ES2899074T3 - Pieza de conexión que comprende dos partes insertadas una en la otra estando ensambladas entre sí, procedimiento de fabricación asociado - Google Patents

Abstract

Pieza (1) de conexión destinada a realizar una conexión mecánica entre dos elementos, que comprende: - una parte hembra (10) que comprende una porción (11) de ensamblaje mecánico con un primer elemento separado de la pieza, y una porción (12) de recepción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, la parte comprendiendo la porción de recepción una sola envolvente (14) conformada en una sección ecuatorial de esfera, - una parte macho (20) que comprende una porción (21) de ensamblaje mecánico con un segundo elemento distinto de la pieza, y una porción (22) de inserción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, estando conformada la porción de inserción en una sección ecuatorial de esfera, insertada con holgura en el interior de la envolvente (14) de la porción de recepción siendo retenida en ella, de modo que la parte macho sea giratoriamente móvil según uno o más grados de libertad con respecto a la parte hembra mientras está ensamblada mecánicamente con esta última, caracterizada por que la parte macho y la parte hembra están ensambladas entre sí sin ningún componente o medio adicional, y la pieza de unión está configurada de modo que la superficie exterior de la porción de inserción y la superficie interior de la envolvente de la porción de recepción estén en contacto continuo sobre toda la circunferencia del interior de la pieza de conexión.

Description

DESCRIPCIÓN

Pieza de conexión que comprende dos partes insertadas una en la otra estando ensambladas entre sí, procedimiento de fabricación asociado

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de las piezas mecánicas de conexión que permiten conectar dos elementos. La invención pretende más particularmente proponer una pieza de conexión destinada a realizar una conexión mecánica, preferiblemente una articulación de rótula, entre dos elementos que pueden experimentar movimientos diferenciales, mientras permite el paso de un fluido a través de la pieza de conexión.

Así, la pieza de conexión debe permitir un cierto grado de movimiento entre los dos elementos que conecta, para evitar la aparición de tensiones mecánicas indeseables y asegurar un grado satisfactorio de fiabilidad y estanquidad.

En otro de sus aspectos, la invención también se refiere a un método de fabricación de esta pieza de conexión.

La aplicación principal objeto de la invención se refiere a una articulación de rótula dispuesta en un circuito de gases de escape a la salida de un motor de combustión en un vehículo automóvil, por ejemplo, a la salida o a la entrada de un turbocompresor o a la salida de una válvula de descarga de turbocompresor.

Aunque se ha descrito con referencia a la aplicación principal, la invención se aplica a cualquier dispositivo, mecanismo, equipo, aparato, máquina, etc., donde existe la necesidad de una conexión fiable, estanca y que permita grados de libertad en rotación en una o más direcciones. Por «articulación de rótula» se entiende una conexión mecánica que permite movimientos de rotación libres en cualquier dirección, pero ningún movimiento significativo de traslación.

Técnica anterior

Un motor de vehículo automóvil, en particular un motor de combustión interna de un vehículo de competición está sometido a choques y vibraciones que pueden ser especialmente importantes.

En consecuencia, es habitual, en particular en el contexto de la puesta a punto de vehículos para competición, intercalar entre el motor y el bastidor piezas constituidas de un material flexible, tal como poliuretano.

El objetivo de estas piezas de amortiguación, habitualmente denominadas « silentblocks » (“bloques de amortiguación”), es absorber los choques, los ruidos y las vibraciones y así evitar que se transmitan al bastidor del vehículo.

Debido a esta amortiguación, un movimiento diferencial entre el motor y el bastidor es inevitable.

Ahora bien, este movimiento diferencial conduce necesariamente a tensiones mecánicas indeseables entre el colector de gases de escape situado a la salida del motor, el cárter de turbina del turbocompresor situado después del colector de escape y finalmente, la línea de escape.

Además, sobre estos diversos elementos se imponen elevadas solicitaciones de origen térmico debidas a la alta temperatura de los gases a la salida del motor, que se suman a las tensiones mecánicas.

En consecuencia, y como han constatado los inventores, la combinación de estos factores puede conducir a la aparición de degradaciones importantes que pueden llegar hasta la rotura, ya sea del colector de escape y/o del turbocompresor, o ya sea de la línea de escape.

Estas roturas, que pueden ser recurrentes, provocan un riesgo de incendio del vehículo automóvil.

