ES2965674T3 - Casquillo de cojinete para una articulación esférica así como articulación esférica - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un casquillo de cojinete (18) para una rótula (10), que tiene una pared lateral (22) que tiene esencialmente la forma de una camisa cilíndrica circular y que discurre a lo largo de un eje longitudinal (30), y una en una zona extrema axial de la pared lateral (22) dentro de la pared lateral (22) dispuesta en forma de sección de carcasa esférica en la pared extrema (24), caracterizada porque en una zona del vértice axial de la pared extrema (24) está prevista una abertura (40) (24) y en el borde de la abertura (40) está formado un collar (32) que sobresale esencialmente hacia fuera en dirección axial. , estando configurada la pared frontal (24) y/o el collar (32) como un resorte elásticamente deformable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Casquillo de cojinete para una articulación esférica así como articulación esférica
La invención se refiere a un casquillo de cojinete para una articulación esférica con una pared lateral sustancialmente con forma de camisa cilíndrica circular, que discurre a lo largo de un eje longitudinal, y con una pared frontal en forma de sección de casquillo circular dispuesta en una zona final axial de la pared lateral dentro de la pared lateral. En una zona de vértice axial de la pared frontal está prevista una abertura.
Además, la invención se refiere a una articulación esférica con un casquillo de cojinete de este tipo. Los casquillos de cojinete de este tipo y las articulaciones esféricas equipadas con ellos son conocidos del estado de la técnica. Por ejemplo, los documentos DE102010005134A1, US6302615B1, DE2443089A1, US3560035A, US3953139A, US8151464B2 y EP0082638A1 describen casquillos de cojinete del tipo mencionado anteriormente. El documento US8151464B2 divulga un casquillo de cojinete según el preámbulo de la reivindicación 1.
Se utilizan especialmente en automóviles. En este contexto, es habitual pretensar las articulaciones esféricas en dirección axial, es decir, en la dirección de un eje longitudinal del perno esférico asignado. De este modo, se compensa el desgaste que se produce dentro de la articulación esférica, por ejemplo, en el casquillo de cojinete, de modo que la articulación esférica funciona sin juego sustancialmente durante toda su vida útil a pesar del desgaste.
Ante estos antecedentes, la invención tiene el objetivo de proporcionar una articulación esférica mejorada con un casquillo de cojinete mejorado. Tanto la articulación esférica como el casquillo de cojinete deben ser de estructura sencilla y fabricación económica. Evidentemente, esto no debe realizarse a costa de la libertad de juego y la compensación del desgaste.
El objetivo se consigue mediante un casquillo de cojinete del tipo mencionado al principio, en el que en el borde de la abertura está conformado un collarín que sobresale sustancialmente en dirección axial hacia fuera. La pared frontal y/o el collarín están configurados como un resorte deformable elásticamente. Un collarín de este tipo tiene dos funciones. Por un lado, sirve como protección contra sobrecarga, que impide que una cabeza esférica montada a través del casquillo de cojinete choque contra la tapa de carcasa asignada de una articulación esférica en caso de sobrecarga. Además, el collarín actúa como un distanciador, a través del cual el casquillo de cojinete puede entrar en contacto con una tapa de carcasa en caso de producirse un desgaste. Por consiguiente, a través de un collarín de este tipo es posible un posicionamiento sencillo y fiable del casquillo de cojinete, de modo que cualquier desgaste que pueda producirse en el casquillo de cojinete puede compensarse con la misma facilidad y fiabilidad. El collarín puede ser completamente circunferencial alrededor de la abertura o estar segmentada. En este contexto, sin embargo, es preferible la circunferencia completa, ya que de esta manera, la protección contra sobrecarga y la función distanciadora puede realizarse de manera particularmente uniforme. Dado que la pared frontal y/o el collarín están configurados como resorte deformable elásticamente, mediante una compresión definida del collarín y/o de la pared frontal se puede introducir una fuerza definida en una articulación esférica que comprende el casquillo de cojinete. De este modo, a pesar del desgaste, se puede conseguir un funcionamiento fiable de la articulación esférica que comprende el casquillo de cojinete. Además, de esta manera se garantiza una protección eficaz contra sobrecargas.
