de este árbol 1 hueco, o sea en el
ejemplo de realización, las levas, no están representadas. El árbol
de levas puede estar configurado también macizo con un
extremo
hueco.
hueco.
En el extremo del árbol 1 hueco debe de unirse
con este, con arrastre de fuerza, un componente 2 constructivo, en
el ejemplo de realización, un engranaje, una polea o el cubo de un
variador del árbol de levas. La unión debe de llevarse a cabo según
la invención, por abocardado mecánico del árbol 1 hueco en la zona
del componente 2 constructivo. Para ello el árbol 1 hueco está
provisto en el diámetro interior con una rosca 3 En esta rosca se
coloca hasta una distancia predeterminada, un apoyo 4 configurado
como casquillo. El casquillo 4 presenta una rosca 5 interior axial.
Como se representa en la figura 1, el componente 2 constructivo se
posiciona y sujeta en la posición prevista respecto al árbol 1
hueco. En la rosca 5 interior del apoyo 4 se atornilla un perno 6
ordinario sobre el que está montado por desplazamiento un mandril 7,
por el lado de la cabeza. Al atornillar el perno 6 ordinario, el
cono de abocardar del mandril 7 se mete a presión en el taladro
interior del árbol 1 hueco, y ensancha el árbol 1 hueco dentro del
componente 2 constructivo, de tal manera que este se deforma
radialmente en forma plástica y elástica, hasta que el componente 2
constructivo se abocarde en su diámetro 8 interior, al menos
elásticamente o también plásticamente, con lo que se ha constituido
una unión prensada entre el árbol 1 hueco y el componente 2
constructivo, de tal manera que el componente 2 constructivo está
unido con arrastre de fuerza con el árbol 1 hueco. Siempre que se
efectúen medidas correspondientes en el componente 2 constructivo o
en el árbol 1 hueco, como moleteado o acanalado, o un contorno
interior en el componente 2 constructivo que se aparte de la forma
circular, la unión del componente 2 constructivo y del árbol 1
hueco, puede ser no sólo con arrastre de fuerza sino también, con
arrastre de forma.
La figura 2 muestra el extremo del árbol 1
hueco, en el que está fijado el componente 2 constructivo. En la
figura 2 puede reconocerse también que, después del montaje, el
perno 6 ordinario puede retirarse de nuevo del extremo del árbol 1
hueco. No obstante el mandril 7 permanece en el árbol 1 hueco, y
apoya adicionalmente desde dentro la unión prensada con el
componente 2 constructivo. Entonces el taladro pasante y el espacio
de la rosca 5 interior del apoyo 4, pueden utilizarse como canal 9
de lubricación. Alternativamente a la configuración mostrada, el
mandril 7 puede estar configurado también directamente con una
prolongación con la que el mandril 7 se atornilla directamente en
la roca 5 interior del apoyo 4. Entonces se suprime el atornillado
mediante un perno 6 ordinario. En una configuración alternativa se
utiliza en lugar de un perno 6 ordinario, el husillo de una máquina
de ensamblar. Esto tiene la ventaja de que para meter a presión el
mandril 7, no se necesita ya más ninguna pieza que pueda perderse.
Tan pronto el mandril 7 ha adoptado la posición prevista debajo del
componente 2 constructivo, el husillo de la máquina de ensamblar,
retrocede de nuevo. Al emplear una máquina de ensamblar, puede
sujetarse también su herramienta al apoyo 4 de otra manera, por
ejemplo, mediante una unión de bayoneta. La introducción a presión
del mandril 7, puede llevarse a cabo entonces también, por ejemplo,
mediante un pistón hidráulico o neumático.
Para la configuración de canales adicionales de
lubricación, el mandril 7 puede estar configurado de una o varias
piezas con un apéndice 10. En el ejemplo de realización el apéndice
10 está configurado de forma tubular de dos piezas, y está situado
en estado montado, delante del extremo interior del mandril 7. En el
extremo del lado del árbol hueco, el apéndice 10 está configurado
con un abombamiento 11. En el ejemplo de realización, este
abombamiento se apoya radialmente obturando en el diámetro interior
del árbol 1 hueco, y axialmente contra la superficie frontal del
apoyo 4. En el ejemplo de realización, el apéndice 10 del mandril 7,
ya antes de meter a presión el mandril 7, está colocado en el
taladro interior del árbol 1 hueco. Naturalmente en caso de
configuración de una sola pieza del apéndice 10 con el mandril 7, el
apéndice 10 se coloca en el árbol 1 hueco al meter a presión el
mandril 7 en el árbol 1 hueco.