Ahora bien, las soluciones existentes a este problema técnico no son del todo satisfactorias. Entre estas soluciones, existen mecanismos de corredera que implementan una pieza de guía para limitar las tensiones mecánicas.

Los elementos de conexión flexibles, tales como tubos trenzados y tubos anillados, también se conocen y se utilizan en este contexto.

Finalmente, existen sencillos sistemas de articulación de rótula que permiten obtener una liberación de las tensiones mecánicas.

La patente de EE.UU., N. ° 4071269 describe una articulación de rótula estanca que incluye una junta y un mecanismo de guía, permitiendo la junta asegurar la estanquidad de la articulación de rótula. La junta comprende en particular una porción cilíndrica soldada al interior de un tubo y una porción anular flexible insertada en un ajuste apretado, lo que permite asegurar la estanquidad de la pieza. El mecanismo de guía incluye una parte macho y una parte hembra, comprendiendo esta última una envolvente interior y una envolvente exterior entre las que se inserta una envolvente de la parte macho. La envolvente de la parte macho y la envolvente de la parte hembra están colocadas sobre tubos de soporte.

La solicitud WO 90/15229 describe una pieza de articulación de rótula que comprende una parte macho insertada en una parte hembra. Un dispositivo de compresión que incluye un resorte ejerce una fuerza sobre la parte hembra para hacer contacto entre las partes macho y hembra y obtener un cierto grado de estanquidad.

Sin embargo, ninguna de las soluciones existentes consigue un grado suficiente de fiabilidad y/o estanquidad, al tiempo que permite liberar las tensiones en rotación en una o más direcciones.

Por tanto, existe la necesidad de mejorar las conexiones mecánicas a la salida del motor, en el circuito de gases de escape de un vehículo automóvil, en particular para superar los inconvenientes de las soluciones existentes.

De manera más general, existe la necesidad de conexiones mecánicas entre dos elementos, que permitan los grados de libertad en rotación en una o más direcciones, garantizando al mismo tiempo una alta fiabilidad y estanquidad.

El objetivo de la invención es responder al menos parcialmente a esta o estas necesidades.

Exposición de la invención

Para hacer esto, el objeto de la invención según una primera alternativa es una pieza de conexión destinada a realizar una conexión mecánica entre dos elementos, que comprende:

- una parte hembra que comprende una porción de ensamblaje mecánico con un primer elemento distinto de la pieza, y una porción de recepción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, comprendiendo la porción de recepción una sola envolvente conformada en una sección ecuatorial de esfera,

- una parte macho que comprende una porción de ensamblaje mecánico a un segundo elemento distinto de la pieza, y una porción de inserción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, estando conformada la porción de inserción en una sección ecuatorial de esfera, insertada con holgura dentro de la envolvente de la porción de recepción mientras se mantiene en esta última, de modo que la parte macho sea móvil en rotación según uno o más grados de libertad con respecto a la parte hembra, mientras que esté ensamblada mecánicamente con esta última, estando ensambladas la parte macho y la parte hembra entre sí sin ningún componente o medio adicional, y estando configurada la pieza de conexión de modo que la superficie exterior de la porción de inserción y la superficie interior de la envolvente de la porción de recepción están en contacto continuo en el conjunto de la circunferencia del interior de la pieza de conexión.

Según una segunda alternativa, la pieza de conexión, destinada a realizar una conexión mecánica entre dos elementos, comprende:

- una parte hembra que comprende una porción de ensamblaje mecánico a un primer elemento distinto de la pieza, y una porción de recepción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, comprendiendo la porción de recepción dos envolventes conformadas cada una en una sección ecuatorial de esfera, siendo las dos secciones ecuatoriales de esfera concéntricas y estando separadas por un volumen libre,

- una parte macho que comprende una porción de ensamblaje mecánico a un segundo elemento distinto de la pieza, y una porción de inserción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, estando conformada la porción de inserción en una sección ecuatorial de esfera, insertada con holgura en el volumen libre de la porción de recepción mientras se mantiene en esta última, de modo que la parte macho sea móvil en rotación según uno o más grados de libertad con respecto a la parte hembra, mientras que está ensamblada mecánicamente con esta última.

Según un modo de la una realización particular, una de la porción de recepción o de la porción de inserción incluye, además, una ranura, y la otra de la porción de recepción o de la porción de inserción incluye una clavija insertada en la ranura, estando la ranura y la clavija configuradas de manera que la parte macho sea móvil en rotación según dos grados de libertad con respecto a la parte hembra.