En la zona final axial en la que está prevista la pared frontal, la pared lateral presenta una ranura circunferencial en su lado frontal axial. Esta ranura sirve para compensar las tolerancias axiales. En este contexto, el material puede fluir hacia dentro de la ranura desde las secciones del casquillo de cojinete que delimitan la ranura. De esta manera, el casquillo de cojinete puede unirse a los elementos complementarios de una articulación esférica de forma sencilla, precisa y fiable.
En el caso en que el casquillo de cojinete se produce utilizando procesos de fabricación de materia sintética, esto es particularmente sencillo, en particular por el hecho de que el borde se extiende en la dirección axial. De este modo se evitan destalonamientos con respecto a una dirección de desmoldeo.
En una forma de realización, un extremo axial del collarín está retranqueado en la dirección axial con respecto a un extremo axial asignado de la pared lateral. En otras palabras, la pared lateral sobresale en dirección axial con respecto al collarín. De esta manera, el collarín queda protegido contra cargas no deseadas que pudieran provocar un contacto no deseado entre el collarín y una tapa del carcasa durante el funcionamiento del casquillo de cojinete.
Además, la pared lateral puede presentar en la zona final axial en la que está prevista la pared frontal un engrosamiento de pared, discurriendo el engrosamiento de pared en particular alrededor de la circunferencia completa de la pared lateral. Por ejemplo, la pared puede estar engrosada hasta aproximadamente el 150 % de su grosor de pared restante. En particular, el engrosamiento de pared está previsto en un extremo axial de la pared lateral. A través de un engrosamiento de pared de este tipo, el casquillo de cojinete puede montarse de forma fácil, precisa y fiable en una carcasa de articulación asignada. Asimismo, queda garantizado un montaje sencillo.
Según una variante, está previsto que una longitud axial de una zona del collarín, que sobresale en dirección axial con respecto a la pared frontal, mide al menos el 50% de un grosor de pared de la pared frontal, en particular al menos el 80% de un grosor de pared de la pared frontal, preferentemente sea al menos el 100% de un grosor de pared de la pared frontal. Por lo tanto, la longitud axial del collarín no es despreciable en comparación con el grosor de la pared frontal. Debido a esta longitud, puede establecerse fácilmente un acoplamiento del collarín con un elemento que aplique una fuerza de pretensado. De esta manera, el casquillo de cojinete garantiza un ajuste fiable al desgaste.
Preferiblemente, el casquillo de cojinete está hecho de un material de materia sintética, en particular de un material de materia sintética elástico. De este modo, el casquillo de cojinete puede fabricarse con máquinas e instalaciones estándar. Especialmente si el casquillo de cojinete debe producirse en grandes cantidades, su fabricación a partir de material de materia sintética resulta especialmente económica. Además, las propiedades elásticas del material de materia sintética pueden adaptarse con especial facilidad a cada aplicación específica. Así, con un casquillo de cojinete de material de materia sintética, la compensación del desgaste puede ajustarse con facilidad y precisión.
El casquillo de cojinete puede ser de una sola pieza. De este modo, se elimina cualquier actividad de montaje en relación con el casquillo de cojinete. Además, de esta manera, el casquillo de cojinete puede ser ligero.
Según una variante, el collarín presenta al menos una ranura que discurre sustancialmente en la dirección axial. Esto significa que el collarín está interrumpido en su circunferencia por la al menos una ranura. El número de ranuras se selecciona en función del tamaño del casquillo de cojinete y en función de la aplicación específica. Las ranuras pueden estar distribuidas uniformemente por la circunferencia del collarín. Por medio de estas ranuras, las propiedades elásticas del collarín pueden ajustarse con gran precisión.
Preferiblemente, la ranura atraviesa el collarín en dirección axial y se extiende hasta la pared frontal. De este modo, por medio de la ranura también pueden ajustarse las propiedades elásticas de la pared frontal.