Después del montaje final, como se muestra en la
figura 2, se genera entre apéndice 10 y árbol 1 hueco, un canal 12
anular. Este canal 12 anular se continúa en un canal 13 del mandril
7. Taladros 14, 15 radiales del árbol 1 hueco unen el canal 12
anular y el canal 13 que se conecta con él, a través del árbol 1
hueco, hacia fuera. Aquí pueden conectarse componentes
correspondientes hidráulicos que se montan sobre el árbol hueco.
Así como es posible configurar el apéndice 10 de forma tubular, este
puede estar configurado también con árboles longitudinales. De este
modo se producen varios canales que discurren en dirección axial,
que pueden utilizarse entonces para fines distintos.
Otro taladro 16 que se extiende radialmente a
través del árbol 1 hueco y del apoyo 4, une hidráulicamente el
espacio interior, el canal 9 de lubricación, del árbol hueco, con un
componente constructivo superpuesto al árbol hueco.
Siempre y cuando sea necesario, la rosca 5
interior del apoyo 4, como se muestra en la figura 1, puede estar
cerrada mediante una cubierta 17, al menos en la posición de
premontaje.
La unión antes descrita que permite colocar al
mismo tiempo canales de lubricación para el suministro de un
variador del árbol de levas, tiene ventajas esenciales precisamente
en el suministro de aceite del variador del árbol de levas, puesto
que las secciones de paso son esencialmente mayores que cuando el
variador del árbol de levas se fija en el extremo del árbol de
levas, mediante medios normales de fijación, por ejemplo, mediante
una unión chaveteada, o un tornillo central de fijación. Mediante
las mayores secciones de lubricación, o bien puede conseguirse un
reglaje mejor con menor diferencia de presión, lo cual conduce a
flujos menores y, por tanto, menores pérdidas de fluido o incluso
menor cavitación, o bien con la misma presión de aceite puede
conseguirse un reglaje más rápido. Además, con la fijación
precedentemente descrita, se consigue con ventaja que se logre una
unión duradera entre árbol de levas y variador del árbol de levas
durante toda la vida útil del motor. Justamente esta unión sólida
durante toda la vida útil, no puede conseguirse sin condiciones,
mediante un atornillado del variador del árbol de levas.
El enlace descrito puede emplearse no sólo para
árboles de levas construidos en un eje hueco pasante, sino del
mismo modo para árboles macizos de levas que estén fabricados,
fundidos, forjados o de cualquier otro modo. Aquí tan sólo tiene
que preverse un extremo hueco del árbol de levas para el suministro
de aceite del variador. Entonces, el apoyo 4 puede estar formado
naturalmente por el extremo del árbol macizo.
Las figuras 3 y 4 muestran el árbol hueco en
posición montada previamente y montada, con modificaciones
insignificantes respecto a la configuración según las figuras 1 y
2.
En la configuración del árbol hueco según las
figuras 3 y 4, este no está esencialmente configurado con una rosca
interior: No obstante la superficie interior del árbol 1 hueco puede
presentar un moleteado o rodado. El apoyo 4 se apoya más bien
axialmente contra una acanaladura 18 que se extiende hacia dentro.
Por esto el apoyo 4 tiene que estar colocado en el árbol 1 hueco ya
antes de la preparación de la acanaladura 18, ó si es posible desde
el lado posterior.