La ranura puede o no ser pasante.

Alternativamente, la una de la porción de recepción o de la porción de inserción incluye además una ranura, y la otra de la porción de recepción o de la porción de inserción incluye una lengüeta de longitud inferior a la de la ranura e insertada en la ranura, estando configuradas la ranura y la lengüeta de modo que la parte macho sea móvil en rotación según un grado de libertad con respecto a la parte hembra.

Así, la invención consiste esencialmente en una pieza de conexión mecánica que comprende dos partes insertadas una dentro de la otra con el fin de permitir uno o más grados de libertad de rotación de una con respecto a la otra, estando todas ensambladas entre sí sin ningún componente o medio adicional.

Gracias a la invención es posible suprimir de forma sencilla y fiable las tensiones mecánicas que aparecen entre dos elementos a conectar, susceptibles de sufrir movimientos diferenciales incontrolados, por ejemplo, entre un motor de combustión, un turbocompresor y una línea de escape en un vehículo automóvil. El ensamblaje mecánico de la pieza de conexión según la invención con los dos elementos exteriores se puede hacer mediante soldadura, encolado o pegado (según los materiales utilizados) o incluso mediante embridado.

Preferiblemente, la amplitud de movimiento o « ángulo de articulación », entre la parte hembra y la parte macho, definido por el ángulo de inclinación entre el eje de simetría de la porción de recepción y el de la porción de inserción, puede estar comprendido entre 0° y 20°, preferiblemente entre 0° y 10°.

Según un modo de realización particular, las porciones de ensamblaje mecánico respectivamente de la parte hembra y de la parte macho son porciones cilíndricas, pero estas porciones no se limitan a esta geometría y pueden ser de diferentes naturalezas.

Así, según un modo de realización alternativo, las porciones de ensamblaje mecánico son porciones de troncos de conos.

Preferiblemente, las porciones cilíndricas son de diámetros exteriores idénticos.

Según un modo de realización ventajoso, las partes macho y hembra se abren, de modo que un fluido puede circular dentro de la pieza de conexión, desde una de las porciones de ensamblaje mecánico hacia la otra. Así, la pieza de conexión según la invención se puede utilizar en un circuito de fluido, por ejemplo, para permitir que circulen por ella los gases de escape de un motor de combustión interna.

El diseño de la pieza de conexión según la invención asegura la estanquidad dinámica de un flujo de gas en su interior. De hecho, los inventores han constatado la ausencia de fugas de gas hacia el exterior, a través de la holgura entre la envolvente por una parte y la porción de inserción por otra parte o, en su caso, a través del volumen libre de la rótula hembra. Esto puede explicarse por la dinámica de flujo del fluido a través de la pieza de conexión.

Según una primera variante, las porciones cilíndricas tienen diámetros internos idénticos. Así, la pieza de conexión se puede poner en serie en un circuito de fluido en el que circula un único caudal de gas. La pieza de conexión tiene así, en cierto modo, la función de una junta Cardán con circulación interna de fluido, entre dos elementos. Puede tratarse, por ejemplo, una conexión de tipo junta Cardán entre un turbocompresor y una línea de escape de un motor de combustión interna.

Según una segunda variante, las porciones de cilindro tienen diferentes diámetros interiores. La pieza de conexión está así adaptada para conectar en paralelo dos porciones de circuito de fluido de secciones, ya sean convergentes o divergentes. Esta conexión en paralelo puede ser ventajosa para tuberías de fluido que son dobles. Puede tratarse, por ejemplo, de una conexión de salida de turbocompresor con una salida de válvula de descarga. Ventajosamente, el o los materiales constituyentes de la parte macho y de la parte hembra están adaptados para soportar temperaturas comprendidas entre -50° C y 1100° C y, en particular, hasta 1050° C.

Según la aplicación pretendida, y en particular según el fluido que circule a través de la pieza de conexión y según las restricciones de temperatura y de presión, se puede considerar cualquier tipo de material adecuado para la fabricación aditiva.

Preferiblemente, el o los materiales constituyentes de la parte macho y/o de la parte hembra se escogen de entre cualquier tipo de material soldable, tal como una aleación a base de níquel como Inconel® 625 o un acero inoxidable. Puede concebirse que la parte macho y la parte hembra estén hechas del, o de los mismos materiales, o que la parte macho y la parte hembra estén hechas de materiales diferentes.

