MXPA00002948A - Buje para vehiculos pesados - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un buje adaptado para ser ajustado en el ojo de un resorte de muelle en un vehículo tractocamión, el buje comprende un manguito exterior que tiene una superficie exterior adaptada para ajustar adaptada para ajustar en el ojo de resorte de muelle y un elemento interior que es telescopiado en el manguito exterior, caracterizando por una interfase elastomérica entre el manguito exterior y el elemento interior, la interfase elastomérica estando unida al elemento interior y siendo girable con respecto al manguito exterior, la interfase elastomérica tiene una dureza nominal de más de Shore 60D.

Description

BUJE PARA VEHÍCULOS PESADOS CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere a bujes, y en particular a un buje mejorado para utilizarse en vehículos tractocamiones. La invención está dirigida en particular a bujes que reemplazan bujes de metal lubricados para utilizarse en vehículos clase 6, 7 u 8 que tienen al menos clasificaciones de eje de 2,724 kgs.

TÉCNICA ANTECEDENTE Ciertos vehículos pesados, como tractocamiones, utilizan bujes de metal en partes de sus sistemas de suspensión. Uno de tales lugares está en los bujes de ojo de resorte en los extremos de resortes de muelle de tales vehículos, particularmente sobre su eje frontal, así como en sus ejes posteriores. El buje adhiere el ojo de resorte a otras partes de la suspensión o a la estructura del vehículo. Dichos bujes no están diseñados para proveer amortiguamiento de golpe. Normalmente están formados de acero, latón o bronce, o alguna combinación de los mismos. Esos bujes, sin embargo, requieren lubricación regular, o fallarán. El engrasado de los bujes requiere poner el vehículo fuera de servicio y por lo tanto es caro. La grasa en sí también provoca problemas potenciales de medio ambiente. Aún con mantenimiento regular, los bujes se desgastan. El desgaste de las partes que hacen juego de los bujes no solamente conduce a fallas de los bujes, sino a reducción del control de la suspensión y del vehículo. La industria por lo tanto ha buscado desde hace mucho un sustituto aceptable sin mantenimiento para bujes de metal, como bujes de ojo de resorte, de vehículos tractocamiones. Otros bujes de metal sobre dichos vehículos, como bujes de enlace de dirección y bujes de leva en forma de S para frenos, tienen problemas similares. Muchos bujes de ojo de resorte existentes se sostienen a la estructura o chasis del vehículo tractocamión mediante barras laterales removibles. Esos bujes pueden ser instalados como una unidad removiendo una de las barras laterales. Otros, sin embargo, son instalados en ménsulas reemplazando la porción de manguito exterior entre los brazos de la ménsula (generalmente colocando el manguito en un ojo de resorte y colocando el ojo de resorte entre los brazos de la ménsula), insertando después el pasador a través de un agujero en uno de los brazos de ménsula hasta que se asienta en un agujero en el otro brazo. En algunas de tales disposiciones de dos partes, el pasador se desliza hacia el manguito; en otras, el manguito y el pasador están enroscados, y el pasador se atornilla en el manguito. Encontrar un sustituto para cualquiera de esos tipos de bujes de metal de dos partes mediante métodos conocidos es particularmente difícil. La patente anterior de E.U.A No. 4,840,395, del solicitante resolvió un problema antiguo con bujes de goma utilizados en vehículos pesados como camiones de basura, tractocamiones para construcción, y similares. En esas aplicaciones, los bujes elastoméricos permiten un movimiento cónico ligero entre las partes, amortiguamiento de golpe, permiten un desalineamiento temporal ligero bajo cargas, y proveen libertad del requerimiento de lubricación regular. La patenta anterior del solicitante resolvió el antiguo problema de falla prematura de bujes de goma utilizando un elastómero polimérico mejorado, preferiblemente un poliuretano que tiene una dureza de alguna manera más grande que la dureza nominal de la goma que reemplaza, y haciendo una parte del buje girable con respecto al elastómero mientras une el elastómero a la otra parte. Los intentos para reemplazar bujes de metal en vehículos tractocamiones con bujes de poliuretano, sin embargo, no han sido exitosos. No se han descubierto otros sustitutos aceptables para bujes de ojo de resorte de metal lubricados en vehículos tractocamiones. En algunas aplicaciones, los sellos pueden prolongar el intervalo de lubricación, pero añaden costos y complejidad y no eliminan la necesidad de lubricación. Los rodamientos de rodillo más caros han sido utilizados y extienden la vida de los bujes, pero requieren ajustes especiales y también requieren lubricación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Uno de los objetos de la presente invención es proveer un buje aceptable sin mantenimiento para utilizarse en aplicaciones de tractocamiones de trabajo pesado en donde hasta ahora solamente han sido aceptables bujes de metal lubricados. Otro objeto es proveer un buje que puede ser sustituido directamente por un buje de metal existente. Otros objetos serán evidentes a la luz de la siguiente descripción. El solicitante de la presente ha observado que los bujes de ojo de resorte de metal deben limitar de manera severa el movimiento relativo diferente a la rotación, entre el extremo de resorte y la estructura a la cual está adherido, con el fin de proveer un manejo adecuado del vehículo, y pueden permitir el movimiento cónico entre las partes de cuando mucho unos cuantos milésimos de 2.54 centímetros, o más o menos un grado. Los bujes de metal requieren libramiento entre el manguito exterior del buje y el pasador para la capa lubricante de grasa y pueden mantener este grado de alineamiento cónico solamente con dificultad cuando son nuevos y rápidamente se vuelven más flojos. El solicitante de la presente ha concluido que la causa de la falla de sus bujes de poliuretano anteriores en vehículos tractocamiones es que la vibración rápida, de alta frecuencia (típicamente 3 a 15 Hz), de amplitud baja a la cual los bujes son sometidos durante un período continuo de varias horas produce calor. El calor se acumula más rápido en bujes de poliuretano que en el metal, debido a las propiedades conductoras de calor deficientes del poliuretano, y los bujes fallan.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, establecido de manera general, se provee un buje de ojo de resorte si mantenimiento para vehículos tractocamiones que comprende un manguito exterior de metal que está montado en el ojo de resorte, un elemento interior que se extiende a través del manguito exterior y está montado al chasis del vehículo, y una interfase elastomérica entre el manguito exterior y el elemento interior, la interfase elastomérica tiene una dureza más grande que 60D, la interfase elastomérica está unida a uno del manguito exterior y el elemento interior y siendo giratoria con respecto al otro del manguito exterior y el elemento interior. El término "¡nterfase" se utiliza en la presente como se utiliza en la patente de E.U.A. No. 4,840,395 del solicitante para indicar un material que está interpuesto entre el manguito exterior y el elemento interior. El elemento interior del buje de ojo de resorte comprende preferiblemente un pasador montado en ménsulas que abarcan los extremos axiales del manguito exterior del buje. El pasador es típicamente de 2.5 a 3.81 cm de diámetro. Preferiblemente, la ¡nterfase elastomérica es un material de poliuretano. Como se utiliza en la presente, excepto como se indique de otra manera, el término "poliuretano" incluye