ES2368289T3 - Árbol de transmisión compuesto. - Google Patents

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Oskar MÜLLER
Peter Meusburger
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Abstract

Árbol de transmisión que presenta al menos dos árboles huecos (3a, 3b) coaxiales, dispuestos a una distancia en la dirección del eje de rotación (11) del árbol de transmisión, que presentan respectivamente una abertura interior (14), y que comprende al menos una unidad funcional (13) que presenta al menos una pieza funcional (2) dispuesta entre el primero y el segundo de los árboles huecos (3a, 3b) con respecto a la dirección del eje de rotación (11) del árbol de transmisión, y primeras y segundas secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) que se extienden en la dirección del eje de rotación (11) del árbol de transmisión, estando dispuesta la primera sección de engrane (12a; 13a) en la abertura interior (14) del primer árbol hueco (3a) y estando dispuesta la segunda sección de engrane (12b) en la abertura interior (14) del segundo árbol hueco (3b), estando las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) de la unidad funcional (13) introducidas a presión en las aberturas interiores (14) de los árboles huecos (3a, 3b) formando un correspondiente ajuste forzado, estando unidos rígidamente entre ellos el primer y el segundo árbol hueco (3a, 3b) a través de la unidad funcional (13), presentando las superficies exteriores de las secciones de engrane (12a, 12b, 13a, 13b) elevaciones de material (23) y/o presentando la pared del árbol hueco (3a, 3b) correspondiente, que delimita la abertura interior (14) del árbol hueco (3a, 3b), elevaciones de material en la sección final en la que está realizado el ajuste forzado con la sección de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) correspondiente de la unidad funcional (13), caracterizado porque la unidad funcional (13) comprende una pieza de árbol (12) que presenta las primeras y segundas secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b), siendo la pieza funcional (2) y la pieza de árbol (12) piezas separadas, estando unida la pieza funcional (2) de forma antigiratoria con la pieza de árbol (12).

Description

Árbol de transmisión compuesto
[0001] La invención se refiere a un árbol de transmisión que presenta al menos dos árboles huecos coaxiales, dispuestos a una distancia en la dirección del eje de rotación del árbol de transmisión, que presentan respectivamente una abertura interior, y que comprende al menos una unidad funcional que presenta al menos una pieza funcional dispuesta entre el primero y el segundo de los árboles huecos con respecto a la dirección del eje de rotación del árbol de transmisión, y primeras y segundas secciones de engrane que se extienden en la dirección del eje de rotación del árbol de transmisión, estando dispuesta la primera sección de engrane en la abertura interior del primer árbol hueco y estando dispuesta la segunda sección de engrane en la abertura interior del segundo árbol hueco, estando las secciones de engrane de la unidad funcional introducidas a presión en las aberturas interiores de los árboles huecos formando un correspondiente ajuste forzado, estando unidos rígidamente entre ellos el primer y el segundo árbol hueco a través de la unidad funcional, presentando las superficies exteriores de las secciones de engrane elevaciones de material y/o presentando la pared del árbol hueco correspondiente, que delimita la abertura interior del árbol hueco, elevaciones de material en la sección final en la que está realizado el ajuste forzado con la sección de engrane correspondiente de la unidad funcional. Además, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un árbol de transmisión de este tipo.
[0002] En particular, la invención se refiere a árboles de levas construidos. Por árbol de levas se entiende en general un árbol con al menos una leva, estando la leva, en el estado de funcionamiento, en contacto con un seguidor de leva. Mediante un giro del árbol se acciona el seguidor de leva según la secuencia o el "programa" anclado en el contorno de leva. Por lo tanto, el término árbol de levas abarca también las levas de ajuste para accionamientos de válvula variables mecánicamente. En este caso, las levas están configuradas como discos de leva (por ejemplo, como discos excéntricos) y dispuestos correspondientemente como discos de ajuste sobre el árbol. Los árboles de este tipo se denominan también árboles de excéntrica.
[0003] Para la fabricación de árboles de levas construidos, los elementos funcionales, en particular, ruedas de accionamiento de levas, cojinetes, arandelas de cojinete axial, anillos de sensor, reguladores de árbol de leva y el árbol portante se fabrican individualmente. A continuación, los elementos funcionales se posicionan sobre el árbol portante que sirve de soporte y para transmitir la rotación, y se fijan sobre el árbol mediante un procedimiento de unión adecuado. En el estado de la técnica se conoce una serie de procedimientos para la fabricación de árboles de levas construidos.
[0004] En el documento DE4121951C1 se presenta un procedimiento para la fabricación de árboles de levas construidos, en el que sobre el árbol portante se ensanchan zonas más allá del diámetro original del árbol mediante un rodaje similar a roscas, y a continuación del ensanchamiento de una zona se coloca axialmente una leva, cuya cavidad interior presenta un diámetro inferior al diámetro exterior de la zona ensanchada del árbol, y se aplica a presión sobre la zona ensanchada del árbol. La leva posee una zona de círculo de base y una zona de elevación de válvula. El diámetro de la leva en la zona de círculo base es correspondientemente más grande que el diámetro de la cavidad interior de la leva. La diferencia de estos dos diámetros se denomina ancho de correa o grosor de banda de la leva en la zona de círculo de base. El grosor de banda debe estar configurado de forma correspondientemente grueso para que pueda absorber las tensiones del procedimiento de unión. De esta manera, por el diámetro del árbol portante queda definido un diámetro mínimo posible de la leva en la zona de círculo de base. Los valores orientativos habituales para grosores de banda mínimos se sitúan en el rango de aprox. 4 mm.
[0005] En muchos casos de aplicación de la tecnología de motores, sin embargo, es deseable que el árbol portante tenga un diámetro relativamente grande, ya que, frecuentemente, el árbol portante se usa al mismo tiempo como diámetro de cojinete para alojar el árbol de transmisión o el árbol de levas. Además, unos diámetros grandes del árbol portante ofrecen ventajas en cuanto a la rigidez del árbol de transmisión en su conjunto. Por otra parte, por ejemplo en el caso de árboles de levas, por razones del motor, frecuentemente es deseable que los diámetros de las levas sean lo más pequeños posible en la zona de círculo de base. Sin embargo, como se ha mencionado, con el diámetro dado del árbol portante, estos diámetros se ven limitados por los grosores de banda necesarios de las levas.