El apéndice 10 en el mandril 7, está obturado
con su abombamiento 11 únicamente contra el diámetro interior del
árbol 1 hueco. El apéndice 10, en la configuración según las figuras
3 y 4, no se extiende hasta el apoyo 4. Al contrario que en la
configuración según las figuras 1 y 2, el apéndice 10 tampoco está
situado delante del extremo del mandril 7, sino radialmente sobre
un saliente 19 en el extremo del mandril 7. También en esta
configuración, el apéndice 10 forma con el diámetro interior del
árbol 1 hueco, un canal 12 anular, que se continúa en un canal 13
del mandril 7. En la misma forma que en las figuras 1 y 2, están
previstos también taladros 14, 15 radiales a través del árbol 1
hueco, para la unión del canal 12 anular y del canal 13, hacia
fuera. Un segundo canal se forma por el taladro 23 que une el
exterior con el espacio interior del árbol hueco, el canal 9 de
lubricación que se libera en toda su dimensión después de
destornillar el perno 6 ordinario. Los taladros 15, 23 se
corresponden con las gargantas 21, 22 anulares labradas en el
cojinete 20 del árbol de levas, de la culata, y que por los
taladros 28, 29 de la culata, se suministran con aceite para el
reglaje del variador no representado del árbol de levas.
La configuración de la superficie interior del
árbol 1 hueco, con una rosca, un rodado, un estriado o un moleteado,
ofrece ventajas durante el montaje de piezas de gran precisión. En
esta configuración las piezas no tienen que presentar tolerancias
tan finas, puesto que gracias a la medida descrita anteriormente, se
compensan las tolerancias. Lo mismo es válido también para las
medidas correspondientes en el diámetro interior del componente 2
constructivo o en la superficie exterior del árbol 1 hueco. Al meter
a presión el mandril 7 en el árbol 1 hueco, la superficie rodada o
provista con rosca, primeramente se aplasta en sus picos hasta que
por la compresión superficial descendente, no prosigue más una
deformación ulterior plástica de las gargantas de rodado o de
rosca, en sus picos. En el equilibrio de esfuerzos se abocarda el
árbol 1 hueco. Después de que la superficie exterior del árbol
hueco haya llegado al diámetro interior del componente 2
constructivo, debido al abocardado, la compresión superficial
ascenderá más repentinamente durante el abocardado ulterior. De este
modo las gargantas de rodado o la rosca, de nuevo pueden aplastarse
más hasta que la compresión superficial descienda de nuevo por
debajo del límite plástico de deformación de estas muescas. También
aquí se forma un equilibrio de esfuerzos entre los esfuerzos
elásticos de retroceso del componente 2 constructivo, y los de las
garganteas aplastadas de rodado, o de la rosca aplastada.
La compensación de tolerancias que resulta de
esto, puede optimizarse mediante la medida de los rodados.
Como lo muestra la figura 4, el perno 6
ordinario puede permanecer también en el árbol hueco, cuando no se
necesite el canal 9 de lubricación. De este modo el árbol hueco está
cerrado hidráulicamente hacia fuera.
En la configuración según la figura 5, el
dispositivo para el abocardado mecánico del árbol 1 hueco, se
utiliza para arriostrar un componente 2 constructivo cualquiera en
un punto cualquiera del árbol 1 hueco. En esta configuración el
apoyo 4 está configurado con un cono 24 exterior. Con el apoyo 4
actúa en combinación un casquillo 25 hendido o no hendido, que
presenta un cono 26 interior correspondiente. El perno ordinario no
representado, presenta un resalte dirigido hacia fuera, que se sitúa
contra la superficie 27 frontal exterior del casquillo 25. Al
atornillar el perno ordinario en la rosca 5 interior del apoyo 4, se
desplaza el casquillo 25 con su cono 26 interior sobre el cono 24
exterior del apoyo 4, y por tanto se abocarda el mismo, pero también
abocarda el árbol 1 hueco, con lo que se comprime con el árbol 1
hueco, un componente 2 constructivo, no representado, dispuesto en
este punto.
En una configuración especial, el casquillo 25
puede ser también una parte del apéndice 10, como se muestra en la
figura 4. De este modo, al apretar el perno 6 ordinario se consigue
un arriostrado del apoyo 4, con obturación simultánea de los
canales 12, 9 de lubricación.
\global\parskip0.500000\baselineskip
1.
\tabulÁrbol hueco
2.
\tabulComponente constructivo
3.
\tabulRosca
4.
\tabulApoyo
5.
\tabulRosca interior
6.
\tabulPerno ordinario
7.
\tabulMandril
8.
\tabulDiámetro interior
9.
\tabulCanal de lubricación
10.
\tabulApéndice
11.