poliuretanos, poliureas, y mezclas de los mismos. El elastómero preferiblemente tiene una dureza en la escala de 60D a 80D, una resistencia a la tensión de al menos 281.2 kg/cm2, una resistencia al desgarre (dado C) de al menos 9,375.40 kg/metro, un módulo de 100% de más de 2,500 y un alargamiento último de al menos 100%. Un alargamiento último en la escala de 100% a 300% es preferido. El material de poliuretano preferido tiene una dureza de aproximadamente 65D. Responde mucho de manera similar a un metal, manteniendo un alineamiento cónico sustancial (± 1 o) del manguito exterior y el elemento interior y regresa rápidamente a su configuración no tensada. Preferiblemente la interfase elastomérica está unida al elemento interior, más bien que al manguito exterior, como para proveer el área de rodamiento más grande y reducir la tensión y deformación del buje bajo carga. Este método también ayuda a mantener el enlace si el elastómero se encoge durante la cura. El buje mejorado proveerá una vida de servicio comparable a, o más grande que, los bujes de metal lubricados estándar, y no requiere mantenimiento. Provee excelente alineamiento y control en aplicaciones de eje delantero. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se provee un buje de reemplazo para reemplazar un buje de metal sobre metal para vehículos tractocamiones, el buje de metal sobre metal comprende un manguito exterior de metal y un elemento interior de metal a manera de telescopio en el manguito exterior, el elemento interior tiene una superficie de rodamiento exterior separada de una superficie de rodamiento interior de el manguito exterior mediante una película de grasa. El buje de reemplazo tiene un manguito exterior, un elemento interior, y una ¡nterfase elastomérica con una dureza más grande que 60D, la ¡nterfase estando unida a uno del elemento interno y el manguito exterior y siendo girable con respecto al otro del manguito exterior y el elemento interior. La interfase tiene un diámetro exterior sustancialmente igual al diámetro máximo del elemento interior del buje de metal sobre metal. Debido a que la interfase del buje mejorado es un elastómero, el ajuste entre el elastómero y el elemento de metal contra el cual gira puede ser más apretado que el ajuste entre las partes de metal correspondientes del buje de metal sobre metal que reemplaza, aunque en la modalidad preferida los diámetros en pareja del pasador y el manguito son los mismos que en sus contrapartes de metal sobre metal. De esta manera, el elastómero unido al elemento interior o pasador típicamente tiene un diámetro igual al diámetro interior del manguito exterior, y tiene una tolerancia para ser hasta 0.0127 cm más pequeño que el diámetro más pequeño dentro de la escala de tolerancia del diámetro interior del manguito exterior. En una modalidad, el manguito exterior y el elemento interior del buje de metal sobre metal están enroscados, y el buje de reemplazo incluye un elemento interior que tiene una porción con un diámetro exterior sustancialmente igual al diámetro de raíz de la rosca sobre el elemento interior del elemento interior de metal sobre metal, y el manguito exterior del buje de reemplazo tiene un diámetro interno sustancialmente igual a o de alguna manera menor que el diámetro de raíz de la rosca sobre el manguito exterior, la ¡nterfase elastomérica llenando el espacio entre el elemento interior y el manguito exterior. En otra modalidad, el elemento interior del buje de metal sobre metal se desliza axialmente hacia el manguito exterior, y el buje de reemplazo incluye un elemento interior que está recortado en su porción central para proveer un canal para la ¡nterfase elastomérica. En esta modalidad, el elastómero tiene un diámetro exterior sustancialmente igual a, o ligeramente más grande que, el diámetro exterior de la parte correspondiente del elemento interior del buje de metal sobre metal y está unido preferiblemente al elemento interior. La interfase elastomérica de la presente invención puede ser, y preferiblemente es, más delgada que la interfase de la patente anterior del solicitante No. 4,840,395, la cual es generalmente más grande de 0.9525 cm. La ¡nterfase de la presente invención es preferiblemente de menos de 12 mm (0.3") de grueso, más preferiblemente en la escala de 4-10 mm (0.1 " a 0.25") de grueso. Otros aspectos de la invención serán evidentes a la vista de la siguiente descripción y reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos, la figura 1 es una vista despiezada en perspectiva de una suspensión de resorte de muelle, de extremo delantero de un vehículo tractocamión, con bujes de ojo de resorte en los extremos del resorte de muelle, adecuado para utilizarse con la presente invención. La figura 2 es una vista en planta inferior de un buje de ojo de resorte de metal sobre metal de la técnica anterior desensamblado, para utilizarse en la suspensión de la figura 1. La figura 3 es una vista en elevación lateral, recortada parcialmente, de un buje de ojo de resorte desensamblado de la presente invención, adecuado para reemplazar el buje de la figura 2 en la suspensión de la figura 1. La figura 4 es una vista en sección transversal del buje de ojo de resorte ensamblado de la figura 3, en una posición invertida. La figura 5 es una vista en planta inferior de un buje de ojo de resorte de metal sobre metal de la técnica anterior desensamblado para utilizares en una modificación común de la suspensión de la figura 1 , el buje incluye partes enroscadas. La figura 6 es una vista en elevación lateral, recortada parcialmente, de un buje de ojo de resorte desensamblado de la presente invención, adecuado para reemplazar el buje de la figura 5 en la suspensión de la figura 1. La figura 7 es una vista en sección transversal del buje de resorte ensamblado de la figura 6. La figura 8 es una vista despiezada en perspectiva de otra suspensión de resorte de muelle de extremo delantero de un vehículo tracto camión, con bujes de ojo de resorte en los extremos del resorte de muelle, adecuado para utilizarse con la presente invención. La figura 9 es una vista en elevación lateral de un buje de ojo de resorte de metal sobre metal de la técnica anterior desensamblado para utilizarse en la suspensión de la figura 8. La figura 10 es una vista en elevación lateral, parcialmente recortada, de un buje de ojo de resorte desensamblado de la presente invención, adecuado para reemplazar el buje de la figura 9 en la suspensión de la figura 8. La figura 11 es una vista en sección transversal del buje de ojo de resorte ensamblado de la figura 10. La figura 12 es una vista despiezada en perspectiva de un freno de eje de dirección para un vehículo tracto camión, con bujes de leva en forma de S adecuado para utilizarse con la presente invención. La figura 13 es una vista en perspectiva de un buje de leva en forma de S de metal de la técnica anterior para utilizarse en el freno de eje de dirección de la figura 12. La figura 14 es una vista en sección transversal de un buje de leva en forma de S de la presente invención, adecuado para reemplazar el buje de la figura 13. La figura 15 es una vista en planta superior fragmentaria de un vehículo tracto camión para llevar tanques militares, el vehículo tiene bujes de enlace de dirección adecuados para utilizarse con la presente invención. La figura 16 es una vista en perspectiva de un enlace de dirección del portador de tanque de la figura 15. La figura 17 es una vista en sección transversal de un buje de enlace de dirección ensamblado de la figura 16 de acuerdo con la presente invención. La figura 18 es una vista en elevación de extremo del buje de la figura 17.

MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Con referencia enseguida a los dibujos, la figura 1 representa un sistema de suspensión delantero 1 para el eje de dirección de un tracto camión (clase 6, 7 u 8). El sistema ilustrativo es para un camión fabricado por Freightiiner Corporation. El sistema 1 incluye un ensamble de resorte de muelle 3 que tiene un primer ojo de resorte 5 en un extremo (delantero) y un segundo ojo de resorte 7 en el otro. El centro del ensamble 3 de resorte de muelle se mantiene al frente del eje de dirección 9 mediante un ensamble de caballete y perno en forma de U 11. El primer ojo de resorte 5 está montado a un caballete o suspensor de resorte colado 13 sobre el chasis del camión por medio de un buje de ojo de resorte 15. El buje de ojo de resorte 15 incluye un manguito exterior 17, el cual está sujeto apretadamente de manera friccional por el ojo de resorte 5, y un pasador 19, el cual está deslizado axialmente a través del manguito 17 después de que el manguito ha sido soldado por puntos o unido químicamente en el ojo de resorte 5. Los extremos del pasador de buje 19 están sostenidos en el caballete de resorte 13 mediante placas inferiores o tapas 21 , las cuales están unidas mediante pernos a la parte superior del caballete de resorte 13. Cuñas 23 colocan el ojo de resorte 5 en el caballete de resorte 13 y limitan el juego axial del ojo de resorte a lo largo del eje del buje 15. El segundo ojo de resorte 7 está montado a un segundo caballete de resorte colado 25 por medio de un grillete de resorte colado en forma de H, un segundo buje 29 y un tercer buje 31. El segundo buje 29 y el tercer buje 31 son idénticos al primer buje 15. El segundo buje 29 incluye un manguito exterior 33, que está sujetado apretadamente de manera friccional por y adherido en el ojo de resorte 7, y un pasador 35. Los grilletes 37 en las patas inferiores 39 del grillete de resorte colado 27 abrazan los extremos del segundo ojo de resorte 7, y el pasador 35 se extiende a través de los grilletes 37 y el manguito 33. Los pernos de grillete 41 se extienden a través de los agujeros transversales de los grilletes 37 y abrazan los extremos del pasador 35. Los pernos de grillete 41 también se extienden a través de depresiones transversales 43 en los extremos del pasador 35 para evitar la rotación del pasador 35 con respecto al grillete de resorte 27. El tercer buje 31 incluye un manguito exterior 45 y un pasador 47. El manguito exterior 45 del tercer buje 31 se ajusta mediante presión en un agujero 49 del segundo suspensor de resorte 25. Los grilletes 51 en las patas superiores 53 del grillete de resorte fundido en forma de H 27 abrazan los extremos del agujero 49 en el segundo suspensor de resorte 25, y el pasador 47 se extiende a través de los grilletes 51 y la cubierta 45. Los pernos de grillete se extienden a través de los agujeros transversales de los grilletes 51 y abrazan los extremos del pasador 47; los pernos de grillete también se extienden a través de depresiones transversales 57 en los extremos del pasador 47 para evitar la rotación del pasador 47 con respecto al grillete de resorte 27. El uso de bujes 15, 29 y 31 para montar los ojos de resorte 5 y 7 permiten la rotación de los ojos de resorte con respecto al chasis del camión conforme el resorte se flexiona y permite adicionalmente la rotación del grillete de resorte fundido 27 para acomodar el cambio de longitud del resorte conforme se flexiona. Es esencial para el control del camión que los bujes provean una rotación uniforme del pasador dentro del manguito del buje y que el pasador se mantenga coaxial con el manguito, sin permitir ninguna translación de su eje de más de unas cuantas milésimas de centímetro, preferiblemente menos de diez milésimas (0.00254 centímetros), ni movimiento cónico significativo, preferiblemente no más de un grado (1 °). Se verá que es posible ensamblar el primer buje 15 antes que las tapas inferiores 21 sean montadas al suspensor de resorte 13. El pasador 33 del segundo buje 29, sin embargo, debe ser insertado después de que el ojo de resorte 7 es colocado entre las patas inferiores 39 del grillete de resorte colado 27, y el pasador 47 del tercer buje 31 debe ser insertado después de que el segundo suspensor de resorte 25 es colocado entre las patas superiores 53 del grillete de resorte colado 27. Cada buje esta acuñado adecuadamente para proveer un extremo de juego adecuado del manguito de buje, y por lo tanto del extremo de resorte.