[0006] El documento JP2004011699A muestra un árbol de levas construido en el que las levas acabadas se inmovilizan sobre el árbol portante. Para la fijación de las levas a éste están previstas prolongaciones cilíndricas huecas que sobresalen axialmente por ambos lados. Estas prolongaciones están aplicadas a presión sobre zonas ensanchadas del árbol, provistas de elevaciones circunferenciales. Para ello, dichas prolongaciones cilíndricas huecas tienen que presentar unos grosores de banda suficientes. También las levas tienen que presentar grosores de banda mínimas de algunos mm.
[0007] Por el documento DE19837385A1 se conoce un árbol de transmisión configurado como árbol de levas construido del tipo mencionado al principio. El árbol de levas comprende levas, una rueda de cadena o de corea dentada, árboles huecos que forman piezas intermedias, y una pieza final en forma de tapa. Estas piezas separadas se ensamblan y mediante un elemento de tracción de acción central se tensan axialmente en unión no positiva y/o en unión no positiva con aseguramiento de unión positiva. Una desventaja principal de este árbol de levas consiste en la reducida rigidez de un árbol tensado de esta manera o en los requisitos muy elevados relativos al elemento de tracción, habitualmente un tornillo de dilatación. Además, por el uso de un elemento de tracción aumenta el peso y la necesidad de material, ya que el espacio hueco interior del tubo se rellena al menos en parte con el elemento de tracción. Para centrar las levas sirven, en una forma de realización, piezas de centraje en forma de piezas tubulares. Una pieza de centraje correspondiente está colocada en la leva con un ajuste adecuado y presenta secciones de engrane que sobresalen de la leva por ambos lados, con las que está alojada en las secciones finales de los árboles huecos contiguos, de modo que a través de esta pieza de centraje pueden centrarse la leva con respecto a los árboles huecos y los árboles huecos entre ellos. La leva junto con la pieza de centraje puede considerarse como unidad funcional en el sentido del preámbulo de la reivindicación 1.
[0008] Por el documento EP0969216A2 se conoce un árbol de levas, en el que están enhebradas en un árbol levas con casquillos distanciadores dispuestos entre ellas. Las levas y casquillos distanciadores enhebrados están sujetos axialmente entre casquillos terminales.
[0009] Por el documento EP0486876A2 se conoce una inmovilización de levas sobre árboles de levas mediante rodaje o moleteado.
[0010] Un árbol de transmisión del tipo mencionado al principio se conoce por el documento US4638683. El árbol de transmisión constituye un árbol de levas realizado a partir de varios árboles parciales, estando unidas entre ellas a través de árboles huecos unas secciones cerámicas del árbol de levas, que constituyen unidades funcionales. Las secciones de engrane de las unidades funcionales están introducidas aquí a presión en las aberturas interiores de los árboles huecos formando un ajuste forzado correspondiente. Para el aseguramiento adicional contra el giro sirven bolas o, bien, están configuradas de forma poligonal las secciones de engrane.
[0011] Véase también el documento EP0172378A1.
[0012] La invención tiene el objetivo de proporcionar un árbol de transmisión ventajoso, en el que en la zona de al menos una pieza funcional dispuesta entre dos árboles huecos, el diámetro exterior de la pieza funcional puede mantenerse delgado al menos a través de una sección circunferencial de la pieza funcional, pudiendo configurarse el árbol de transmisión de forma sencilla, robusta y con un peso relativamente bajo. Según la invención, esto se consigue mediante un árbol de transmisión con las características de la reivindicación 1.
[0013] En un árbol de transmisión según la invención, las secciones de engrane de la unidad funcional están introducidas a presión en las aberturas interiores de los árboles huecos. Por lo tanto, las secciones de engrane se sujetan en las aberturas interiores de los árboles huecos mediante un ajuste forzado o bajo la formación de una unión apretada. Dado que la introducción a presión se realiza en la dirección del eje de rotación del árbol de transmisión, se puede hablar también de una unión apretada longitudinal. De esta manera, los árboles huecos quedan unidos rígidamente entre ellos a través de la unidad funcional.
[0014] Al menos una pieza funcional puede ser especialmente una pieza tal que durante la rotación del árbol de transmisión forma un elemento de engranaje para accionar un elemento de engranaje que coopera con el árbol de transmisión, preferentemente una leva o una rueda dentada. Además, al menos una pieza funcional también puede ser, por ejemplo, una pieza de alojamiento que aloja el árbol de transmisión, un anillo de sensor o una rueda de accionamiento que acciona el árbol de transmisión.
[0015] En otra forma de realización preferible de la invención, el árbol de transmisión es un árbol de levas, presentando al menos una unidad funcional al menos una leva o un disco de leva como pieza funcional.
[0016] En otras formas de realización de la invención, el árbol de transmisión puede ser, por ejemplo, un árbol de rueda dentada en el que al menos una unidad funcional presenta como pieza funcional al menos una rueda dentada,
o bien, puede ser un árbol compensador.
[0017] Los ejes longitudinales del primer y del segundo árbol hueco coinciden con el eje de rotación del árbol de transmisión. Preferentemente, el primer y el segundo árbol hueco presentan el mismo diámetro exterior e interior. De manera ventajosa, también los ejes longitudinales de las secciones de engrane de la unidad funcional coinciden con el eje de rotación del árbol de transmisión.
[0018] Preferentemente, una sección de engrane correspondiente de la unidad funcional, sujeta por ajuste forzado en una abertura interior de un árbol hueco, está provista en su superficie exterior con elevaciones de material, especialmente rebordes, almas, dientes o similares. Las alturas de las elevaciones de material se sitúan preferentemente en el intervalo de 0,03 mm a 0,4 mm. Adicionalmente o en lugar de ello, también la pared del respectivo espacio hueco que aloja una espiga de unión podría estar provista de elevaciones de material, especialmente rebordes, almas, dientes o similares. Las alturas de estas elevaciones de material se sitúan también en este caso preferentemente en el intervalo de 0,03 mm a 0,4 mm.