Según un modo de realización ventajoso de la segunda alternativa de la invención según la cual la parte hembra comprende dos envolventes, la pieza de conexión comprende uno o más orificios pasantes desde el exterior en el volumen libre. Se puede así obtener un efecto Venturi en el volumen libre y, por lo tanto, mejorar aún más la estanquidad a los gases que circulan a través de la pieza de conexión según la invención.

Según la una realización alternativa, cuando se considera un ensamblaje mecánico por atornillado a al menos uno de los dos elementos exteriores de la pieza, una y/o la otra de las porciones de ensamblaje mecánico al primer y al segundo elemento puede integrar una brida de fijación.

La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de una pieza de conexión tal como se describe anteriormente, según el cual la rótula hembra y la rótula macho se producen y ensamblan mecánicamente en una sola etapa por fabricación aditiva.

En razón de la geometría esférica de las porciones de inserción y de recepción, no es posible insertar y ensamblar simultáneamente entre sí la parte macho en la parte hembra, si estas dos partes se fabrican por separado.

De ello se deduce que solo un procedimiento de fabricación aditiva permite obtener las partes macho y hembra de la pieza de conexión según la invención.

Por supuesto, si la una u la otra de las porciones de ensamblaje mecánico integra una brida de fijación, entonces esta última también puede integrarse durante la fabricación aditiva o, alternativamente, ser añadida mediante soldadura o soldadura fuerte.

Otro objeto de la presente invención es el uso de una pieza de conexión tal como se describe anteriormente en un circuito de gases de escape a la salida de un motor de combustión interna, en particular de un vehículo automóvil, y/o a la entrada de un turbocompresor de vehículo automóvil.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es una vista esquemática en sección longitudinal de una parte hembra de una pieza de conexión según una primera alternativa de la invención.

[Figura 2] La figura 2 es una vista esquemática en sección longitudinal de una parte macho de una pieza de conexión según la alternativa de la figura 1.

[Figura 3] La figura 3 es una vista esquemática en sección longitudinal de una pieza de conexión según la alternativa de la figura 1, estando la parte macho inclinada con respecto a la parte hembra.

[Figura 4] La figura 4 es una vista en perspectiva de una pieza de conexión según la alternativa de la figura 1.

[Figura 5] La figura 5 es una vista frontal de una pieza de conexión según la alternativa de la figura 1.

[Figura 5A] La figura 5A es una vista en sección longitudinal de la figura 5.

[Figura 6] La figura 6 es una vista esquemática en sección longitudinal de una parte hembra de una pieza de conexión según una segunda alternativa de la invención.

[Figura 7] La figura 7 es una vista esquemática en sección longitudinal de una parte macho de una pieza de conexión según la alternativa de la figura 6.

[Figura 8] La figura 8 es una vista esquemática en sección longitudinal de una pieza de conexión según la alternativa de la figura 6, estando la parte macho inclinada con respecto a la parte hembra.

[Figura 9] La figura 9 es una vista en perspectiva de una pieza de conexión según la alternativa de la figura 6.

[Figura 10] La figura 10 es una vista frontal de una pieza de conexión según una variante de la alternativa de la figura 6.

[Figura 10A] La figura 10A es una vista en sección longitudinal de la figura 10.

[Figura 11] La figura 11 ilustra una pieza de conexión según la invención.

[Figura 12] La figura 12 muestra una pieza de conexión según la invención, que comprende bridas de fijación, soldadas a los extremos de las partes macho y hembra.

Descripción detallada

Para una mayor claridad, las mismas referencias designan los mismos elementos tanto para la alternativa de la invención descrita con referencia a las figuras 1 a 5 como para la descrita con referencia a las figuras 6 a 10.

A continuación, se describirá, con referencia a las figuras 1 a 5, una pieza 1 de conexión según una primera alternativa de la invención.

Una pieza 1 de conexión según la invención comprende una parte hembra 10 y una parte macho 20 ensambladas mecánicamente entre sí. En el ejemplo ilustrado, las partes 10 y 20 se abren para permitir que el fluido circule dentro de la pieza de conexión.

Como puede verse más particularmente en la figura 3, la parte hembra 10 tiene una simetría de revolución alrededor de un eje X1 y la parte macho 20 es simétrica de revolución alrededor de un eje X2.

Cada una de las partes 10, 20 incluye una porción 11, 21 de ensamblaje mecánico que permite conectar la pieza de conexión a un elemento exterior, tal como una salida de turbocompresor o una línea de escape de motor de combustión de vehículo automóvil. Los ensamblajes mecánicos con los elementos exteriores se pueden realizar soldando, encolando o atornillando mediante bridas de fijación integradas como se detalla a continuación.

