MXPA00005293A - Receptaculo de pivote reciproco para direccion automotriz. - Google Patents

Abstract

Se describe en la presente invencion un receptaculo de pivote que incorpora un componente de flecha de pasador que tiene una porcion de cabezal parcialmente esferica dispuesta dentro de una cavidad de alojamiento, y una extension de perno axial que se extiende hacia arriba dentro de la cavidad del mismo; la porcion de cabezal esferica parcialmente se asienta contra una superficie de cojinete parcialmente esferica dispuesta dentro de la cavidad de alojamiento, y la extension del perno axial esta incluida dentro de un amortiguador flexible, durante el uso, las cargas laterales y axiales impartidas sobre la flecha del pasador se transforman en fuerzas de componente radial y axial en las superficies del cojinete; los componentes de fuerza radial se distribuyen hacia las paredes interiores de la cavidad de alojamiento, mientras los componentes de fuerza axial se transfieren axialmente a traves del amortiguador flexible hacia los componentes, o ninguno, de fuerza lateral se transfieren hacia el amortiguador flexible desde las cargas laterales impartidas sobre la flecha del pasador, de esta manera reduciendo el desgaste de los componentes del receptaculo de pivote y extendiendo la vida util del mismo.

Description

RECEPTACULO DE PIVOTE RECIPROCO PARA DIRECCION AUTOMOTRIZ REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/138,100 presentada el 27 de mayo de 1999, de la cual se reclama prioridad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Esta invención se refiere al diseño de receptáculos movibles, por ejemplo, juntas de rótula, como las que se usan en los sistemas de dirección y suspensión de automóviles, y en particular, a un receptáculo movible configurado con una superficie de cojinete esférica o esférica en parte, y un pasador de perno proyectante contenido dentro de un cojinete recíproco elastomérico o con centro de resorte. El receptáculo movible de la presente invención además está configurado para que tenga una duración incrementada bajo condiciones de carga pesada y desalineación, y para ser ensamblado utilizando técnicas convencionales. Aunque la presente invención está descrita en detalle con respecto a aplicaciones automotrices, los expertos en la técnica reconocerán la gran capacidad de aplicaciones de la invención.

Las juntas de rótula convencionales, y otros receptáculos móviles se utilizan, por ejemplo, en aplicaciones automotrices de dirección y suspensión. Los receptáculos comprenden un alojamiento que tiene una superficie interna cilindrica circular, un pasador de rótula con un cabezal de rótula esférico en parte contenido dentro del alojamiento, y un elemento de cojinete de resina sintética o de arcilla concrecionada que soporta el cabezal de rótula dentro del alojamiento. Estos componentes comúnmente se instalan dentro del alojamiento a través de una abertura posterior, con el pasador de rótula extendiéndose hacia afuera a través de una abertura anterior dispuesta axialmente de un diámetro menor que el del cabezal de rótula. De manera tradicional, la abertura posterior se cierra mediante una placa de cubierta, hilada, moldeada por centrifugación, forjada o soldada en su lugar. Una vez que se asegura en su lugar, la placa de la cubierta se presiona sobre el elemento de cojinete ya sea directa o indirectamente a través de un componente intermediario de hule flexible. En la técnica anterior se muestran diversos diseños de junta de rótula que incorporan un perno proyectante desde la superficie superior del pasador de rótula. Estos diseños tienen la intención de limitar el movimiento angular del pasador con relación al alojamiento en el que está contenido. La patente de E.U.A. No. 3,790,195 expedida a Edward J.