[0019] De manera ventajosa, estas elevaciones de material se introducen, mediante un proceso de deformación como el rodaje o el moleteado, en la superficie de la espiga de unión y, a ser posible, también en la superficie interior del espacio hueco. La ventaja consiste en las solidificaciones de material resultantes, lo que conduce a la reducción de virutas y la mejora de la unión.
[0020] En una forma de realización ventajosa de la invención, el contorno exterior de la sección de engrane tiene sustancialmente forma de camisa cilíndrica, es decir, aparte de las elevaciones de material exteriores, biseles de entrada terminales, elementos conformados laterales o similares, existentes preferentemente. Las aberturas interiores de los árboles huecos están configurados de forma sustancialmente cilíndrica, preferentemente al menos en sus zonas axiales que alojan las secciones de engrane, preferentemente a través de todas sus extensiones axiales, es decir, aparte de elevaciones de material, de un bisel de entrada terminal, de elementos conformados laterales o similares, que puedan existir.
[0021] Preferentemente, las superficies laterales exteriores de los árboles huecos están configuradas sustancialmente en forma de camisa cilíndrica, es decir, aparte de elementos conformados laterales, biseles, elevaciones de material o similares.
[0022] De manera ventajosa, antes de la fabricación de las elevaciones de material por deformación, el diámetro interior del espacio hueco configurado de forma cilíndrica es algo mayor que el diámetro exterior de la espiga de unión en forma de camisa cilíndrica, de modo que las dos piezas pueden introducirse una en otra deslizándose con un poco de juego, realizándose el solape parcial, necesario para la unión apretada, sólo por el aumento o la reducción de diámetro relacionado con la producción de las elevaciones de material en al menos una de las dos piezas. De esta forma, es posible compensar desviaciones de la forma, de las medidas y de la posición de la forma interior cilíndrica del espacio hueco y de la superficie lateral cilíndrica de la espiga de unión. Además, se facilita la orientación entre las piezas que se han de unir. Adicionalmente, la unión preferentemente se concibe de tal forma que se evite prácticamente un ensanchamiento del diámetro exterior de la zona de la pareja de unión, en la que penetra la espiga de unión. Los valores del ensanchamiento del diámetro exterior deben ser inferiores a 0,2 mm, de forma especialmente preferible inferiores a 0,5 mm. Esto reduce el volumen de material que se ha de eliminar, si en la zona del punto de unión se requiere un diámetro exterior constante. Además, reduce el peligro de la formación de grietas en la pared del espacio hueco, de modo que queda garantizada la estabilidad de la unión. Esto es aplicable de forma análoga en caso de una configuración no cilíndrica de la espiga de unión y del espacio hueco. En este caso, el reducido ensanchamiento es incluso aún más importante, ya que los contornos circunferenciales no redondos tienen más tendencia a un efecto de entalle pudiendo formarse grietas más fácilmente.
[0023] En una configuración ventajosa de la invención, en los extremos orientados uno hacia otro de los árboles huecos y/o en los extremos de las secciones de engrane están realizados biseles de entrada.
[0024] El ajuste forzado realizado entre la correspondiente sección de engrane y el correspondiente árbol hueco está realizado al menos en unión no positiva en la dirección axial (= en la dirección del eje de rotación del árbol de transmisión). La recuperación elástica causa adicionalmente un componente de la unión que actúa en unión positiva en la dirección axial, por ejemplo por la distensión de una sección de una elevación de material dispuesta en la pared que delimita la abertura interior del árbol hueco, que se extiende en la dirección longitudinal, estando situada la sección con respecto a la dirección de inserción de la sección de engrane en el espacio hueco interior, detrás de una elevación de material que está dispuesta en la superficie exterior de la sección de engrane y que se extiende en la dirección circunferencial.
[0025] En la dirección circunferencial (es decir, con respecto a una transmisión de par), una sección de engrane correspondiente se sujeta en el árbol hueco correspondiente al menos en unión no positiva, por la unión forzada. Preferentemente, la unión está realizada adicionalmente de forma positiva. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante elevaciones de material que se extiendan en la dirección axial en la superficie exterior de la sección de engrane y/o en la pared que circunda la abertura interior del árbol hueco, en su zona del ajuste forzado, que durante la realización del ajuste forzado se meten o se graban en el material de la otra de las piezas unidas por la unión apretada. Preferentemente, los ahondamientos realizados durante ello no se producen o se producen sólo en pequeña medida con arranque de virutas, sino que, más bien, se producen en su totalidad o al menos en mayor parte por desplazamiento de material.
[0026] Según la invención, la unidad funcional comprende una pieza de árbol coaxial con respecto al eje de rotación del árbol de transmisión, que presenta las primeras y segundas secciones de engrane, siendo la pieza funcional y la pieza de árbol piezas fabricadas en procesos de fabricación separados, estando unida la pieza funcional con la pieza de árbol, al menos de forma antigiratoria, preferentemente de forma rígida. La pieza de árbol atraviesa, preferentemente, una cavidad interior de la pieza funcional. La inmovilización rígida de la pieza funcional en la pieza de árbol puede realizarse de distintas maneras por unión no positiva y/o positiva y/o por unión de materiales, por ejemplo de la manera conocida por la unión de levas con un árbol portante en árboles de levas construidas. En particular, la unión puede realizarse mediante un ajuste forzado. Para un ajuste forzado de este tipo entran en consideración, a su vez, las posibilidades de configuración descritas ya anteriormente en relación con el ajuste forzado entre la respectiva sección de engrane y el respectivo árbol hueco. Por ejemplo, el ajuste forzado puede estar realizado de la manera conocida por los árboles de levas con levas colocadas a presión sobre un árbol portante, por ejemplo, de la manera descrita en el estado de la técnica mencionado en la introducción de la descripción.
[0027] Una configuración ventajosa de la invención prevé que la pieza de árbol está configurada sustancialmente de forma cilíndrica, es decir, aparte de elevaciones de material, biseles de entrada, elementos conformados laterales
o similares, siendo preferible una configuración con una forma sustancialmente cilíndrica, hueca.