La suspensión como se ha descrito hasta hora es una suspensión convencional, bien conocida. En suspensiones conocidas actualmente, los bujes 15, 29 y 31 son bujes de metal sobre metal lubricados, como se muestra en la figura 2. El buje 61 convencional incluye un manguito de metal 63 y un pasador de metal 65, separados mediante una película de grasa. El manguito 63 es de 10.16 centímetros de largo, con un diámetro exterior de 3.81 centímetros y un diámetro interior de 3.172 ± 0.00254 cm. El pasador es de 17.46 centímetros de largo, con un diámetro exterior de 3.161 ± 0.0038 cm. Una pequeña parte aplanada sobre un lado del pasador 65 provee una reserva de lubricante. Las ¡ndentaciones transversales 69 permiten asegurar la posición giratoria del pasador 65 como se describe anteriormente. Un accesorio 68 convencional de grasa permite la lubricación periódica del buje 61. En la practica, los bujes deben ser lubricados cada 16,000 a 24,000 kilómetros. De acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente invención, el buje convencional de metal sobre metal 61 de la figura 2 está reemplazado en la suspensión de la figura 1 con el buje 71 mejorado de las figuras 3 y 4. El buje mejorado 71 incluye un manguito 73 que puede ser idéntico con el manguito convencional 63. Preferiblemente, el manguito 73 es un tubo de acero AISI 1020/1026 estirado sobre husillo con un canal exterior en sus extremos para facilitar insertarlo en un ojo de resorte o suspensor de resorte. El pasador mejorado 75 tiene forma y dimensiones idénticas con aquellos del pasador convencional 65, pero está formado de manera diferente.