Herbenar el 5 de febrero de 1974, describe una junta de receptáculo de carga previa para una unión de dirección automotriz. La junta de receptáculo de la patente ? 95 principalmente es para un movimiento de rotación con un pasador proyectante desde un alojamiento de cavidad interna y que cuneta con una sección protuberante esférica en parte recibida en el alojamiento y asentada en un asiento de cara esférica adyacente al punto proyectante del pasador desde el alojamiento. Adicionalmente, el pasador incluye una extensión axial más allá de la esfera media dentro del alojamiento que se recibe en un cojinete con un elemento flexible colocado entre la pared de la cavidad el forro. El extremo opuesto de la cavidad del alojamiento desde el punto proyectante está cerrado con una tapa que aplica una carga previa al extremo axial del pasador dentro de la cavidad y hacia el elemento flexible. Como puede observarse en la figura 1 de la patente ?95, todas las cargas axiales sobre el pasador se transfieren directamente a través del mismo pasador hacia la tapa que cierra el alojamiento, o a través del forro y elemento flexible hacia la tapa. La patente de E.U.A. No. 3,945,737 expedida el 23 de marzo de 1976, también a Edward J. Herbenar, describe una modificación de la junta de receptáculos que se muestra en la patente ? 95. La junta de pivote de la patente '737 provee un alojamiento con un cojinete de asentamiento esférico en parte en un extremo del mismo, y una tapa de cierre ranurada asegurada en el otro extremo del mismo, y un pasador que tiene un vástago que se proyecta libremente dentro del alojamiento con un cabezal que puede inclinarse sobre el asiento. El pasador además incluye un perno ahusado dependiente del cabezal y cimentando directamente en la placa de cierre junto con un forro de hule dividido axialmente rodeando al perno y asentado de manera forzada en el alojamiento. Un elemento compensador de uso entre la placa de cierre y el forro impulsa el manguito hacia el cabezal del pasador, y un anillo que rodea el hueco de la placa de cierre limita la inclinación del pasador en el cojinete de asentamiento. En este diseño, las cargas de compresión del pasador y las cargas de escuadración del pasador se toman en el mismo elemento, es decir, el forro flexible dividido axialmente con un agujero ahusado. De esta manera, el diseño inhibe la libertad en la selección de una carga previa axial independientemente de las consideraciones de escuadración y viceversa. La patente de E.U.A. No. 5,597,258 expedida a Kincaid et al, el 28 de enero de 1997, describe una junta de pivote de carga previa con un pasador con capacidad de rotación y escuadración. La junta de pivote de carga previa está diseñada de tal manera que los componentes internos diferentes transfieren las cargas laterales, cargas de compresión axial, y cargas de escuadración respectivas experimentadas por el pasador. Específicamente, como se observa en la figura 1 de la patente '258, el pasador incorpora una porción hemi-esférica para transferir cargas laterales hacia un cojinete de asentamiento fijo dentro del alojamiento del pasador, una punta convexa concéntrica para transferir directamente cargas compresivas (axiales) hacia un cojinete de asentamiento de resorte desviado, y una extensión cilindrica entre la porción hemi-esférica y la punta convexa para transferir radialmente las cargas de escuadración hacia un anillo de metal cilindrico endurecido de un forro de material compuesto flexible.

Cada uno de estos receptáculos de pivote de la técnica anterior incluye componentes recíprocos formados de un material elástico, como hule, poliuretano y similares, que rodea una porción de perno proyectante del pasador y que transfiere alguna forma de carga desde el pasador hacia el alojamiento. De esta manera, es de gran utilidad desarrollar una junta de pivote de carga previa en donde un solo componente recíproco transfiera las cargas axiales y de escuadración hacia las paredes del alojamiento endurecidas o hacia los componentes de cierre de extremo, limitando el movimiento del pasador, pero que no transporta cargas laterales, reduciendo el desgaste de los componentes del receptáculo de pivote y extendiendo la vida útil del mismo, y que provee libertad en la selección de la carga previa axial independientemente de las consideraciones de escuadración del pasador.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Entre diversos objetivos y ventajas de la presente invención se encuentran: La provisión de un receptáculo de pivote que emplea una superficie de cojinete baja parcialmente esférica para asentar un pasador que tiene una extensión axial dentro de una cavidad de alojamiento, y además emplea un componente flexible para rodear la extensión axial y transferir los componentes de carga axial desde las superficies de cojinete hacia los componentes del cierre de extremo; La provisión del receptáculo de pivote mencionado anteriormente, en donde el componente flexible experimenta muy poca o ninguna fuerza radial directa cuando se imparten fuerzas laterales al pasador; La provisión del receptáculo de pivote mencionado anteriormente, en donde el pasador incluye una porción parcialmente esférica configurada para asentarse en la superficie de cojinete baja parcialmente esférico; La provisión del receptáculo de pivote mencionado