\tabulAbombamiento
12.
\tabulCanal anular
13.
\tabulCanal
14.
\tabulTaladro
15.
\tabulTaladro
16.
\tabulTaladro
17.
\tabulCubierta
18.
\tabulAcanaladura
19.
\tabulSaliente
20.
\tabulAnillo
21.
\tabulCanal anular
22.
\tabulCanal anular
23.
\tabulTaladro
24.
\tabulCono exterior
25.
\tabulCasquillo
26.
\tabulCono interior
27.
\tabulSuperficie frontal
28.
\tabulTaladro
29.
\tabulTaladro.
\global\parskip0.000000\baselineskip
Claims (14)
1. Árbol configurado al menos por sectores como
árbol (1) hueco, con un componente (2) constructivo fijado en la
superficie exterior por abocardado mecánico, mediante un dispositivo
móvil axialmente, estando fijado radialmente con arrastre de fuerza
o de forma, dentro del árbol (1) hueco, o de la parte hueca del
árbol, un apoyo (4) para el dispositivo móvil axialmente,
caracterizado porque el apoyo (4) está configurado como
casquillo con una rosca (5) interior axial.
2. Árbol (1) hueco según la reivindicación 1,
caracterizado porque el apoyo (4) está configurado con una
rosca exterior, y está atornillado en una rosca (3) interior del
árbol (1) hueco.
3. Árbol (1) hueco según la reivindicación 1,
caracterizado porque el apoyo (4) se apoya axialmente en una
acanaladura (18) del árbol (1) hueco, dirigida hacia dentro.
4. Árbol (1) hueco según la reivindicación 1,
caracterizado porque el apoyo (4) es parte del sector macizo
de un árbol con extremo hueco.
5. Árbol (1) hueco según la reivindicación 4,
caracterizado porque la superficie interior y/o la superficie
exterior del árbol (1) hueco, al menos debajo del componente (2)
constructivo y/o de la superficie interior del componente (2)
constructivo, está configurada moleteada o rodada o con una rosca
tallada o conformada.
6. Árbol (1) hueco según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dentro del árbol
(1) hueco, en la zona del componente (2) constructivo superpuesto,
está metido a presión un mandril (7) configurado con un cono de
abocardar.
7. Árbol (1) hueco según la reivindicación 6,
caracterizado porque el mandril (7) presenta un taladro
longitudinal central.
8. Árbol (1) hueco según la reivindicación 6 ó
la reivindicación 7, caracterizado porque el mandril (7) está
configurado con un apéndice (10) de una o varias piezas, que
penetra en el árbol (1) hueco, y que en su extremo se apoya todo
alrededor radialmente en el talador interior del árbol (1) hueco,
y/o axialmente, en el apoyo (4).
9. Árbol (1) hueco según la reivindicación 8,
caracterizado porque el mandril (7) y/o el apéndice (10),
está configurado con uno o varios canales (12, 13) que discurren en
la dirección axial del árbol hueco.
10. Árbol (1) hueco según la reivindicación 9,
caracterizado porque en los canales (12, 13) se conectan
aberturas radiales, de preferencia taladros (14, 15), a través del
árbol (1) hueco.
11. Árbol (1) hueco según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el árbol (1)
hueco es un árbol de levas, y el componente (2) constructivo fijado
en la superficie exterior, un variador del árbol de levas.
12. Procedimiento para la fabricación de un
árbol (1) hueco según una o varias de las reivindicaciones 1 a 11,
caracterizado porque después de colocar el apoyo (4) y de
montar por desplazamiento el componente (2) constructivo sobre el
árbol (1) hueco, el mandril (7) se mete a presión en el árbol (1)
hueco debajo del componente (2) constructivo, mediante una pieza
provista con una rosca exterior, o mediante una prolongación
correspondiente, que se agarra en la rosca (5) interior del apoyo
(4).
13. Dispositivo para la realización del
procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado
porque como pieza para meter a presión el mandril (7), está
prevista una espiga roscada o un perno (6) ordinario.
14. Procedimiento según la reivindicación 12,
utilizando el dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque la espiga roscada o el perno (6)
ordinario, se retira de nuevo después de meter a presión el mandril
(7).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Families Citing this family (19)
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