En el ejemplo ilustrado, las porciones de ensamblaje mecánico 11, 21 pueden ser cilindros rectos.

La parte hembra 10 también incluye una porción 12 de recepción integral y en la continuidad de la porción 11 de ensamblaje mecánico. Según esta primera alternativa de la invención, la porción 12 de recepción consiste en una única envolvente 14 conformada en una sección ecuatorial de esfera.

Como se trata de una sección ecuatorial, esta sección de esfera está conformada de manera que la abertura de la sección de esfera se ensancha primero a partir de la porción de ensamblaje mecánico hasta que alcanza el diámetro de la esfera definido por la sección de esfera, estrechándose luego.

La parte macho 20 incluye por su parte una porción 22 de inserción integral y en la continuidad de la porción 21 de ensamblaje mecánico. La porción 22 de inserción consiste en una sola sección ecuatorial de una esfera, conformada de manera que la abertura de la sección se ensancha desde la porción de ensamblaje mecánico hasta alcanzar el diámetro de la esfera definido por la sección de esfera, a continuación, se estrecha.

Las dimensiones de la porción 22 de inserción y de la porción 12 de recepción son tales que la porción 22 de inserción puede insertarse con holgura y sujetarse mecánicamente en la envolvente única 14 de la parte hembra. La retención mecánica entre las dos porciones complementarias 12, 22 permite un movimiento de rotación libre en todas las direcciones entre las dos partes 10, 20.

Las porciones complementarias 12, 22 están separadas por una holgura cuyo valor depende en particular de los diámetros de las porciones 12, 22. La holgura de funcionamiento puede estar comprendida, por ejemplo, entre 0,02 mm y 0,30 mm.

La parte hembra 10 puede, según una segunda alternativa de la invención, incluir dos envolventes 13, 14. Las figuras 6 a 10, que se describen a continuación, ilustran esta segunda alternativa de pieza de conexión según la invención.

Una pieza 1 de conexión según esta segunda alternativa comprende una parte hembra 10 y una parte macho 20 ensambladas mecánicamente entre sí. En el ejemplo ilustrado, las partes 10 y 20 se abren para permitir la circulación de fluido dentro de la pieza de conexión.

Como puede verse más particularmente en la figura 8, la parte hembra 10 tiene una simetría de revolución alrededor de un eje X1 y la parte macho 20 es simétrica de revolución alrededor de un eje X2.

De manera similar a la primera alternativa descrita anteriormente, cada una de las partes 10, 20 incluye una porción 11,21 de ensamblaje mecánico que permite conectar la pieza de conexión a un elemento exterior, tal como una salida del turbocompresor o una línea de escape de motor de combustión de vehículo automóvil. Los ensamblajes mecánicos con los elementos exteriores se pueden realizar soldando, encolando o atornillando mediante bridas de fijación integradas como se detalla a continuación. En el ejemplo ilustrado, las porciones 11,21 de ensamblaje mecánico pueden ser cilindros rectos.

La parte hembra 10 también incluye una porción 12 de recepción integral y en la continuidad de la porción 11 de ensamblaje mecánico. Según esta segunda alternativa de la invención, la porción 12 de recepción consta de dos envolventes 13, 14 cada una conformada en una sección ecuatorial de esfera.

Como se trata de secciones ecuatoriales, estas secciones esfera están conformadas de manera que la abertura de las secciones de esfera se ensancha desde la porción de ensamblaje mecánico hasta alcanzar el diámetro de la esfera definido por cada sección de esfera, luego se estrecha.

Las dos secciones ecuatoriales 13, 14 de esfera son concéntricas y están separadas por un volumen libre (V).

La parte macho 20 incluye por su parte una porción 22 de inserción integral y en la continuidad de la porción 21 de ensamblaje mecánico. La porción 22 de inserción consiste en una sola sección ecuatorial de esfera, conformada de manera que la abertura de la sección se ensancha primero a partir de la porción de ensamblaje mecánico hasta alcanzar el diámetro de la esfera definido por la sección de esfera, y luego se estrecha.

Las dimensiones de la porción 22 de inserción y de la porción 12 de recepción son tales que la porción 22 de inserción puede insertarse con holgura y mantenerse mecánicamente en el volumen libre V de la parte hembra. La retención mecánica entre las dos porciones complementarias 12, 22 permite un movimiento de rotación libre en todas las direcciones entre las dos partes 10, 20.