[0028] Más ventajas y detalles de la invención se describen a continuación con la ayuda de los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1 un ejemplo de realización de una pieza funcional configurada en forma de leva, en una vista inclinada; la figura 2 un ejemplo de realización de una pieza funcional configurada en forma de disco de leva o disco excéntrico, en alzado lateral; la figura 3 una sección central longitudinal esquemática a través de un árbol de levas según el estado de la técnica;
la figura 4 una sección central longitudinal a través de una sección de un árbol de levas, que presenta una leva, según una primera forma de realización de la invención (línea de sección A-A de la figura 5);
la figura 5 una sección transversal a través del árbol de levas (línea de sección B-B en la figura 4); la figura 6a una vista inclinada de la pieza de árbol y de la leva de la unidad funcional, antes de la colocación a presión de la leva; la figura 6b una vista inclinada de la unidad funcional y de las secciones finales del primer y del
segundo árbol hueco, antes de la unión a presión; la figura 6c una vista inclinada después de la unión a presión; las figuras 7 a 9 representaciones análogas a las figuras 4, 5 y 6c de una forma de realización modificada; la figura 10 una sección central longitudinal de una sección de un árbol de levas según una tercera
forma de realización de la invención; la figura 11 una sección central longitudinal a través de una sección de un árbol de levas según una cuarta forma de realización de la invención; la figura 12 una sección central longitudinal a través de una sección de un árbol de levas según una séptima forma de realización de la invención; la figura 13 una sección central longitudinal a través de una sección de un árbol de levas según una octava forma de realización de la invención; la figura 14 una sección a lo largo de la línea C-C de la figura 8.
[0029] En la figura 1, como pieza funcional de un árbol de levas está representada a título de ejemplo una leva 2a con una elevación de leva de una punta de leva. Su superficie funcional 4 con la que, en el estado de funcionamiento del árbol de levas, está en contacto un seguidor de leva, se reparte en su circunferencia entre una zona de círculo de base 6 y una zona de elevación de leva. La leva 2a tiene una cavidad interior A con un diámetro interior 8. La diferencia entre el diámetro exterior de la leva 2a y el diámetro interior 8 en la zona de círculo de base 6 se denomina ancho de correa 7 o ancho de banda o grosor mínimo de banda. La pared 5 que delimita la cavidad interior A puede estar configurada de forma lisa tal como está representado, o presentar elevaciones, por ejemplo, dientes que se extienden en la dirección axial de la cavidad interior A.
[0030] La cavidad interior A puede presentar un bisel de entrada 9 para mejorar o facilitar la inmovilización de la leva 2a que se realiza preferentemente por introducción axial a presión, como se describe más adelante. En su boca, el bisel de entrada 9 tiene un diámetro de abertura algo más grande que el diámetro interior 8 que por lo demás es constante a través de la extensión axial de la cavidad A.
[0031] La cavidad interior A es sustancialmente cilíndrica, es decir, aparte de posibles elevaciones existentes en la pared 5, en el bisel de entrada 9 existente preferentemente y en otros posibles elementos conformados laterales (no representados en la figura 1).
[0032] La figura 2 muestra además como forma de realización posible de una pieza funcional de un árbol de levas, una leva configurada en forma de disco de leva o disco excéntrico 2b. La zona de círculo de base 6 se extiende en este caso a través de una sección en comparación más pequeña de la circunferencia. Existe a su vez una cavidad interior A, cuya pared puede estar configurada de la manera descrita en relación con la leva 2a. Están representados en el dibujo el diámetro interior 8 de la cavidad interior y el ancho de correa 7 del disco de leva o disco excéntrico 2b. Un árbol de levas de este tipo que presenta discos de leva o discos excéntricos 2b se denomina también árbol de excéntrica.
[0033] Para su ilustración, en la figura 3 está representado esquemáticamente un árbol de levas según el estado de la técnica conocido ya, como el que se conoce, por ejemplo, por los documentos DE4121951C1 y DE19925028A1. El árbol de levas comprende un árbol portante 3 que está configurado como árbol hueco y que presenta un eje de rotación 11, y piezas funcionales 2 fijados sobre éste, por ejemplo levas 2a con puntas de leva según la figura 1 o levas en forma de discos de leva o discos excéntricos 2b según la figura 2. Las piezas funcionales 2 están colocadas a presión axialmente sobre secciones del árbol portante 3, en las que la circunferencia del árbol portante 3 está ensanchada mediante un rodaje similar a roscas. En la zona de círculo de base 6 de las piezas funcionales 2, el diámetro exterior resulta del diámetro exterior 19 del árbol portante 3 más el ancho de correa 7 de la pieza funcional 2 correspondiente. De la altura de la elevación de leva con respecto a la zona de círculo de base 6 o de la altura de la elevación excéntrica con respecto a la zona de círculo de base 6 resulta el diámetro exterior máximo.
[0034] El árbol de levas representado en la figura 3 presenta como piezas funcionales adicionales cojinetes 20 con un diámetro de cojinete 10 y una pieza de accionamiento 21. Pueden existir otras piezas funcionales como, por ejemplo, arandelas de cojinete axial, anillos de sensor y reguladores de árbol de levas. Las demás piezas funcionales asimismo pueden estar colocadas a presión axialmente sobre el árbol portante 3.
[0035] Un primer ejemplo de realización de la invención se describe a continuación con la ayuda de las figuras 4 a 6, utilizándose para piezas análogas los mismos signos de referencia. Está representada una sección axial de un árbol de levas configurado en forma de árbol de levas, estando dispuesta en la sección axial representada una pieza funcional 2 configurada como leva. El árbol de levas puede estar realizado, de la manera representada en las figuras 4 a 6c, en cada sección axial en la que esté dispuesta una leva. En su extensión axial restante puede estar realizado de manera convencional, por ejemplo, según la figura 3.
[0036] La leva que constituye la pieza funcional 2 está realizada, en el ejemplo de realización según las figuras 4 a 6c, de forma análoga a lo descrito en relación con la figura 1, pudiendo presentar un diámetro más reducido en comparación con la realización del árbol de levas según la figura 3.