Un extremo axial de la pared lateral que está opuesto a la pared frontal puede estar biselado radialmente en el exterior. En otras palabras, un canto exterior de este extremo axial tiene un bisel. Por lo tanto, el canto exterior está fracturado. De esta manera, se facilita el montaje del casquillo de cojinete.
En una alternativa, una superficie de camisa exterior de una zona final axial, opuesta a la pared frontal, de la pared lateral discurre radialmente hacia dentro en forma de camisa cónica, en particular discurre de forma inclinada en un ángulo de cono de 0,5 a 2°. En el sentido más amplio, la zona final axial es, por tanto, cónica. De esta manera, se facilita el montaje del casquillo de cojinete, durante el que el casquillo de cojinete a menudo tiene que ser insertado en una abertura, con su zona final opuesta a la pared frontal por delante.
Alternativa o adicionalmente, una superficie de camisa interior de una zona final axial, opuesta a la pared frontal, de la pared lateral discurre radialmente hacia fuera en forma de camisa cónica, en particular discurre de forma inclinada en un ángulo de cono de 0,5 a 2°. De esta manera, se facilita la inserción de una cabeza esférica en la zona prevista para ello del casquillo de cojinete.
Además, por la configuración en forma de camisa cónica de la superficie de camisa interior y de la superficie de camisa exterior aumenta la deformabilidad de la zona final. De este modo, durante el montaje del casquillo de cojinete en una carcasa de articulación, la zona final puede ponerse más fácilmente en la forma de una sección de casquillo esférico para proporcionar un contacto plano para una cabeza esférica.
En este caso, un ángulo de cono de la superficie de camisa interior puede ser menor que un ángulo de cono de la superficie de camisa exterior. De este modo, se facilita el montaje del casquillo de cojinete, así como de la cabeza esférica asignada, de acuerdo con las explicaciones anteriores. Al mismo tiempo, se mantiene la estabilidad estructural del casquillo de cojinete.
Además, el objetivo se consigue mediante una articulación esférica del tipo mencionado anteriormente con un casquillo de cojinete según la invención, en la que una cabeza esférica de un perno esférico está posicionada dentro de la pared lateral y puede ponerse en contacto con la pared frontal, y en la que el casquillo de cojinete está dispuesto en una carcasa de articulación y en la que la carcasa de articulación está cerrada en el lado de la cabeza esférica por una tapa de carcasa. La tapa de carcasa puede estar en contacto en el collarín del casquillo de cojinete. De esta manera, resulta una articulación esférica de construcción sencilla y larga vida útil.
En una alternativa, en la dirección axial está interpuesto un elemento elastomérico entre la tapa de carcasa y la pared frontal, estando el elemento elastomérico pretensado en particular. Por lo tanto, resulta una conexión en serie de resorte entre la pared frontal y el elemento elastomérico. Con respecto al collarín, el elemento elastomérico está conectado en paralelo. El elemento elastomérico puede estar realizado, por ejemplo, como elemento de caucho, en particular, como anillo de caucho. De este modo, se consigue un reajuste fiable en caso de desgaste.
La pared frontal del casquillo de cojinete puede estar pretensada por deformación elástica del elemento elastomérico. También de esta manera queda garantizado un reajuste fiable en caso de desgaste.
El elemento elastomérico puede estar dispuesto además en dirección radial entre la pared lateral y el collarín y/o entre la pared lateral, en particular el engrasamiento de pared, y la pared frontal. El elemento elastomérico está dispuesto por tanto en un espacio que está definido por la pared lateral, la pared frontal y el collarín. De este modo, se puede disponer ahorrando espacio.