El pasador 75 está fabricado de acero de prueba de tensión SAE 1144 maquinado en su centro para formar un canal 77 de diámetro reducido el cual es de 11.43 centímetros de longitud total y 2.54 centímetros de diámetro. Los extremos del canal 77 están biselados a un ángulo de 45°, haciendo la longitud del canal, en su fondo, de 10.17 centímetros. Al canal 77 está unida una capa 78 de poliuretano que tiene una dureza de al menos 60D y un alargamiento máximo de entre 100% y 300%. La unión se lleva a cabo en una manera convencional, preferiblemente utilizando Thixon® 423 (Morton International, Inc.). La capa de poliuretano 78 se funde preferiblemente sobre el pasador en un molde, utilizando un agente de liberación convencional como Synlube 1000, un agente de liberación de base de silicon de Synair Corporation, Chattanooga, Tennessee. El poliuretano es maquinado a un diámetro final igual al diámetro del pasador convencional 65. El poliuretano preferido se forma de un prepolímero cuasipoliéter basado en MDI extendido con un poliol de éter, mezcla de amina aromática curativa, como un curativo ETHACURE® de Albemarle Corporation, Baton Rouge, Louisiana, con o sin un catalizador adecuado. El catalizador cura en un período corto, con un tiempo de gel sobre el orden de veinte segundos, para formar un material tipo metal que tiene una dureza Shore de 65D. El material preferido se vende por ITWC, Inc., Malcolm, lowa, como su poliuretano E65D. El cuasíprepolímero se vende por la misma compañía bajo la designación "QZ-22" El material E65D tiene una resistencia a la tensión de ,499 kg/cm2, una resistencia al desgarre (rompimiento) de 3125 kg/metro, un modulo al 100% de aproximadamente 246 kg/cm2, un modulo al 200% de 358.5 kg/cm2 y un alargamiento final de aproximadamente 270%. Cuando los bujes que utilizan la interface de poliuretano E65D preferida fueron probados bajo carga a vibración de 3 Hz y 15 Hz, a condiciones de temperatura ambiente, se descubrió que la temperatura del material se elevó a 51.6 grados centígrados, y después permaneció a esa temperatura. En contraste, con cuando bujes similares con interfaces de poliuretano que tienen una dureza por debajo de 55D fueron probados, la temperatura del material continuó elevándose. Las pruebas preliminares de los bujes 71 bajo carga de dos mil setecientos veintiún kilos por un millón de ciclos no mostraron desgastes significantes de los bujes. Esto sugiere que los bujes durarán por arriba de 804,500 kilómetros de uso sin mantenimiento. Los bujes 71 se instalan exactamente igual que los bujes 61. Las cuñas y los pernos de grillete están instalados en la misma forma convencional. Una vez que los bujes 71 mejorados están instalados, sin embargo, no necesitan mantenimiento y se cree que tiene una vida de al menos tan larga como un buje de metal sobre metal mantenido de manera adecuada. Proveen una resistencia al desgaste excepcional y alineamiento del pasador y manguito, por lo tanto un manejo excelente del camión. Con referencia enseguida a la figura 5, se muestra un buje 81 convencional modificado el cual es con frecuencia sustituido por el buje 61 en la suspensión de la figura 1 , particularmente para utilizarse sobre la costa oeste de los Estados Unidos. Este buje modificado difiere del buje 61 en que un extremo 82 del pasador 85 está hecho más pequeño en diámetro, y en que una rosca 86 está cortada en la porción central del pasador. El manguito 83 está dado a un diámetro interior correspondientemente más pequeño, con una rosca hembra correspondiente 88 cortada en la superficie interior del manguito. En esta modificación, el tamaño de las aberturas en los grilletes de montaje es diferente sobre lados opuestos de la primera ménsula para colgar 13 y sobre lados opuestos del grillete 27 de resorte colado en forma de H. El pasador puede por lo tanto ser insertado desde una lado solamente, la abertura del grillete sobre el lado opuesto estando medida para aceptar solamente el extremo pequeño 82 del pasador 85. El enroscado sobre cada parte es de 0.31 cm de profundidad. La porción de manguito 83 del buje 81 está colocada de la misma manera que el manguito 53 del primer buje convencional 51 , pero el pasador está enroscado en el manguito, más bien que estar deslizado axialmente en el mismo. Debido a que los enroscados limitan el movimiento axial del pasador 85 en el manguito 83 cuando el pasador ha sido asegurado en los grilletes, esta disposición elimina la necesidad de cuñas. Como se muestra en las figuras 6 y 7, de acuerdo con la presente invención un buje mejorado 91 puede sustituir al buje 81. El buje 91 incluye un manguito 93 y un pasador 95. El manguito 93 es idéntico con el manguito 73. En efecto, el manguito 93 es la porción de manguito 83 del buje convencional de la figura 5, con las roscas 88 molidas a sus raíces. El pasador de metal 95 es idéntico en tamaño y forma con el pasador 85, excepto que el diámetro exterior de su porción central es igual al diámetro de la raíz de la rosca 86. Una capa de poliuretano 98 está formada del mismo material que la capa 78 de las figuras 3 y 4 y está unida al pasador de metal 95 de la misma manera que la capa 78 de las figuras 3 y 4. La capa 98 tiene una longitud de 0.31 cm más grande que el ancho de los ojos de resorte 5 y 7. Como se muestra en la figura 7, se extiende axialmente solo al extremo del manguito 93 adyacente al extremo pequeño 92 del pasador 95, y es por lo tanto más corto que la rosca 86 del pasador enroscado convencional. Esto es debido a que el buje 91 debe ser acuñado para proveer el posicionamiento axial adecuado del ojo de resorte con respecto a sus suspensores. La porción central del pasador 95 tiene un diámetro de 2.524 ± 0.0127 cm y la capa de poliuretano 98 tiene un diámetro exterior de 3.167 ± 0.00254 cm. La capa es por lo tanto de aproximadamente 0.322 cm de grueso. El poliuretano de esta modalidad es el mismo material E65D que la primera modalidad, aplicado de la misma manera. La figura 8 ilustra otro tipo de suspensión 101 de eje delantero para un tractocamión, en este caso un camión Navistar Corporation International®. La suspensión se muestra utilizando bujes de ojo de resorte convencionales de metal sobre metal. La suspensión 101 incluye un ensamble 103 de resorte de muelle que tiene un primer ojo de resorte 105 en un extremo y un segundo ojo de resorte 107 en el otro. El centro del ensamble 103 de resorte de muelle se sostiene al eje de dirección de una manera convencional. Los ojos de resorte 105 y 107 están montados a la estructura del camión mediante bujes enroscados 115, 117 y 199. El primer buje enroscado 115, que sostiene el primer extremo, delantero, del resorte 103 es similar al buje enroscado 81 de la figura 5. El segundo ojo de resorte 107 está montado a un suspensor 105 de resorte fundido por medio de dos barras laterales 127, que tienen grilletes 129 en sus extremos superior e inferior, el segundo buje 117, y el tercer buje 119. El segundo buje 117 y el tercer buje 119 difieren del buje enroscado 81 en que los extremos de sus pasadores son de diámetro más pequeño que el diámetro de sus porciones centrales enroscadas, como se muestra en más detalle en la figura 9. Por lo tanto, los pasadores deben ser enroscados en sus manguitos antes de que las barras laterales 127 sean adheridas y los pernos de grillete 131 son apretados. El manguito 133 del buje 117 está ajustado a fuerza en la misma, después soldado o adherido a, el suspensor de resorte fundido 125. El manguito 135 del tercer buje 119 se ajusta en el ojo de resorte 107 y es soldado o adherido. Los pasadores 137 y 139 del segundo y tercer bujes son después enroscados en sus manguitos respectivos, y las barras laterales 127 se ajustan en los extremos de los pasadores y pernos 131 apretados. Como se muestra en más detalle en la figura 9, el buje convencional 117 incluye un manguito enroscado interiormente 133 y un pasador enroscado exteriormente 137. Los extremos 141 del pasador 137 son más pequeños en diámetro que la porción central enroscada 143. Las roscas 143 tienen una profundidad de aproximadamente 0.63 cm. Las ¡ndentaciones transversales 145 permiten que los pernos de grillete 131 aseguren la posición giratoria del pasador 137 con respecto a las barras laterales 127. Un accesorio de grasa convencional 147 se provee en un extremo del pasador 137 para permitir lubricación periódica del buje, y un ajuste de llave convencional 149 se provee en el otro extremo. De acuerdo con otra modalidad de buje de la presente invención, el buje 115 se reemplaza con un buje como el buje 91 de las figuras 6 y 7, y los bujes 115 y 117 son reemplazados con un buje 151 como se muestra en las figuras 10 y 11. En buje 151 incluye un manguito 153 que tiene dimensiones exteriores iguales a las dimensiones del manguito 133: 10.16 cm de largo y 4.48 cm de diámetro. Para dar al manguito resistencia de compresión suficiente, el diámetro interno del manguito es 3.812 ± 0.0025 cm, de alguna manera menor que el diámetro de raíz de la rosca interna del manguito 133. El buje también incluye un pasador de metal 155 que tiene las dimensiones del pasador 137 con las roscas 143 molidas planas. El pasador de metal 155 tiene un diámetro exterior de 2.697 ± 0.0127 cm. El manguito 153 y el pasador 155 pueden ser hechos de los mismos materiales que el manguito 73 y el pasador 75 de la primera modalidad. Una capa de poliuretano 157, del mismo tipo E65D utilizado en la primera modalidad 71 , es fundida sobre, o unida a, la porción central del pasador 155, utilizando las técnicas descritas previamente. La capa de poliuretano 157 tiene la misma longitud que la cubierta 153. Tiene un diámetro exterior de 3.807 ± 0.0254 cm.