anteriormente, en donde la superficie de cojinete baja esférica parcialmente transfiere cargas laterales radial y axialmente desde la porción del pasador parcialmente esférica hacia el alojamiento; La provisión del receptáculo de pivote mencionado anteriormente, en donde un componente de carga previa transfiere cargas axiales de la porción del pasador axialmente hacia el componente flexible que rodea la extensión axial del pasador; La provisión del receptáculo de pivote mencionado anteriormente, en donde el componente flexible que rodea la extensión axial del pasador se extiende desde los componentes de cierre de extremo hacia una superficie superior del componente de carga previa; La provisión del receptáculo de pivote mencionado anteriormente, en donde un componente de carga previa está interpuesto entre el componente flexible y la superficie superior de la porción del pasador parcialmente esférica; La provisión del receptáculo de pivote mencionado anteriormente, en donde el componente flexible actúa solo para proveer una carga previa axial entre un cojinete superior esférico y el cojinete inferior parcialmente esférico, así como proveer resistencia al desplazamiento angular del elemento del pasador; y La provisión del receptáculo de pivote mencionado anteriormente, en donde la configuración del componente flexible permite el ensamble del receptáculo de pivote utilizando métodos convencionales. Brevemente, un receptáculo de pivote de la presente invención incorpora un componente de flecha de pasador que tiene una porción de cabezal esférica en parte dispuesta dentro de una cavidad de alojamiento, y la extensión de perno axial que se extiende hacia arriba dentro de la cavidad del alojamiento. La porción del cabezal esférica en parte está asentada en una superficie de cojinete baja esférica parcial dispuesta dentro de la cavidad de alojamiento, y la extensión de perno axial está incluida dentro de un amortiguador flexible. Durante el uso, las cargas laterales o axiales impartidas sobre la flecha del pasador se transforman en fuerzas de componente radial y axial en la superficie del cojinete. Los componentes de fuerza radial se transfieren principalmente a las paredes interiores de la cavidad de alojamiento, mientras los componentes de fuerza axial se transfieren axialmente a través del amortiguador flexible hacia los componentes de cierre de extremo asegurados al alojamiento. Pocos, o ninguno, de los componentes de fuerza radial se transfieren hacia el amortiguador flexible desde las cargas laterales o axiales impartidas sobre la flecha del pasador, reduciendo el desgaste sobre los componentes del receptáculo de pivote y extendiendo la vida útil del mismo. Los objetivos, características y ventajas anteriores y otros de la invención, así como las modalidades que se prefieren actualmente de la misma serán más evidentes a partir de la lectura de la siguiente descripción junto con los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS En los dibujos anexos que forman parte de la descripción detallada: La figura 1 es una vista en sección de una modalidad de un receptáculo de pivote de carga previa de la presente invención, que ilustra un elemento flexible amortiguador elastomérico; La figura 2 es una vista en sección de una modalidad alternativa del receptáculo de pivote de carga previa de la presente invención, que ilustra un elemento flexible amortiguador elastomérico y una configuración de carga previa de arandela Belleville; La figura 3 es una vista en sección de una modalidad alternativa del receptáculo de pivote de carga previa de la presente invención, que ilustra un elemento cónico de resorte flexible; La figura 4 es una vista en sección de una modalidad alternativa del receptáculo de pivote de carga previa de la presente invención, que ilustra un elemento de resorte de acero flexible y una configuración de carga previa de arandela Belleville; La figura 5 es una vista en sección de una modalidad alternativa del receptáculo de pivote de carga previa de la presente invención, que ilustra un elemento flexible de cojinete reciproco elastomérico; La figura 6 es una vista con las partes separadas en perspectiva del receptáculo de pivote de carga previa de la figura 5; La figura 7 es una vista en sección de una modalidad alternativa del receptáculo de pivote de carga previa de la presente invención, que ilustra un elemento flexible de cojinete recíproco elastomérico y un manguito deslizante. La figura 8A es una vista en sección de una modalidad alternativa del receptáculo de pivote de carga previa de la presente invención, que ilustra una bobina rizada de resorte de acero como un elemento flexible de cojinete recíproco; La figura 8B es una vista en sección transversal superior-inferior de la modalidad alternativa del receptáculo de pivote de carga previa de la figura 8A, que ilustra la disposición de la bobina rizada del resorte de acero; La figura 9 es una vista en sección de una segunda modalidad del receptáculo de pivote de carga previa de la presente invención, que ¡lustra un elemento flexible amortiguador elastomérico; y La figura 10 es una vista en perspectiva con las partes separadas del receptáculo de pivote de carga previa de la figura 9. Los números de referencia correspondientes indican las partes correspondientes en las diversas figuras de los dibujos.