La invención se explica a continuación con la ayuda de un ejemplo de realización que se muestra en los dibujos adjuntos. Muestran:
- La figura 1, una articulación esférica según la invención según una primera forma de realización, con un casquillo de cojinete según la invención según una primera forma realización, en una representación en sección esquemática,
- la figura 2, el casquillo de cojinete de la figura 1 en una vista en perspectiva,
- la figura 3, el casquillo de cojinete de la figura 2 en una vista en planta desde arriba
- la figura 4, una representación en sección, correspondiente a la figura 1, del casquillo de cojinete,
- la figura 5, un detalle V del casquillo de cojinete de la figura 4,
- la figura 6, un detalle VI del casquillo de cojinete de la figura 4,
- la figura 7, una articulación esférica según la invención de acuerdo con una segunda forma de realización con un casquillo de cojinete según la invención de acuerdo con una segunda forma de realización en una representación en sección esquemática,
- la figura 8, el casquillo de cojinete de la figura 7 en una representación en perspectiva y
- la figura 9, el casquillo de cojinete de la figura 8 en una vista en sección.
La figura 1 muestra una articulación esférica 10 que comprende un perno esférico 12 con una cabeza esférica 14 y un vástago 16.
La cabeza esférica 14 está montada en un casquillo de cojinete 18 que está dispuesto en una carcasa de articulación 20.
Más en concreto, la cabeza esférica 14 está montada dentro de pared lateral 22 del casquillo de cojinete 18 y hace tope con una pared frontal 24 de la misma.
La carcasa de articulación 20 está además cerrada en el lado de la cabeza esférica por una tapa de carcasa 26. Adicionalmente, está previsto un elemento elastomérico 28 que está interpuesto entre la tapa de carcasa 26 y la pared frontal 24 en la dirección axial, es decir, a lo largo de un eje longitudinal 30 del perno esférico 12 y el casquillo de cojinete 18.
En la dirección radial, el elemento elastomérico 28 se encuentra entre la pared lateral 22 y la pared frontal 24 y entre la pared lateral 22 y un collarín 32 del casquillo de cojinete 18.
La articulación esférica 10 está configurada como una articulación esférica radial.
Las figuras 2 a 6 muestran en detalle el casquillo de cojinete 18.
En estas figuras, el casquillo de cojinete 18 está representado en un estado no montado. Por esta razón, la zona final de la pared lateral 22 que está opuesta a la pared frontal 24 discurre sustancialmente a lo largo del eje longitudinal 30. Esta zona final se conforma radialmente hacia dentro solo en el transcurso del montaje del casquillo de cojinete 18 en la carcasa de la articulación 20, para poder ponerse en contacto con un contorno de la cabeza esférica 14 (véase la figura 1).
El casquillo de cojinete 18 está hecho de una sola pieza de un material de materia sintética elástico.
La pared lateral 22 del casquillo de cojinete 18 discurre sustancialmente a lo largo del eje longitudinal 30 , en el estado no montado, tiene forma de camisa circular cilíndrica.
En la zona final axial de la pared lateral 22 en la que está prevista la pared frontal 24, presenta un engrosamiento de pared 34 que discurre por la circunferencia completa de la periferia de la pared lateral 22. Este engrosamiento de pared 34 sirve como ayuda de posicionamiento dentro de la carcasa de articulación 20.
En la misma zona final axial de la pared lateral 22, en el lado final axial además también está prevista una ranura 36 circunferencial (véase la figura 2). Esto sirve para compensar las tolerancias.
En la zona final axial opuesta, es decir, en la zona final de la pared lateral 22 que está opuesta a la pared frontal 24, una superficie de camisa exterior 22a de la pared lateral 22 está conformada en forma de camisa cónica y, por tanto, está inclinada radialmente hacia dentro con un ángulo de cono a de aproximadamente 1,5° (véanse las figuras 4 y 6). En el mismo extremo axial de la pared lateral 22, una superficie de camisa interior 22i asimismo está realizada en forma de camisa cónica y está inclinada radialmente hacia fuera con un ángulo de cono p de aproximadamente 1°. El ángulo de cono p de la superficie de camisa interior 22i es, por tanto, menor que el ángulo de cono a de la superficie de camisa exterior 22a.