Por lo tanto se verá que la capa 157 tiene un grosor de aproximadamente 0.55 cm. El buje 151 se instala entre las barras laterales como el buje 137, pero requiere el uso de cuñas para proveer el posicionamiento axial. Una vez instalado, sin embargo, no requiere el servicio regular necesitado por el buje 137, y, igual que el buje 71 , provee resistencia a la deflexión de la concentricidad axial y al movimiento cónico que son iguales a o mejores que el buje de metal sobre metal que reemplaza. Las figuras 12-14 ilustran la aplicación de la presente invención para reemplazar los bujes de metal sobre metal para la flecha de leva en forma de S de freno de un camión pesado. Esta disposición se muestra en la figura 12, para un freno de eje de dirección Rockwell. La leva en forma de S 201 extiende las zapatas de freno 203 en respuesta a la rotación de un ajustador de falta de tirantez 205, aplicando por lo tanto los frenos. La flecha de leva 207 está soportada giratoriamente sobre el eje mediante un tubo suspensor 209 que lleva sobre su extremo cercano un primer buje 211 y un sello 213 y sobre su extremo distante un segundo buje 215 y sello 217 idéntico con el buje 211 y sello 213. Un anillo de seguro 219 y arandelas espaciadoras 221 completan el ensamble de leva en forma de S. Los bujes 211 y 215 deben permitir la rotación libre del eje de leva, tanto al aplicar los frenos bajo grandes cargas y para permitir que los frenos regresen a su posición no operativa bajo la carga ligera de un resorte 223. Esto requiere el alineamiento preciso de los bujes 211 y 215 y también la habilidad de soportar paros repetidos sin desgaste sustancial. Un buje 211 de leva en forma de S convencional se muestra en la figura 13. El buje tiene un diámetro exterior de 5.08 cm y un diámetro interior de 4.127 ± 0.005 cm. Un surco anular 225 provee una reserva para grasa, y un sello 213 impide la pérdida de grasa. De acuerdo con la presente invención, el buje 211 y el sello 213 son reemplazados por un buje mejorado 231. El buje 231 incluye un manguito de metal 233 en forma de un tubo DOM de 5.08 cm de diámetro exterior que tiene un grosor de pared de 0.1651 cm. Unida al interior del tubo 233 está una capa 235 de poliuretano E65D. La capa de poliuretano 235 tiene un diámetro interno de 4.127 ±0.005 cm, dándole un grosor de pared de aproximadamente 0.3124 cm. El manguito de buje y el revestimiento de poliuretano tienen una longitud de aproximadamente 3.175 cm. Pruebas comparativas de bujes convencionales 211 fabricados en bronce y metal en polvo respectivamente con un buje de la presente invención muestran que después de doscientos cincuenta mil ciclos, el buje de bronce se desgastó aproximadamente 0.635 cm, el buje de metal en polvo se desgastó aproximadamente 0.083 cm, y el buje de la presente invención se desgastó aproximadamente 0.0076 cm. Otra aplicación de la presente invención es en los enlaces de dirección de un vehículo pesado de ruedas múltiples para transportar un tanque M1000. Dicho vehículo es fabricado por Systems & Electronics, Inc., St. Louis, Missouri. El vehículo 301 se muestra de manera esquemática en la figura 15. El vehículo 301 tiene pares múltiples de ruedas dobles 303 unidas mediante enlaces de dirección 305 en una geometría Ackerman con respecto al par sucesivo de ruedas. Uno de los enlaces de dirección 305 se muestra en la figura 16. El enlace 305 incluye un brazo 307 montado mediante un buje 309 en un extremo a una placa triangular 311 montada de manera giratoria sobre la estructura del vehículo. El otro extremo del brazo 307 está montado mediante un buje 313 a una ménsula de tijera 315 que lleva una rueda del vehículo. Los bujes 309 y 313 son idénticos. Cada uno está montado sobre una espiga de acero de 5.08 cm de diámetro. Debido al gran peso del vehículo y su carga, los bujes 311 y 315 de los enlaces de dirección deben soportar cargas sustanciales. Originalmente los bujes fueron bujes de rodillo ahusados que fueron caros de comprar y de mantener. Se hicieron intentos para reemplazar los bujes con el buje descrito en la patente de E.U.A. No. 4,840,395 del solicitante, pero esos bujes fallaron. Ha sido descubierto ahora que los bujes 321 como se muestran en las figuras 17 y 18 proveen un rendimiento altamente satisfactorio. El buje 321 incluye un manguito 323 que tiene unido al mismo un anillo de poliuretano 325 fabricado de poliuretano E65D. El interior del manguito 321 está biselado para proveer un interajuste mecánico para el poliuretano. Una porción radialmente interna 327 del anillo de poliuretano 325 se extiende axialmente más allá del anillo aproximadamente 0.635 cm en cada dirección axial. El interior del anillo de poliuretano está biselado para permitir la fácil inserción de la espiga de 5.08 cm. En su centro, el anillo de poliuretano es de 4.98 ± 0.005 cm en diámetro. El poliuretano es por lo tanto ligeramente más pequeño que la espiga, y los bujes deben ser forzados sobre la espiga. Sin embargo, el buje provee giro suave de las ruedas y servicio confiable sin mantenimiento. Numerosas variaciones en los bujes de la presente invención, dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones, se ocurrirán a aquellos expertos en la técnica a la luz de la descripción mencionada. Simplemente a manera de ejemplo, otros poliuretanos y/o poliureas pueden ser utilizados, en tanto que tengan las características de resistencia y dureza requeridas. Otros tipos de elastómeros pueden ser utilizables, aunque no son conocidos actualmente al inventor. Los bujes de ojo de resorte y otros bujes pueden ser fabricados con el poliuretano sobre la espiga ligeramente más grande que la abertura en el manguito del buje, aunque este método requiere más esfuerzo para instalar el buje. En el buje de ojo de resorte, el poliuretano puede ser unido al manguito más bien que al pasador, aunque este método tiene varias desventajas, entre las cuales está que con el fin de intercambiar el buje mejorado por un buje de metal sobre metal convencional existente puede requerir un manguito que es demasiado delgado para soportar ser forzado en un ojo de resorte que puede no estar perfectamente medido o formado. La unión del poliuretano al manguito también significa que conforme el elastómero se cura y encoge tiende a despegarse de la superficie de metal más bien que adherirse más apretadamente al pasador, y significa además que el manguito debe ser adherido al ojo de resorte más bien que soldado debido al peligro de fundir el elastómero. Quizá de manera más importante, reduce el área de superficie sometida a tensión máxima desde la superficie relativamente grande del manguito a la superficie relativamente pequeña del pasador. Un buje enroscado puede ser fabricado de acuerdo con la presente invención cortando un canal anular en le pasador (como en la primera modalidad) para proveer soporte axial, fundiendo una capa de poliuretano sobre el pasador con un diámetro tan grande como el diámetro exterior de las roscas sobre el pasador enroscado convencional, después cortando las roscas en el poliuretano. Las roscas también pueden ser fundidas en el poliuretano. Este método puede requerir el uso de fibras de refuerzo en el poliuretano. Estas variaciones son simplemente ilustrativas.