DESCRIPCION DE LA MODALIDAD QUE SE PREFIERE La siguiente descripción detallada ilustra la invención a manera de ejemplo y no a manera de limitación. La descripción claramente permite que un experto en la técnica realice y use la invención, describe diversas modalidades, adaptaciones, variaciones, alternativas y usos de la invención, incluyendo lo que actualmente se contempla como la modalidad que se prefiere de la presente invención. Con referencia a la figura 1 , se muestra una primera modalidad de la junta de pivote de la presente invención con el número 10. La junta de pivote incluye un alojamiento 12, dentro del cual se incluyen los diversos componentes internos de la junta de pivote. El alojamiento 12 es generalmente cilindrico, con un agujero central 14 de un radio no uniforme que tiene una abertura posterior 16 y una abertura anterior 18. El radio del agujero central 14 disminuye para definir una porción de diámetro reducida 20 en la base del alojamiento, adyacente a la abertura anterior 18. Una ranura circunferencial 22 se forma en el agujero 14, adyacente a la abertura posterior 16. La superficie exterior 26 del alojamiento 12 puede seguir el contorno general del agujero central 14. En la modalidad que se ilustra, la superficie 26 tiene una proyección expandida 28 formada en la misma. La proyección 28 se utiliza para unir la junta de pivote 10 a otros componentes (no se muestran). Como puede apreciarse, la proyección 28 también puede adaptarse para otras clases específicas de instalaciones que emplea roscas u otros conectores (no se muestran). En la junta de rótula de ensamble 10, un cojinete inferior 30 con el tamaño para ajustarse dentro del agujero central 14 está asentado dentro del alojamiento 12. El cojinete inferior 30 incluye un agujero central 32 axialmente alineado con un eje vertical VA del alojamiento, y una superficie externa 34 del cojinete 30 está diseñada para que corresponda a la superficie 20 del alojamiento 12. La superficie interna 35 del cojinete inferior 30 está formada en una forma parcialmente esférica para recibir un pasador 36 y puede incluir uno o más almenaciones o aberturas 37 para facilitar la expansión y contracción. El pasador 36 tiene un cuerpo generalmente cilindrico 38 y una porción de rótula o cabezal alargada esférica 40. Para ensamblar la junta de pivote, el extremo inferior del cuerpo cilindrico 38 pasa a través de los agujeros centrales 32 y 14, de tal manera que la superficie inferior esférica en parte 42 de la porción del cabezal 40 descansa sobre una superficie interna esférica en parte 35 del cojinete inferior 30 ajustado dentro del alojamiento 12. El cuerpo 38 puede incluir una porción superior de diámetro uniforme 50 adyacente a la porción del cabezal 40, una porción central ahusada 52 y una porción inferior 54 de un diámetro uniforme angosto. Un paso 55 a través de la porción inferior 54 permite la conexión de componentes adicionales (no se muestra) al mismo. La porción superior 50 tiene el tamaño para ajustarse dentro del agujero central 32 del cojinete 30, con la porción central 52 y la porción inferior 54 que se extiende a través de la abertura anterior 18, externamente del alojamiento 12. Se observará que existe un espacio G de anchura predeterminada entre la abertura anterior 18 y la porción superior 50. Este espacio G o separación permite el movimiento cónico y de rotación de la porción del cabezal 40 con respecto al alojamiento 12 con una escala limitada predeterminada de movimiento. La porción del cabezal 40 del pasador 36 adicionalmente incluye una superficie superior esférica en parte 56 que tiene sustancialmente las mismas dimensiones radiales que la superficie inferior esférica en parte 42. Cuando se ensambla, la superficie superior esférica en parte 56 y la superficie inferior esférica en parte 42 definen una unidad de cojinete generalmente esférica dentro del alojamiento 12 que permite el movimiento cónico mencionado del pasador 36. La proyección axialmente hacia arriba desde la superficie superior esférica en parte 56 del pasador 36 es una extensión cilindrica axial o una porción de perno 58 coaxial con el pasador 36 y que tiene un diámetro aproximadamente equivalente al de la porción superior 50 del pasador 36. La longitud de la porción del perno 58 se elige de tal manera que la cara 60 de la porción del perno esté dispuesta por debajo de la ranura circunferencial 22 del alojamiento 