Una realización de este tipo de la pared lateral 22 facilita el montaje del casquillo de cojinete 18 en la carcasa de articulación 20, así como el montaje de la cabeza esférica 14 en el casquillo de cojinete 18.
Con el mismo propósito, el extremo axial de la pared lateral 22 también está provisto de un bisel 22f radialmente en el exterior. Por ello, está biselado (véanse las figuras 4 y 6).
Para que la cabeza esférica 14 quede en contacto de la forma más plana posible dentro del casquillo de cojinete 18, la pared frontal 24 está configurada en forma de sección de casquillo esférico.
A este respecto, en una zona de vértice de la pared frontal 24 está prevista una abertura 40.
En un borde de la abertura está conformado un collarín 32 que sobresale sustancialmente en dirección axial hacia fuera. Está previsto directamente en el borde de la abertura 40.
En el ejemplo de realización representado, una longitud axial I de la zona del collarín 32 que sobresale en dirección axial con respecto a la pared frontal 24 es aproximadamente igual a un grosor de pared d de la pared frontal 24. En otras palabras, la longitud I es el 100% del grosor de pared d de la pared frontal 24.
Además, el collarín 32 está retranqueado en dirección axial con respecto al extremo axial asignado de la pared lateral 22 (véase en particular la figura 1).
Tanto el collarín 32 como la pared frontal 24 están configurados como resortes elásticamente deformables en el ejemplo representado.
Esto se consigue, por un lado, mediante el material de materia sintética elástico ya mencionado y, por otro lado, mediante tres ranuras 42a, 42b, 42c que discurren sustancialmente en dirección axial a través del collarín 32 y se extienden hasta la pared frontal 24.
Las ranuras 42a, 42b, 42c están distribuidas uniformemente por la circunferencia del collarín 32. Por tanto, tienen una distancia angular de aproximadamente 120°.
De este modo, es posible pretensar elásticamente el casquillo de cojinete 18 por medio del elemento elastomérico 28 en el estado montado de la articulación esférica 10.
En el ejemplo de realización representado, el resorte formado por el collarín 32 y el resorte formado por la pared frontal 24 están conectados en serie.
Lo mismo se aplica al resorte formado por el elemento elastomérico 28 y al resorte formado por la pared frontal 24. Las dos conexiones en serie de resortes antes mencionados están conectadas en paralelo.
Un pretensado de este tipo hace que la cabeza esférica 14 se mantenga siempre sin juego en el casquillo de cojinete 18 y, por tanto, dentro de la carcasa de articulación 20.
Una segunda forma de realización de la articulación esférica 10 se muestra en la figura 7. Esta difiere de la primera forma de realización solo en dos aspectos.
Por un lado, la articulación esférica 10 según la segunda forma de realización no requiere un elemento elastomérico. Por otro lado, se usa un casquillo de cojinete 18 modificado en comparación con la primera forma de realización, que no tiene ranuras (véanse las figuras 8 y 9).
Por lo demás, se puede remitir a las explicaciones relativas a la primera forma de realización.
Se entiende que la primera forma de realización y la segunda forma de realización también pueden combinarse. En este contexto, por ejemplo, el casquillo de cojinete 18 de la segunda forma de realización, que está configurada sin ranuras, puede actuar en conjunto con un elemento elastomérico 28.
Alternativamente, el casquillo de cojinete 18 de la primera forma de realización, que presenta ranuras, puede usarse sin elemento elastomérico 28.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Casquillo de cojinete (18) para una articulación esférica (10), con una pared lateral (22) sustancialmente con forma de camisa cilíndrica circular que discurre a lo largo de un eje longitudinal (30), y con una pared frontal (24) con forma de sección de casquillo esférico dispuesta en una zona final axial de la pared lateral (22) dentro de la pared lateral (22), en el cual, en una zona de vértice axial de la pared frontal (24) está prevista una abertura (40), y en el cual, en el borde de la abertura (40) está conformado un collarín (32) que sobresale hacia fuera sustancialmente en dirección axial, y en el cual la pared frontal (24) y/o el collarín (32) está o están configurados como un resorte elásticamente deformable,caracterizado porquela pared lateral (22) tiene en aquella zona final axial en la que está prevista la pared frontal (24), en su lado frontal axial, una ranura (36) circunferencial.