Las porciones complementarias 12, 22 están separadas por una holgura, cuyo valor depende en particular de los diámetros de las porciones 12, 22. La holgura de funcionamiento puede estar comprendida, por ejemplo, entre 0,02 mm y 0,30 mm.

En consecuencia, sea cual sea la alternativa de la pieza de conexión según la invención que se considere, la parte macho no puede insertarse y ensamblarse mecánicamente en la parte hembra, si las dos piezas se fabrican por separado. Esto se debe a la forma de las porciones 12 de recepción y 22 de inserción.

Así, para producir la pieza 1 de conexión, una etapa de fabricación aditiva permite realizar y ensamblar mecánicamente juntas, simultáneamente las partes macho y hembra de la pieza de conexión según la invención.

Debido a la geometría de las piezas complementarias 10, 20, su ensamblaje obtenido directamente por fabricación aditiva no se puede desmontar.

Ventajosamente, el diseño de la pieza 1 de conexión permite que las partes hembra 10 y macho 20 sean móviles en rotación la una con respecto a la otra de acuerdo según los tres grados de libertad: la pieza de conexión según la invención permite, por tanto, establecer una articulación de rótula entre dos elementos exteriores.

Las figuras 3 y 8 muestran la pieza 1 en configuración ensamblada, estando la parte macho 20 inclinada en un ángulo a con respecto a la parte hembra 10. La rotación de la parte macho alrededor del eje X1 de simetría de la parte hembra se puede hacer en 360°, pero el ángulo máximo de articulación de la parte macho con respecto a la parte hembra depende de la geometría de las porciones de recepción y de inserción y puede variar según la aplicación considerada.

En los ejemplos ilustrados, los diámetros interior y exterior de la porción 11 de ensamblaje mecánico de la parte hembra 10 son iguales a los de la porción 21 de la parte macho. Sin embargo, las secciones de las porciones 11 y 21 pueden ser diferentes, para obtener un perfil que sea convergente o divergente. Dependiendo de la aplicación considerada, un perfil convergente o divergente puede resultar ventajoso desde el punto de vista de la dinámica de un fluido que circula a través de la pieza de conexión.

Ventajosamente, cuando la pieza de conexión forma parte de un circuito de gas, tal como una línea de escape de un motor de combustión de un vehículo automóvil, la estanquidad dinámica de la pieza de conexión está asegurada: los inventores han constatado en efecto la ausencia de fuga de gas hacia el exterior a través la holgura entre la parte macho 20 y la parte hembra 10 o a través del volumen libre V de la parte hembra 10. Esto puede explicarse por la dinámica de la circulación del fluido a través de la pieza de conexión.

Preferiblemente, en el caso de una pieza de conexión como se ilustra en las figuras 1 a 5 que incluye una parte hembra con una sola envoltura, la circulación de los gases se hace desde la parte macho 20 a la parte hembra 10.

Por el contrario, en el caso de una pieza de conexión como la representada en las figuras 6 a 10 que incluye una parte hembra con dos envolventes, la circulación de los gases se realiza preferentemente desde la parte hembra 10 hacia la parte macho 20.

En ambos casos, el sentido de circulación de los gases es tal que los gases entran primero en la parte que tiene la sección de esfera de menor diámetro. Se favorece por tanto la estanquidad dinámica de la pieza de conexión, ya que el sentido de circulación de los gases impide, o al menos limita, su entrada en la holgura entre la envolvente única 14 y la porción 22 de inserción o en el volumen libre V, según la alternativa de la invención que se considere.

Una estanquidad estática entre las partes macho y hembra, sin elemento de estanquidad adicional, también es posible, según la aplicación considerada.

Según la primera alternativa de la invención en la que la parte hembra incluye una única envolvente 14, un contacto continuo sobre el conjunto de la circunferencia del interior de la pieza de conexión puede obtenerse fácilmente entre la superficie exterior de la porción 22 de inserción y la superficie interior de la envolvente única 14 de la porción 12 de recepción. Este contacto continuo permite obtener una estanquidad estática. El contacto se obtiene, por ejemplo, imponiendo una restricción que tiende a separar las partes macho y hembra entre sí o, a la inversa, imponiendo una restricción que tiende a aproximar las partes macho y hembra. El contacto no evita la rotación diferencial de las partes macho y hembra.