[0037] El árbol de levas comprende en la sección axial representada en las figuras 4 a 6c un primer árbol hueco 3a y un segundo árbol hueco 3b. Estos dos árboles huecos son piezas separadas, distanciadas entre ellas en la dirección del eje de rotación 11 del árbol de levas, y situadas coaxialmente una respecto a otra, coincidiendo sus ejes con el eje de rotación 11 del árbol de levas, y presentando preferentemente el mismo diámetro interior y diámetro exterior.
[0038] Los árboles huecos 3a, 3b están unidos rígidamente entre ellos a través de una unidad funcional 13, es decir que están dispuestos de forma que no pueden girar ni desplazarse axialmente uno respecto a otro. La unidad funcional 13 comprende la pieza funcional 2 y una pieza de árbol 12 fabricada en un proceso de fabricación separado, que constituye una especie de "árbol auxiliar". La pieza de árbol 12, por ejemplo, está configurada como árbol hueco tal como está representado, pero también puede estar configurada de forma maciza. La pieza funcional 2 dispuesta axialmente entre los árboles huecos 3a, 3b está unida con la pieza de árbol 12 al menos de tal forma que no puede girar, preferentemente también de tal forma que no puede desplazarse en la dirección axial, es decir que en total está unida rígidamente con la misma. La pieza funcional 2 puede estar en contacto con los extremos frontales de los árboles huecos 3a, 3b tal como está representado, o bien, estar situada a una distancia de los mismos.
[0039] Por ejemplo, la unión entre la pieza funcional 2 y la pieza de árbol 12 puede estar configurada como unión axial apretada, tal como se conoce en los árboles de levas convencionales (véase la figura 3) para la unión entre las levas y el árbol portante. Preferentemente, la pieza de árbol 12 se dota de elevaciones de material 22, por ejemplo rebordes, almas, dientes o similares, en la zona del ajuste forzado con la pieza funcional 2. Dichas elevaciones de material 22 se deforman durante la aplicación a presión de la pieza funcional 2, lo que permite realizar un ajuste forzado fuerte y seguro.
[0040] Las elevaciones de material 22 pueden estar realizadas de forma circunferencial y tienen una altura de paso a modo de una rosca o se pueden extender de forma anular. Estas elevaciones de material 22 pueden denominarse también rodaje o moleteado de ranura anular. Las elevaciones de material 22 podrían tener también otra forma, por ejemplo extenderse en la dirección axial. Las elevaciones de material de extensión axial de este tipo se denominan también moleteado de ranura axial. También podrían estar previstas almas, rebordes o dientes u otros tipos de elevaciones de material que se extiendan en una dirección oblicua, por ejemplo, un moleteado de diamante.
[0041] Preferentemente, las elevaciones de material 22 se realizan por desplazamiento de material, especialmente mediante herramientas rodantes como las que sirven también para fabricar roscas laminadas. Una ventaja de la realización por deformación consiste en las solidificaciones de material resultantes, lo que conduce a la reducción de virutas y la mejora de la unión.
[0042] Adicionalmente a las elevaciones de material 22 en la pieza de árbol 12, o en lugar de ellas, puede estar provista de elevaciones de material la pared 5 que delimita la cavidad interior A de la leva. Dichas elevaciones de material pueden presentar las formas descritas anteriormente en relación con la superficie exterior de la pieza de árbol 12 en la zona del ajuste forzado con la pieza funcional 2. Una forma de realización preferible de este tipo de elevaciones de material en la pared 5 de la pieza funcional 2, que delimita la cavidad interior, son dientes que se extienden en la dirección axial. Este tipo de dientes pueden formar ahondamientos en la pieza funcional 2 o en sus elevaciones de material 22 durante la colocación a presión de la misma. Mediante estos ahondamientos se puede realizar una unión positiva contra un giro relativo de la pieza funcional 2 con respecto a la pieza de árbol 12. Preferentemente, este tipo de ahondamientos se forman durante la colocación a presión axial de la pieza funcional 2 sin arranque de virutas o con un reducido arranque de virutas, sino más bien totalmente o al menos en mayor parte por desplazamiento de material.
[0043] De manera ventajosa, el diámetro de la cavidad interior A de la leva es algo más grande que el diámetro exterior de la pieza de árbol 12, de modo que las dos piezas pueden introducirse una en otra por deslizamiento con un ligero juego, produciéndose el solape parcial necesario para la unión apretada sólo por el aumento de diámetro o la reducción de diámetro relacionado con la introducción de las elevaciones de material en al menos una de las dos piezas. De esta forma, es posible compensar tolerancias para la fabricación de la cavidad A de la leva y de la superficie lateral de la pieza de árbol 12. Adicionalmente, la unión preferentemente se concibe de tal forma que prácticamente se evite un ensanchamiento del diámetro exterior de la leva. Los valores del ensanchamiento del diámetro exterior deben ser inferiores a 0,2 mm, de forma especialmente preferible inferiores a 0,05 mm. Esto reduce el peligro de formación de grietas en la pared 5 que delimita la cavidad A, de modo que queda garantizada la estabilidad de la unión.
[0044] La pieza de árbol 12 se extiende con una sección de engrane 12a al interior de la abertura interior 14 del primer árbol hueco 3a y con una sección de engrane 12b al interior de la abertura interior 14 del segundo árbol hueco 3b. Las secciones de engrane 12a, 12b están unidas, respectivamente por un ajuste forzado, con las secciones finales de los árboles huecos 3a, 3b que las alojan. Mediante este ajuste forzado, la sección de engrane 12a, 12b correspondientes queda unida con el árbol hueco 3a, 3b correspondiente no pudiendo desplazarse en la dirección axial ni girarse. La realización del ajuste forzado se realiza mediante la introducción a presión axial de la sección de engrane 12a, 12b en la sección final del árbol hueco 3a, 3b correspondiente.
[0045] Preferentemente, las secciones de engrane 12a, 12b se dotan de elevaciones de material 23. Dichas elevaciones de material 23 se deforman durante la introducción a presión de la sección de engrane 12a, 12b correspondiente en la abertura interior 14 correspondiente, por lo que puede realizarse un ajuste forzado fuerte y seguro.