12. Los expertos en la técnica fácilmente reconocerán que diversas configuraciones de tamaño para el pasador 36, la porción del cabezal 40, y la porción del perno 58 son posibles, y dependerán de la aplicación particular para la cual se utilice la junta de pivote. Una vez que la superficie inferior esférica en parte 42 de la porción de rótula 40 se asienta contra la superficie interna 35 del cojinete inferior 30, un cojinete superior 62 que tiene una superficie externa 63 con un tamaño para ajustarse dentro del agujero central 14 y una superficie de cojinete interna esférica en parte 64 que se conforma a la superficie superior esférica en parte 56 de la porción del cabezal 40 está asentada dentro del alojamiento 12, contra la superficie superior esférica en parte 56. El cojinete superior 62 puede incluir algunas porciones resecadas 65 y hendiduras 66 para la lubricación y para permitir la contracción y expansión dentro del agujero central 14, de tal manera que se ajuste estrechamente a la superficie 56. En la modalidad que se muestra en la figura 1 , un amortiguador elastomérico con forma 68 que tiene un agujero central 70 con un tamaño para ajustarse alrededor de la porción del perno 58 del pasador 36 se asienta en una cara superior 72 del cojinete superior 62. El amortiguador elastomérico 68 puede aislarse de la porción del perno mediante un manguito de acero (no se muestra). El diámetro externo del amortiguador elastomérico 68 tiene un tamaño para ajustarse dentro del agujero central 14, haciendo contacto con el alojamiento 12 y para extenderse ligeramente sobre la ranura circunferencial 22. Para incluir los componentes instalados dentro del alojamiento, y aplicar una presión de carga previa predeterminada al cojinete superior 62 y al cojinete inferior 30, una tapa de cierre de extremo 74 se instala dentro de la ranura circunferencial 22 para cerrar la abertura posterior 16, comprimiendo parcialmente el amortiguador elastomérico 68. La tapa de cierre de extremo 74 puede estar retenida dentro de la ranura circunferencial 22 mediante cualquier medio convencional como soldadura, moldeado o forjado del alojamiento 12 y puede contener un ajuste de grasa dispuesto axialmente 75. La compresión del amortiguador elastomérico 68 provee una fuerza de carga previa flexible hacia abajo desde la tapa de cierre de extremo 74 y sobre la cara superior 72 del cojinete superior 62. El cojinete superior 62 transfiere una porción de fuerza de carga previa sobre la porción del cabezal 40 del pasador 40 el que, en su momento, transfiere la fuerza axialmente hacia el cojinete inferior 30 y hacia el alojamiento 12. Esta fuerza de carga previa toma cualquier inclinación dimensional en la manera en que la rótula 40 se encastre a los cojinetes 30 y 62. En esta configuración, cuando se aplica una fuerza lateral a las porciones del pasador 36 que se proyecta desde el alojamiento 12, la fuerza se transfiere radialmente dentro del cojinete inferior 30 y el cojinete superior 62. Debido a la curvatura esférica en parte de las superficies internas de estos cojinetes, y la configuración parcialmente esférica del cabezal o la porción de rótula 40 del pasador 36, una porción de la fuerza transferida radialmente se dirige hacia afuera hacia el alojamiento 12, y una porción de la fuerza se dirige axialmente hacia arriba a través del cojinete 62 y axialmente hacia abajo a través del cojinete 30. La fuerza hacia abajo axialmente se recibe en las porciones inferiores del alojamiento 12 contra las cuales el cojinete 30 está asentado. El cojinete superior 62 no está restringido contra el movimiento hacia arriba axial por ninguna porción del alojamiento 12. Por esto, si no se impide, el cojinete superior 62 se moverá axialmente hacia arriba en respuesta a una fuerza lateral sobre el pasador 36. Sin embargo, el amortiguador elastomérico 68 se interpone entre la tapa de cierre de extremo 74 y la cara superior 72 del cojinete superior 62. De esta manera, el componente de la fuerza lateral sobre el pasador 36, que está dirigido radialmente hacia arriba a través del cojinete superior 62 se transfiere a través del amortiguador elastomérico 68 hacia la tapa del cierre de extremo 74 y el alojamiento 12. En el caso de aplicar una carga directa axial al pasador 36, ésta se transferirá de manera similar a través del cojinete superior 62 hacia el alojamiento 12 y hacia el amortiguador elastomérico 68 y la tapa