Del mismo modo, según la segunda alternativa de la invención en la que la parte hembra incluye dos envolventes 13, 14, se puede obtener fácilmente un contacto continuo sobre toda la circunferencia del interior de la pieza de conexión, ya sea entre la superficie exterior de la porción 22 de inserción y la superficie interior de la envolvente 14 de la porción 12 de recepción, o ya sea entre la superficie interior de la porción 22 de inserción y la superficie exterior de la envolvente 13 de la porción 12 de recepción.

Aquí nuevamente, este contacto continuo permite obtener una estanquidad estática. El contacto se obtiene, por ejemplo, imponiendo una restricción que tiende a separar las partes macho y hembra entre sí o, a la inversa, imponiendo una restricción que tiende a aproximar las partes macho y hembra. El contacto no impide la rotación diferencial de las partes macho y hembra. Cualquiera que sea la alternativa de la invención considerada, el o los materiales constituyentes de la pieza de conexión según la invención es o son ventajosamente seleccionados para que esta última resista temperaturas del orden de 1000° C, normalmente encontradas en las líneas de escape de motor de combustión.

Sin embargo, dependiendo de las aplicaciones consideradas, una pieza de conexión según la invención se puede fabricar con cualquier tipo de material que se pueda implementar mediante fabricación aditiva. La elección del material utilizado puede depender en particular del tipo de fluido que circule eventualmente a través de la pieza de conexión, de las temperaturas y de las presiones a las que está sometida la pieza de conexión.

Para mejorar la estanquidad dinámica, es posible, en el marco de la segunda alternativa de la invención, realizar uno o más orificios pasantes 15 entre el volumen libre V y el exterior, como se muestra en las figuras 10 y 10A. Estos orificios pasantes 15 permiten conseguir un efecto Venturi y, por tanto, crear de alguna manera una vena gaseosa en la periferia de la pieza de conexión.

La figura 11 muestra una pieza de conexión según la invención, destinada a ser ensamblada mediante soldadura a la salida de una válvula de descarga de turbocompresor.

La figura 12 representa una pieza de conexión según la invención que ha sido ensamblada por bridas a la salida de un turbocompresor de un motor de combustión interna y ha sido sometida a ciclos de resistencia en un banco de pruebas. Para lograr el ensamblaje por bridas, se ha soldado una brida 16, 26 respectivamente en el extremo de la porción 11 de la parte hembra 10 y de la porción 21 de la parte macho 20.

Los inventores llevaron a cabo pruebas de resistencia de varias piezas 1 de conexión, de diferentes diámetros, que se acaban de describir. Así, estas piezas 1 fueron ensambladas por bridas 16, 26 respectivamente a la entrada y salida del turbocompresor y a la salida de la válvula de descarga de un motor de combustión interna.

Las pruebas llevadas a cabo durante varios meses hicieron posible destacar que ninguna pieza 1 de conexión según la invención presentaba signos de fatiga o de desgaste, ni de degradación del funcionamiento (todas las piezas 1 conservaron sus grados de libertad y la estanquidad dinámica).

La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Aunque se ha descrito con referencia a la aplicación principal considerada, a saber, una articulación de rótula en un circuito de circulación de gas a la salida de un motor de combustión de vehículo automóvil, la invención es también aplicable a cualquier campo en el que es ventajoso introducir una conexión mecánica simple y fiable que incluye uno o más grados de libertad, con o sin circulación de fluido a través de la pieza de conexión.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Pieza (1) de conexión destinada a realizar una conexión mecánica entre dos elementos, que comprende:

- una parte hembra (10) que comprende una porción (11) de ensamblaje mecánico con un primer elemento separado de la pieza, y una porción (12) de recepción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, la parte comprendiendo la porción de recepción una sola envolvente (14) conformada en una sección ecuatorial de esfera,

- una parte macho (20) que comprende una porción (21) de ensamblaje mecánico con un segundo elemento distinto de la pieza, y una porción (22) de inserción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, estando conformada la porción de inserción en una sección ecuatorial de esfera, insertada con holgura en el interior de la envolvente (14) de la porción de recepción siendo retenida en ella, de modo que la parte macho sea giratoriamente móvil según uno o más grados de libertad con respecto a la parte hembra mientras está ensamblada mecánicamente con esta última, caracterizada por que

la parte macho y la parte hembra están ensambladas entre sí sin ningún componente o medio adicional, y

la pieza de unión está configurada de modo que la superficie exterior de la porción de inserción y la superficie interior de la envolvente de la porción de recepción estén en contacto continuo sobre toda la circunferencia del interior de la pieza de conexión.