[0046] Por ejemplo, las elevaciones de material 23 puede estar formadas por rebordes, almas, dientes o similares. En una forma de realización posible, dichas elevaciones de material 23 se extienden en la dirección circunferencial. Pueden tener una extensión anular, o bien, puede estar prevista una altura de paso a modo de una rosca. Estas elevaciones de material 23 pueden denominarse también rodaje o moleteado de ranura anular.
[0047] Las elevaciones de material 23 formadas por rebordes, almas, dientes o similares podrían presentar también otra forma, por ejemplo extenderse en la dirección axial. Este tipo de elevaciones de material de extensión axial se denominan también moleteado de ranura axial. También podrían estar previstos rebordes, almas o dientes que se extiendan en sentido oblicuo, u otros tipos de elevaciones de material, por ejemplo, moleteados de diamante.
[0048] Las elevaciones de material 23 se realizan, preferentemente, por desplazamiento de material, especialmente mediante herramientas rodantes como las que sirven también para la fabricación de roscas laminadas. Una ventaja de la realización por un proceso de deformación consiste en las solidificaciones de material resultantes, lo que conduce a la reducción de virutas y la mejora de la unión.
[0049] Adicionalmente a las elevaciones de material 23 de las secciones de engrane 12a, 12b o en lugar de ellas, la pared que delimita la abertura interior 14 correspondiente puede estar provista de elevaciones de material al menos en la sección en la que se realiza la unión apretada con la sección de engrane 12a, 12b. Dichas elevaciones de material pueden presentar las formas descritas anteriormente en relación con las secciones de engrane. Una forma de realización preferible de este tipo de elevaciones de material en la pared que delimita la abertura interior 14 son dientes que se extienden en la dirección axial. Este tipo de dientes pueden formar ahondamientos en la sección de engrane 12a, 12b correspondiente o en sus elevaciones de material durante la introducción a presión de la misma. Mediante estos ahondamientos se puede realizar una unión positiva que actúa contra un giro relativo de la sección de engrane 12a, 12b con respecto al árbol hueco 3a, 3b. Preferentemente, este tipo de ahondamientos se forman durante la introducción a presión de la sección de engrane 12a, 12b sin arranque de virutas o con un reducido arranque de virutas, sino más bien, totalmente o al menos en mayor parte por desplazamiento de material.
[0050] De manera ventajosa, el diámetro interior de la abertura interior 14 del árbol hueco 3a, 3b correspondiente es algo más grande que el diámetro exterior de la sección de engrane 12a, 12b correspondiente, de modo que las dos piezas pueden introducirse una en otra por deslizamiento con un ligero juego, produciéndose el solape parcial necesario para la unión apretada sólo por el aumento de diámetro o la reducción de diámetro relacionado con la introducción de las elevaciones de material en al menos una de las dos piezas. De esta forma, es posible compensar tolerancias para la fabricación de la forma interior de las árboles huecos 3a, 3b y de la superficie lateral de las secciones de engrane 12a, 12b. Adicionalmente, la unión preferentemente se concibe de tal forma que se evite prácticamente un ensanchamiento del diámetro exterior de la zona del árbol hueco 3a, 3b correspondiente en la que se recibe la sección de engrane 12a, 12b correspondiente. Los valores del ensanchamiento del diámetro exterior deben ser inferiores a 0,2 mm, de forma especialmente preferible inferiores a 0,05 mm. Esto reduce el peligro de formación de grietas en la pared del árbol hueco 3a, 3b correspondiente, de modo que queda garantizada la estabilidad de la unión.
[0051] Cuando en la forma de realización del árbol de levas representada en las figuras 4 a 6c, la pieza funcional 2 tiene el mismo ancho de banda 7 que en el árbol de levas convencional según la figura 3, en la zona de círculo de base 6, el diámetro exterior del árbol de levas es por el grosor de pared de los árboles huecos 3a, 3b menor que en el árbol de levas convencional. También el diámetro exterior es menor por este importe en la zona de la punta de leva (con la misma elevación de leva).
[0052] En el ejemplo de realización según las figuras 4 a 6, el diámetro exterior de la pieza funcional 2 es en la zona de círculo de base menor que el diámetro exterior de los árboles huecos 3a, 3b.
[0053] Preferentemente, la fabricación se realiza tal como está representado en las figuras 6a a 6c. Aquí, se realizan, en primer lugar, las elevaciones de material 22 en la superficie exterior de la pieza de árbol 12 en su zona axial que inmoviliza la leva 2 y/o en la pared 5 que delimita la cavidad A de la leva 2. A continuación, la leva 2 se coloca a presión axialmente sobre la pieza de árbol 12. A continuación, se realizan las elevaciones de material 23 en las secciones de engrane 12a, 12b y/o en las paredes que delimitan las aberturas interiores 14 de los árboles huecos 3a, 3b, en sus secciones que alojan las secciones de engrane 12a, 12b. Este estado está representado en la figura 6b. A continuación, las secciones de engrane 12a, 12b se introducen a presión en las secciones finales de los árboles huecos 3a, 3b (véase la figura 6c).
[0054] Son posibles diferentes modificaciones. Por ejemplo, antes de la aplicación a presión de la leva 2, también sería posible realizar las elevaciones de material 23 en una de las secciones de engrane 12a, 12b y aplicar a presión la leva 2 desde el otro lado. Asimismo, es posible realizar el diámetro exterior de las elevaciones de material 22 de forma más grande que el diámetro exterior de las elevaciones de material 23 y realizar el diámetro interior de la leva 2 de forma más grande que el diámetro exterior de las elevaciones de material 23, pero de forma más pequeña que el diámetro exterior de las elevaciones de material 22, o bien, realizar un diámetro interior de este tipo de la leva 2 después de dotar la pared 5 de elevaciones de material. Podrían conformarse todas las elevaciones de material 22, 23 en la pieza de árbol 12 antes de los procedimientos de colocación a presión.
[0055] La pieza funcional 2 también podría estar configurada, por ejemplo, como leva en forma de disco de leva
o disco excéntrico 2b, tal como está representado a título de ejemplo en la figura 2.