de cierre de extremo 74. Unicamente cuando se apliquen cargas de escuadración al pasador 36, dando como resultado un movimiento de mecedora de la porción del cabezal 40 cerca del punto de pivote central ocasionará que el amortiguador elastomérico 68 experimente fuerzas radiales transmitidas a través de la porción del perno 58. Aislando el amortiguador elastomérico 68 de las fuerzas radiales ocasionadas por las cargas axiales y laterales sobre el pasador 36, se reduce el desgaste del amortiguador 68. En una primera modalidad alternativa de la junta de pivote de la presente invención, que se muestra en la figura 2, una arandela Belleville 76 se interpone entre el amortiguador elastomérico 68 y la cara superior 72 del cojinete superior 62. Antes del cierre del agujero central 14 por la tapa de cierre de extremo 74, la arandela Belleville 76 se encuentra en una configuración ligeramente cónica. La fuerza de compresión de carga previa aplicada a través del amortiguador elastomérico 68 por la tapa de cierre de extremo 74 cuando se asienta dentro de la ranura circunferencial 22 para cerrar la abertura posterior 16 deforma la arandela Belleville a una configuración sustancialmente plana, incrementando la cantidad de fuerza de carga previa aplicada a los componentes dentro del alojamiento 12. Con referencia a la figura 3, una segunda configuración alternativa de la junta de pivote de la presente invención se muestra, en donde el amortiguador elastomérico 68 se reemplaza por un resorte cónico de compresión 168. El resorte cónico de compresión 168 está devanado de tal manera que la porción inferior del resorte 168 asentado sobre la cara superior 72 de cojinete superior 68 esta dispuesto alejado de la proyección del perno 58, y asentado dentro del canal ranurado o ranura (no se muestra) para evitar el movimiento radial. De manera alternativa, la porción inferior del resorte 168 que hace contacto con la cara superior 72 puede estar devanada de tal manera que haga contacto adicional con el alojamiento 12. De manera inversa la porción superior del resorte cónico de compresión 168 está devanada en un diámetro menor, para que haga contacto simultáneamente con la tapa de cierre de extremo 74 y la cara adyacente 60 de la porción del perno 58. Durante la instalación, cuando se incluye un resorte cónico de compresión 168 entre la tapa de cierre de extremo 74 y la cara superior 72 del cojinete superior 62, se comprime para proveer una fuerza de carga previa sobre el cojinete superior 72, el cojinete inferior 30, y el pasador 36. Como con el amortiguador elastomérico 68, el resorte cónico de compresión está configurado para transferir las cargas axiales resultantes de las fuerzas axiales o laterales sobre el pasador 36 hacia arriba hacia la tapa de cierre de extremo 74 desde el cojinete superior 62. La porción superior del resorte 168 en contacto con la porción del perno 58 del pasador 36 resiste las fuerzas radiales que resultan de cualquier fuerza de escuadración sobre el pasador 36. Los expertos en la técnica reconocerán que una variedad de resortes cónicos de compresión pueden emplearse dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, el número de bobinas en el resorte, el espesor de las bobinas, y la fuerza de expansión del resorte pueden variar dependiendo de la aplicación particular para la cual se ha diseñado la junta de pivote 10. De manera alternativa, la forma de resorte de compresión 168 puede ser como un reloj de arena, de tal manera que la porción estrecha del resorte de compresión 168 haga contacto con la superficie de la porción de perno 58 aproximadamente a la mitad entre la porción del cabezal 40 y la cara 60, mientras las bobinas superiores del resorte de compresión 168 están en contacto con el agujero interno 14 del alojamiento 12 y la tapa de cierre de extremo 74, adyacente a la ranura circunferencial 22. Tal configuración de reloj de arena puede estar compuesta por un par de resortes cónicos, colocados cerca de la porción de perno 40 con un resorte invertido con relación al otro. Con referencia a la figura 4, se muestra una tercera modalidad alternativa de la junta de pivote de la presente invención, en donde el resorte cónico de compresión 168 se reemplaza con un tubo acampanado 268 formado de resorte de acero. El tubo acampanado 268 está formado con una porción cilindrica superior 270 que tiene un diámetro con el tamaño para que haga contacto con la