2. Pieza (1) de conexión para la realización de una conexión mecánica entre dos elementos, que comprende:

- una parte hembra (10) que comprende una porción (11) para ensamblaje mecánico con un primer elemento distinto de la pieza, y una porción (12) de recepción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, comprendiendo la porción de recepción dos envolventes (13, 14) cada una conformada en una sección ecuatorial de esfera, siendo las dos secciones ecuatoriales (13, 14) de esfera, concéntricas y separadas por un volumen libre (V),

- una parte macho (20) que comprende una porción (21) de ensamblaje mecánico con un segundo elemento distinto de la pieza, y una porción (22) de inserción en la continuidad de la porción de ensamblaje mecánico, siendo la porción de inserción conformada en una sección ecuatorial de esfera, insertada con holgura en el volumen libre de la porción receptora y retenida en esta última, de modo que la parte macho sea giratoriamente móvil según uno o más grados de libertad con respecto a la parte hembra mientras está ensamblada mecánicamente con esta última.

3. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones 1 y 2, incluyendo además una de la porción (12) de recepción o de la porción (22) de inserción una ranura, incluyendo la otra de la porción de recepción y de la porción de inserción incluye una clavija insertada en el ranura, estando configuradas la ranura y la clavija de modo que la parte macho sea giratoriamente móvil según dos grados de libertad con respecto a la parte hembra.

4. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones 1 y 2, incluyendo además una de la porción (12) de recepción o de la porción (22) de inserción una ranura, incluyendo la otra de la porción de recepción o de la porción de inserción una lengüeta más corta que la ranura e insertada en la ranura, estando configuradas la ranura y la lengüeta de modo que la parte macho sea giratoriamente móvil según un grado de libertad con respecto a la parte hembra.

5. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones anteriores, estando comprendida la amplitud de movimiento entre la parte hembra y la parte macho, definida por el ángulo de inclinación (a) entre el eje de simetría (X1) de la porción de recepción y el eje de simetría (X2) de la porción de inserción, entre 0° y 20°, preferiblemente entre 0° y 10°.

6. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones anteriores, siendo las porciones de ensamblaje mecánico de la parte hembra y la parte macho respectivamente troncos de cono o siendo las porciones de ensamblaje mecánico de la parte hembra y la parte macho respectivamente porciones cilíndricas (11, 21), teniendo las porciones cilíndricas preferiblemente diámetros exteriores idénticos.

7. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones anteriores, siendo las partes macho y hembra abiertas, de manera que pueda circular un fluido por el interior de la pieza de conexión, desde una de las porciones de ensamblaje mecánico hacia la otra.

8. Pieza (1) de conexión según la reivindicación 6 en combinación con la reivindicación 7, siendo las porciones de ensamblaje mecánico porciones cilíndricas, teniendo las porciones cilíndricas diámetros interiores idénticos.

9. Pieza (1) de conexión según la reivindicación 6 en combinación con la reivindicación 7, siendo las porciones de ensamblaje mecánico porciones cilíndricas, teniendo las porciones cilíndricas diámetros interiores diferentes.

10. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones anteriores, siendo el material o materiales constituyentes de la parte macho y de la parte hembra adecuados para soportar temperaturas comprendidas entre -50° C y 1100° C y en particular, hasta 1050° C .

11. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones anteriores, seleccionándose el o los materiales constituyentes de la parte macho y/o de la parte hembra de entre cualquier tipo de material soldable, tal como una aleación a base de níquel o un acero inoxidable.

12. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones 3 a 11 en combinación con la reivindicación 2, que comprende uno o varios orificios pasantes (15) desde el exterior hacia el volumen libre (V).

13. Pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones anteriores, integrando una y/u otra de las porciones de ensamblaje mecánico al primer y al segundo elemento una brida (16, 26) de fijación.

14. Procedimiento de fabricación de una pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones anteriores, según el cual la parte hembra y la parte macho se fabrican y ensamblan mecánicamente juntas en una sola etapa mediante fabricación aditiva.

15. Utilización de una pieza (1) de conexión según una de las reivindicaciones 1 a 13 en un circuito de gases de escape a la salida de un motor de combustión interna, en particular de un vehículo automóvil, y/o a la entrada de un turbocompresor de vehículo automóvil.