[0056] Además, la pieza funcional 2 también podría ser una pieza funcional del árbol de levas distinta a una leva, por ejemplo un cojinete, una pieza de accionamiento dispuesta centralmente, una arandela de cojinete axial, un anillo de sensor o un regulador de árbol de levas.
[0057] La variante de realización según las figuras 7 a 9 se diferencia del ejemplo de realización descrito anteriormente solamente en que, en la zona de círculo de base, el diámetro exterior de la pieza funcional 2 es aquí más grande que el diámetro exterior de los árboles huecos 3a, 3b.
[0058] La invención puede aplicarse tanto en el caso de que los componentes funcionales 2, especialmente las levas están dispuestas de forma enrasada con el árbol hueco contiguo 3a ó 3b, sin espacio intermedio axial, como en el caso de que entre el componente funcional 2 y el extremo contiguo del árbol hueco está prevista una distancia axial. La figura 4 ilustra una forma de realización en la que el componente funcional está en contacto directamente, sin distancia axial, con los árboles huecos contiguos 3a ó 3b. En la figura 7 está representada esquemáticamente una pequeña distancia axial.
[0059] El ejemplo de realización según la figura 10 se diferencia del ejemplo de realización según las figuras 7 a 9 en que la unidad funcional 13 comprende aquí dos piezas funcionales 2 distanciadas axialmente entre ellas, por ejemplo levas 2a con puntas de leva o discos de leva o discos excéntricos 2b dispuestos en una pieza de árbol 12 común. Las secciones de engrane 12a, 12b de la pieza de árbol 12 están unidas de la manera antes descrita, mediante ajuste forzado, con el primer y el segundo árbol hueco 3a, 3b. La unión de las piezas funcionales 2 con la pieza de árbol 12 asimismo puede realizarse de la manera que ya se ha descrito. Las piezas funcionales 2, a su vez, se encuentran axialmente entre el primer y el segundo árbol hueco 3a, 3b, pudiendo estar cada una de las dos piezas funcionales 2 frontalmente en contacto con uno de los dos árboles huecos 3a, 3b, tal como está representado.
[0060] El ejemplo de realización representado en la figura 11 se diferencia del ejemplo de realización representado en la figura 10 solamente en que la pieza de árbol 12 presenta en la zona situada axialmente entre las piezas funcionales 2 una sección 12c ensanchada radialmente. La sección 12c ensanchada radialmente puede realizar una función especial para el árbol de transmisión. Por ejemplo, esta zona puede servir de hexágono para formar un contorno de engrane para una herramienta para el enroscado, el posicionamiento o la sujeción del árbol de transmisión durante el montaje en un motor de combustión interna. Alternativamente o en combinación, las piezas funcionales 2 también pueden asegurarse adicionalmente contra el desplazamiento axial, por una parte, por el árbol hueco 3a, 3b correspondiente con el que están en contacto frontalmente, y por otra parte, por la sección 12c ensanchada radialmente de la pieza de árbol 12 (adicionalmente a la sujeción axial causada por el ajuste forzado preferible). Preferentemente, la pieza de árbol 12 está realizada a su vez de forma hueca, siendo posible una realización maciza.
[0061] Otro ejemplo de realización de la invención está representado en la figura 12. El árbol de transmisión comprende aquí al menos una pieza funcional 2 en forma de rueda dentada. La rueda dentada posee dientes 17 y entredientes 16 intermedios. La pieza funcional 2 configurada como rueda dentada es, a su vez, parte de una unidad funcional 13, a través de la cual los árboles huecos 3a, 3b coaxiales que, preferentemente, presentan el mismo diámetro interior y diámetro exterior, están unidos rígidamente entre ellos. La unidad funcional 13 y los árboles huecos 3a, 3b a su vez son componentes realizados en procesos de fabricación separados.
[0062] La unidad funcional 13 comprende, además de la pieza funcional 2 configurada en forma de rueda dentada, una pieza de árbol 12 separada, realizada por ejemplo de forma maciza tal como está representado, sobre la que la rueda dentada 2 está inmovilizada, por ejemplo por un ajuste forzado, de tal forma que no puede girar ni desplazarse en la dirección axial. Un ajuste forzado de este tipo puede presentar la configuración que ya se ha descrito en relación con la inmovilización de la pieza funcional 2 configurada en forma de leva sobre una pieza de árbol 12. La pieza de árbol 12 que está realizada de forma maciza posee una primera y una segunda sección de engrane 12a, 12b, a través de las que se sujeta en la sección final del árbol hueco 3a, 3b correspondiente mediante un ajuste forzado correspondientes. Estas uniones apretadas pueden presentar la configuración que ya se ha descrito.
[0063] En este ejemplo de realización, las secciones de engrane están aseguradas adicionalmente con respecto a los árboles huecos 3a, 3b, mediante espigas de fijación 18. Las espigas de fijación 18 atraviesan aberturas radiales situadas en la pieza de árbol 12 y en los árboles huecos 3a, 3b. Dichas aberturas radiales constituyen elementos conformados laterales en las secciones de engrane 12a, 12b y en las secciones finales de los árboles huecos 3a, 3b que alojan las secciones de engrane 12a, 12b.
[0064] El ejemplo de realización según las figuras 13 y 14 se diferencian del ejemplo de realización según la figura 12 en que aquí se suprimen las espigas de fijación 18 y en que aquí la unidad funcional 13 presenta, en lugar de una pieza de árbol maciza, una pieza de árbol 12 hueca.
[0065] De la manera según la invención, también pueden estar unidas con árboles huecos del árbol de transmisión unidades funcionales con otras clases de piezas funcionales, por ejemplo con otras clases de piezas de engranaje tales como ruedas de fricción, etc.