Claims (32)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un buje adaptado para ser ajustado en el ojo de un resorte de muelle en un vehículo tractocamión, el buje comprende un manguito exterior que tiene una superficie exterior adaptada para ajustar en el ojo de resorte de muelle y un elemento interior que es telescopiado en el manguito exterior, caracterizado por una interfase elastomérica entre el manguito exterior y el elemento interior, la interfase elastomérica estando unida al elemento interior y siendo girable con respecto al manguito exterior, la interfase elastomérica tiene una dureza nominal de más de Shore 60D.

2.- El buje de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la interfase elastomérica es un poliuretano.

3.- El buje de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el elastómero es un polímero basado en MDI.

4.- El buje de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el elastómero es amina curada.

5.- El buje de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la interfase elastomérica tiene una dureza entre 60D y 80D.

6.- El buje de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el elemento interno es un pasador, la interfase elastomérica se extiende axialmente más allá de los extremos del manguito.

7.- Un buje adaptado para utilizarse en un vehículo tractocamión, el buje comprende un manguito exterior y un elemento interior telescopiado en el manguito exterior, caracterizado además por una interfase elastomérica entre el manguito exterior y el elemento interior, la interfase elastomérica estando unida a uno de los elementos interiores y el manguito exterior y siendo girable con respecto al otro de los elementos interiores y la cubierta exterior, la interfase elastomérica tiene una dureza nominal de más de Shore 60D.

8.- El buje de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el elemento interno es una flecha.

9.- El buje de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el elastómero es un poliuretano que tiene una dureza entre Shore 60d y Shore 80D, el elastómero forma la única interfase entre el manguito y el elemento interior, la interfase elastomérica limita el movimiento cónico del elemento interior con respecto al elemento exterior a no más de más o menos un grado.

10.- El buje de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el elastómero comprende un poliuretano.

11.- El buje de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el elastómero es un poliéter de base MDI.

12.- El buje de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque el elastómero es amina curada.

13.- El buje de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque la interfase elastómerica es un poliuretano que tiene una dureza entre Shore 60D y Shore 80D, el elemento interior tiene un diámetro de al menos 2.54 cm y la interfase elastómerica tiene un grosor de 0.254 a 0.762 cm, la interfase elastómerica limita el movimiento cónico del elemento interior con respecto al elemento exterior a no más de más o menos un grado.

14.- El buje de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque la interfase elastómerica se extiende axialmente más allá de al menos un extremo del manguito.

15.- El buje de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el elemento interior es un pasador de metal sólido, el pasador tiene un canal en una porción central del mismo para la interfase elastómerica, la ¡nterfase elastómerica estando unida al canal.

16.- Un método para reemplazar un buje de metal sobre metal para vehículos tractocamiones, el buje comprende un manguito exterior de metal y un elemento interior de metal telescopiado en el manguito exterior, el elemento interior tiene una superficie de rodamiento exterior separada de una superficie de rodamiento exterior del manguito exterior mediante una película de grasa, el método está caracterizado por el reemplazo del buje de mental sobre metal engrasado con un buje sin grasa que tiene un manguito exterior, un elemento interior, y una interfase de poliuretano con una dureza más grande de Shore 60D, la ¡nterfase de poliuretano estando unida a uno del manguito exterior y el elemento interior y siendo giratoria con respecto al otro del manguito exterior y del elemento interior.