superficie de la porción de perno 58 adyacente a la tapa de cierre de extremo 74. Una brida circunferencial 272 se extiende radialmente hacia fuera desde la porción 270 para asentarse sobre la superficie de la tapa de cierre de extremo 74. La porción baja 274 o el tubo acampanado 268 se coloca hacia afuera en una manera que incrementa radialmente para asentarse en el alojamiento 12. En un estado relajado, antes de la instalación de la tapa de cierre de extremo 74 en la ranura circunferencial 22, el tubo acampanado 268 tiene una longitud total ligeramente mayor que la distancia entre la superficie superior 72 del cojinete superior 62 y una ranura circunferencial 22. Al asentar la tapa de cierre de extremo 74 en la ranura circunferencial 22 se comprime el tubo acampanado 268 en la superficie superior 72 del cojinete superior 62, ocasionando que la porción inferior 274 se doble y ejerza una fuerza de carga previa sobre la superficie superior 62, el cojinete inferior 30, y el pasador 36. Para incrementar adicionalmente la fuerza de carga previa y para proveer una distribución uniforme de las fuerzas axiales entre la cara superior 72 del cojinete superior 62 y el tubo acampanado 268, puede interponerse una arandela Belleville 276 entre la porción inferior 274 y la cara superior 72. Las cargas de fuerza previa ejercidas sobre la instalación de la tapa de cierre de extremo 74 en la ranura circunferencial 22 adicionalmente da como resultado la deformación de la arandela Belleville 276. Como con el amortiguador elastomérico 68, el tubo acampanado 268 está configurado para transferir cargas axiales que resultan de las fuerzas axiales o laterales sobre el pasador 36 hacia arriba hacia la tapa de cierre de extremo 74 desde el cojinete superior 62. La porción superior 270 del tubo acampanado 268 en contacto con la porción del perno 58 del pasador 36 resiste las fuerzas radiales que resultan de cualquier fuerza de escuadración sobre el pasador 36. Los expertos en la técnica reconocerán que una variedad de tubos 268 pueden emplearse dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, el espesor del tubo, y la fuerza de expansión del material pueden variar dependiendo de la aplicación particular para el cual está diseñada la junta de pivote. De manera alternativa, la forma del tubo acampanado 268 puede ser como la de un reloj de arena, de tal manera que una porción estrecha (no se muestra) del tubo acampanado 268 haga contacto con la superficie de la porción del perno 58 aproximadamente a la mitad entre la porción del cabezal 40 y la cara 60, mientras la porción superior hace contacto con el alojamiento 12 y la tapa de cierre de extremo 74, adyacente a la ranura circunferencial 22. Con referencia a las figuras 5 y 6, se ¡lustra una cuarta modalidad alternativa de la junta de pivote de la presente invención, en donde el amortiguador elastomérico 68 está reemplazado con un cojinete recíproco elastomérico 368. El cojinete recíproco elastomérico 368 está compuesto de un anillo de metal externo 370 en contacto con el alojamiento 12, un manguito de cojinete interno 372 con un tamaño que se ajusta alrededor de la porción del perno 58 y un anillo intermedio 374 del material elastomérico dispuesto entre el anillo externo 370 y el manguito 372. Asentado entre el cojinete recíproco elastomérico 368 y la cara superior 72 del cojinete superior 62 se encuentra una arandela Belleville 378 y un anillo de extensión 380. Durante la instalación, la arandela Belleville 378 se asienta en la cara superior 72 del cojinete superior 62. A continuación, el anillo de extensión 380 se coloca sobre la arandela Belleville 378, y el cojinete recíproco elastomérico 378 se asienta en el mismo. Finalmente, una tapa de cierre de extremo 74 se instala dentro de la ranura circunferencial 22. La instalación de la tapa de cierre de extremo 74 deforma la arandela Belleville 378 y divide las porciones del anillo de extensión 380, de tal manera que la arandela Belleville ejerce una fuerza de carga previa sobre el cojinete superior 62, el pasador 36, y el cojinete inferior 30. Como con el amortiguador elastomérico 68, el cojinete recíproco elastomérico 368 está configurado para transferir cargas sustanciales que resultan de fuerzas axiales o laterales sobre el pasador 36 hacia arriba hacia la tapa de cierre de extremo 74 desde el cojinete superior 62. Estas cargas axiales se transfieren desde el cojinete