Leyendas relativas a las cifras de indicación:
[0066]
1 Árbol de transmisión 2 Pieza funcional 2a Leva 2b Disco de leva o disco excéntrico 3 Árbol portante 3a Primer árbol hueco 3b Segundo árbol hueco 4 Superficie funcional 5 Pared 6 Zona de círculo de base 7 Ancho de correa 8 Diámetro interior 9 Bisel de entrada 10 Diámetro de cojinete 11 Eje de rotación 12 Pieza de árbol 12a Sección de engrane 12b Sección de engrane 12c Sección ensanchada 13 Unidad funcional 13a Sección de engrane 13b Sección de engrane 14 Abertura interior 16 Entredientes 17 Diente
18
Espiga de fijación
19
Diámetro exterior
20
Cojinete
21
Pieza de accionamiento
5
22 Elevación de material
23
Elevación de material
A
Cavidad interior

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Árbol de transmisión que presenta al menos dos árboles huecos (3a, 3b) coaxiales, dispuestos a una distancia en la dirección del eje de rotación (11) del árbol de transmisión, que presentan respectivamente una abertura interior (14), y que comprende al menos una unidad funcional (13) que presenta al menos una pieza funcional (2) dispuesta entre el primero y el segundo de los árboles huecos (3a, 3b) con respecto a la dirección del eje de rotación (11) del árbol de transmisión, y primeras y segundas secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) que se extienden en la dirección del eje de rotación (11) del árbol de transmisión, estando dispuesta la primera sección de engrane (12a; 13a) en la abertura interior (14) del primer árbol hueco (3a) y estando dispuesta la segunda sección de engrane (12b) en la abertura interior (14) del segundo árbol hueco (3b), estando las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) de la unidad funcional
    (13) introducidas a presión en las aberturas interiores (14) de los árboles huecos (3a, 3b) formando un correspondiente ajuste forzado, estando unidos rígidamente entre ellos el primer y el segundo árbol hueco (3a, 3b) a través de la unidad funcional (13), presentando las superficies exteriores de las secciones de engrane (12a, 12b, 13a, 13b) elevaciones de material (23) y/o presentando la pared del árbol hueco (3a, 3b) correspondiente, que delimita la abertura interior (14) del árbol hueco (3a, 3b), elevaciones de material en la sección final en la que está realizado el ajuste forzado con la sección de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) correspondiente de la unidad funcional (13), caracterizado porque la unidad funcional (13) comprende una pieza de árbol (12) que presenta las primeras y segundas secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b), siendo la pieza funcional (2) y la pieza de árbol (12) piezas separadas, estando unida la pieza funcional (2) de forma antigiratoria con la pieza de árbol (12).
  2. 2.
    Árbol de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado porque las elevaciones de material (23) de las secciones de engrane (12, 12b; 13a, 13b) y/o la pared que delimita la abertura interior (14) del árbol hueco (3a, 3b) están configuradas como puentes, rebordes o dientes.
  3. 3.
    Árbol de transmisión según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) están situadas coaxialmente con respecto al eje de rotación (11) del árbol de transmisión.
  4. 4.
    Árbol de transmisión según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la pieza funcional (2) está unida rígidamente con la pieza de árbol (12).
  5. 5.
    Árbol de transmisión según la reivindicación 4, caracterizado porque la pieza de árbol (12) atraviesa una cavidad interior (A) de la pieza funcional (2), estando unida preferentemente la pieza funcional (2) con la pieza de árbol (12) mediante un ajuste forzado.
  6. 6.
    Árbol de transmisión según la reivindicación 5, caracterizado porque la superficie exterior de la pieza de árbol (12) presenta en la sección axial de la unión apretada con la pieza funcional (2) elevaciones de material (23) y/o la pared de la pieza funcional (2) que delimita la cavidad interior (A) de la pieza funcional
    (2) presenta elevaciones de material.
  7. 7.
    Árbol de transmisión según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la pieza de árbol (12) está configurada en forma de árbol hueco.
  8. 8.
    Árbol de transmisión según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en los extremos orientados uno hacia otro de los árboles huecos (3a, 3b) y/o en los extremos de las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) están realizados biseles de entrada.
  9. 9.
    Árbol de transmisión según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la pieza funcional (2) es una leva, preferentemente una leva (2a) con una punta de leva o una leva configurada en forma de disco de leva o disco excéntrico (2b), o una rueda dentada.
  10. 10.
    Árbol de transmisión según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las superficies exteriores de las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) están realizadas sustancialmente en forma de camisa cilíndrica.
  11. 11.
    Árbol de transmisión según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque las superficies interiores de los árboles huecos (3a, 3b) están realizadas sustancialmente en forma de camisa cilíndrica, al menos en sus zonas axiales que alojan las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b).
  12. 12.
    Procedimiento para la fabricación de un árbol de transmisión según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el primer y el segundo árbol hueco (3a, 3b) y al menos una unidad funcional (13) se fabrican en procesos de fabricación separados, y porque para la unión rígida del primer y del segundo árbol hueco (3a, 3b), las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b) de la unidad funcional (13) se introducen a
    presión en las secciones finales orientadas una hacia la otra de las aberturas interiores (14) de los árboles huecos (3a, 3b).
  13. 13.
    Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque para la unión rígida de la pieza funcional
    5 (2) con una pieza de árbol (12) de la unidad funcional (13), que presenta las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b), la pieza funcional (2) se aplica a presión con una cavidad interior (A) sobre la pieza de árbol (12).
  14. 14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el diámetro de la cavidad interior (A) de la
    10 pieza funcional se realiza, en primer lugar, con un juego con respecto al diámetro exterior de la pieza de árbol (12), y el solape parcial necesario para la unión apretada se realiza mediante una configuración por deformación de elevaciones de material en la superficie exterior de la pieza de árbol (12) y/o en la pared de la pieza funcional (2), que delimita la cavidad interior (A).
    15 15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque los diámetros interiores de los árboles huecos (3a, 3b) se realizan en sus zonas axiales que alojan las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b), en primer lugar, con un juego con respecto a los diámetros exteriores de las secciones de engrane (12a, 12b; 13a, 13b), y el solape parcial necesario para la unión apretada se realiza mediante una configuración por deformación de elevaciones de material en las superficies exteriores de las secciones de
    20 engrane (12a, 12b; 13a, 13b) y/o en las superficies de las paredes que delimitan las aberturas interiores
    (14) de los árboles huecos (3a, 3b).
    REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN
    Esta lista de referencias citadas por el solicitante es sólo para la comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en la compilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.
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