2. Cojinete (18) según la reivindicación 1,caracterizado porqueun extremo axial del collarín (32) está retranqueado en dirección axial con respecto a un extremo axial asignado de la pared lateral (22).
3. Cojinete (18) según la reivindicación 1 o 2,caracterizado porquela pared lateral (22) presenta en aquella zona final axial en la que está prevista la pared frontal (24) un engrosamiento de pared (34), discurriendo el engrosamiento de pared (34) en particular alrededor de la circunferencia completa de la pared lateral (22).
4. Cojinete (18) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueuna longitud axial (l) de una zona del collarín (32), que sobresale en dirección axial con respecto a la pared frontal (24), mide al menos el 50% de un grosor de pared (d) de la pared frontal (24), en particular al menos el 80% de un grosor de pared (d) de la pared frontal (24), preferentemente al menos el 100% de un grosor de pared (d) de la pared frontal (24).
5. Cojinete (18) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel casquillo de cojinete (18) está hecho de un material de materia sintética, en particular de un material de materia sintética elástico.
6. Cojinete (18) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel casquillo de cojinete es de una sola pieza.
7. Cojinete (18) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel collarín (32) presenta al menos una ranura (42a, 42b, 42c) que discurre sustancialmente en dirección axial.
8. Cojinete (18) según la reivindicación 7,caracterizado porquela ranura (42a, 42b, 42c) atraviesa el collarín (32) en dirección axial y se extiende hasta la pared frontal (24).
9. Cojinete (18) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueun extremo axial de la pared lateral (22) que está opuesto a la pared frontal (24) está biselado radialmente en el exterior.
10. Cojinete (18) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueuna superficie de camisa exterior (22a) de una zona final axial, opuesta a la pared frontal (24), de la pared lateral (22) discurre radialmente hacia dentro en forma de camisa cónica, en particular discurre de forma inclinada en un ángulo de cono (a) de 0,5 a 2°.
11. Cojinete (18) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueuna superficie de camisa interior (22i) de una zona final axial, opuesta a la pared frontal (24), de la pared lateral (22) discurre radialmente hacia fuera en forma de camisa cónica, en particular discurre de forma inclinada en un ángulo de cono (p) de 0,5 a 2°.
12. Cojinete (18) según las reivindicaciones 10 y 11 ,caracterizado porqueun ángulo de cono (p) de la superficie de camisa interior (22i) es menor que un ángulo de cono (a) de la superficie de camisa exterior (22a) .
13. Articulación esférica (10) con un casquillo de cojinete (18) según una de las reivindicaciones anteriores,
en la que una cabeza esférica (14) de un perno esférico (12) está posicionada dentro de la pared lateral (22) y puede ponerse en contacto con la pared frontal (24),
en la que el casquillo de cojinete (18) está dispuesto en una carcasa de articulación (20) y
en la que la carcasa de articulación (20) está cerrada en el lado de la cabeza esférica por una tapa de carcasa (26).
14. Articulación esférica (10) según la reivindicación 13,caracterizado porqueen la dirección axial está interpuesto un elemento elastomérico (28) entre la tapa de carcasa (26) y la pared frontal (24), estando en particular pretensado el elemento elastomérico (28).
15. Articulación esférica (10) según la reivindicación 14,caracterizado porquela pared frontal (24) del casquillo de cojinete (18) está pretensada por deformación elástica del elemento elastomérico.
16. Articulación esférica (10) según la reivindicación 14 o 15,caracterizado porqueel elemento elastomérico (28) está dispuesto en dirección radial entre la pared lateral (22) y el collarín (32) y/o entre la pared lateral (22), en particular el engrasamiento de pared (34), y la pared frontal (24).
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