17.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el elemento interior del buje de reemplazo tiene un diámetro máximo dentro de su manguito exterior el cual es más pequeño que el diámetro máximo del elemento interior del buje de mental sobre metal, el elemento interior del buje de reemplazo tiene porciones que se extienden axialmente hacia afuera desde el manguito exterior, las porciones que se extienden hacia fuera axialmente tienen dimensiones sustancialmente iguales que las dimensiones de las porciones correspondientes del buje del metal sobre metal.

18.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque el buje de metal sobre metal es enroscado, y el buje de reemplazo incluye un elemento interior que tiene un diámetro exterior sustancialmente igual al diámetro de raíz de la rosca sobre el elemento interior del elemento interior de metal sobre metal, y el manguito exterior del buje de reemplazo tiene un diámetro interior sustancialmente igual al diámetro de raíz de la rosca sobre el manguito exterior, la interfase de poliuretano llenando el espacio entre el elemento interior y el manguito exterior.

19.- Un buje de reemplazo para reemplazar un buje de metal sobre metal para vehículos tractocamiones, el buje de metal sobre metal comprende un manguito exterior de metal y un elemento interior de metal telescopiado en el manguito exterior, el elemento interior tiene una superficie de rodamiento exterior separada de una superficie de rodamiento interior del manguito exterior mediante una película de grasa, caracterizado además porque el buje de reemplazo es un buje sin grasa que comprende un manguito exterior, un elemento interior, y una interfase elastómerica entre el manguito exterior y el elemento interior, la interfase elastómerica tiene una dureza más grande que 60D, la interfase estando unida a uno del elemento interior y el manguito exterior y siendo giratoria con respecto al otro del manguito exterior y el elemento interior, la interfase tiene un diámetro exterior sustancialmente igual al diámetro máximo del elemento interior del metal del buje de metal sobre metal.

20.- El buje de reemplazo de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque el manguito exterior de metal y el elemento interior de metal del buje de metal sobre metal están enroscados, y el buje de reemplazo incluye un elemento interior que tiene una porción con un diámetro exterior sustancialmente igual al diámetro de raíz de la rosca sobre el elemento interior del elemento interior de metal sobre metal, y el manguito exterior del buje de reemplazo tiene un diámetro interior sustancialmente igual al diámetro de raíz de la rosca sobre el manguito exterior, la interfase llena el espacio entre el elemento interior y el manguito exterior.

21.- El buje de reemplazo de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque el elemento interior de metal está deslizado axialmente en el manguito exterior de metal del buje de metal sobre metal, caracterizado además porque el buje de reemplazo incluye un elemento interior que tiene una porción central con un diámetro exterior de 0.254 a 1.016 cm menos que el diámetro exterior correspondiente del elemento interior del elemento interior de metal sobre metal, y en el cual el manguito exterior del buje de reemplazo tiene un diámetro interior sustancialmente igual al diámetro interior correspondiente del manguito exterior del buje de metal sobre metal, la interfase llena el espacio entre el elemento interior y el manguito exterior.

22.- En combinación, un resorte de muelle montado en un vehículo tractocamion, el resorte de muelle comprende un parte de ojo en un extremo del mismo, y un buje que monta el resorte de muelle a un chasis del vehículo, el buje comprende un manguito exterior que tiene una superficie exterior ajustada en el ojo de resorte de muelle y un elemento interior telescopiado en el manguito exterior, caracterizado además por una interfase elastómerica entre el manguito exterior y el elemento interior, la interfase elastómerica estando unida a uno del elemento interior y el manguito exterior y siendo girable con respecto al otro del elemento interior y el manguito exterior, la interfase elastómerica tiene una dureza nominal de más de Shore 60D.

23.- La combinación de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada además porque la ¡nterfase elastómerica esta hecha de poliuretano y está unida al elemento interior.

24.- La combinación de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada además porque la interfase elastómerica tiene una dureza entre Shore 60D y Shore 80D.

25.- La combinación de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada además porque la interfase elastómerica se extiende axialmente más allá de al menos un extremo del manguito.

26.- Un método para montar un buje a una ménsula sobre un vehículo tractocamión, la ménsula comprende un primer brazo y un segundo brazo espaciado del primer brazo, cada uno del primer brazo y el segundo brazo incluyen una abertura, el buje comprende un manguito y un eje telescopiado hacia el manguito, el método está caracterizado por un paso de unir un elastómero a uno del eje o el manguito, el elastómero tiene una dureza más grande de Shore 60D, un paso de colocar el manguito de buje entre los brazos de la ménsula, y un paso de insertar el eje a través de la abertura en el primer brazo de la ménsula, a través del manguito del buje, y hacia la abertura en el segundo brazo de la ménsula, el elastómero formando un ajuste sin holgura, giratorio, con el otro del manguito y el eje.

27.- El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque el elastómero forma la única interfase entre el manguito y el eje.

28.- El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque el paso de unir el elastómero comprende unir el elastómero al eje del buje, el paso de insertar el eje comprende insertar el eje y el elastómero a través de la abertura en el primer brazo de la ménsula y a través del manguito del buje para formar un ajuste sin holgura, giratorio, con el manguito.

29.- El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque el eje es un pasador, el método incluye un paso adicional de asegurar el pasador a la ménsula.

30.- El método de conformidad con la reivindicación 29 que incluye un paso de montar el manguito del buje a un componente de suspensión antes de colocar el manguito entre los brazos de la ménsula.

31.- El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque el componente es un ojo de un resorte de muelle, el eje siendo un pasador.

32.- El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque el eje está adherido a una leva en forma de S de un freno.