superior 62 a través de la arandela Belleville 378 y el anillo de extensión 380 comprimido hacia el anillo de metal externo 370 del cojinete elastomérico y hacia la tapa de cierre de extremo 74. El manguito de cojinete interno 372 en contacto con la porción de perno 58 del pasador 36 y el anillo intermedio elastomérico 374 resiste cualesquiera fuerzas radiales resultantes de las fuerzas de escuadración sobre el pasador 36. Los expertos en la técnica reconocerán que una variedad de materiales pueden utilizarse para formar el cojinete elastomérico 378 dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, el espesor del anillo externo 370 y el manguito interno 372 puede variar dependiendo de la aplicación particular para la cual se diseñó la junta de pivote 10. De manera alternativa, el manguito interno 372 puede eliminarse, y las propiedades del anillo intermedio elastomérico 374 variar para absorber las fuerzas radiales directamente desde la porción del perno 58. Con referencia a la figura 7, se muestra una quinta modalidad alternativa de la presente invención de la junta de pivote, en donde el cojinete inferior 30 está reemplazado con un manguito deslizante 400. Aunque se muestre en el contexto de la modalidad de la figura 6, el manguito deslizante 400 que se ilustra en la figura 7 un experto en la técnica de las juntas de pivote fácilmente comprenderá que el diseño será útil con cada modalidad descrita en el presente documento. Al utilizar el manguito deslizante 400 en lugar del cojinete inferior 30 se permite que el punto de giro del pasador 36n se asiente en el alojamiento 12, de tal manera que puede utilizarse un receptáculo de perfil más bajo. Las figuras de la 8A a la 10 ilustran modalidades alternativas de la presente invención de la junta de pivote en donde el cojinete superior 62 y la superficie superior esférica en parte 56 se han eliminado, y la extensión axial cilindrica o la porción del perno 58 está alargado. En lugar de la superficie superior esférica en parte 58, una superficie superior radial plana 402 directamente recibe la arandela Belleville 378 y una primera arandela plana 380. Con referencia específicamente las figuras 8A y 8B, se muestra una sexta modalidad alternativa de la presente invención de la junta de pivote, en donde el amortiguador elastomérico 68 se reemplaza con un elemento flexible que comprende un cojinete de bobina corrugada o rizada 410 formada de lámina de acero. El cojinete recíproco de bobina 410 incluye algunos picos 412 y valles 414 orientados radialmente, y está devanada en espiral cerca del pasador axial 58 de tal manera que cada pico 412 sobre una primera porción del cojinete recíproco de bobina devanada en espiral 410 está radialmente alineado, y en contacto, un valle 414 sobre una segunda porción del cojinete de bobina devanada en espiral 410. Los expertos en la técnica conocerán que son posibles devanados alternativos del cojinete recíproco de bobina 410, y puede incluir el uso de dos o más anillos concéntricos (no se muestran) de los cojinetes recíprocos de bobina rizada dispuestos de tal manera que los picos 412 sobre un primer anillo están alineados radialmente y en contacto con, un valle 414 sobre un segundo anillo. Asentado entre el cojinete recíproco de bobina rizada 410 y la superficie radial plana 402 se encuentra la arandela Belleville 378 y la primera arandela plana 380. Durante la instalación, la arandela Belleville 378 se asienta en la superficie plana radial 402. A continuación, la primera arandela plana 380 se coloca sobre la arandela Belleville 378, y el cojinete recíproco de bobina rizada 410 asentado a manera de borde sobre la superficie superior de la primera arandela plana 380. Una segunda arandela plana 415 se coloca sobre el borde superior del cojinete recíproco de bobina rizada 410, y un anillo de extensión 416 se asienta en el mismo. Finalmente, una tapa de cierre de extremo 74 se instala dentro de la ranura circunferencial 22. La instalación de la tapa de cierre de extremo 74 deforma la arandela Belleville 378 y las porciones del anillo de extensión 416, de tal manera que la arandela Belleville 378 ejerce una fuerza de carga previa sobre la superficie plana radial 402, pasador 36, y cojinete inferior 30. También se muestra en la figura 8 a una cubierta de polvo 420 asegurada a la porción inferior del alojamiento, rodeando el pasador 36. La cubierta de polvo 420 puede estar construida de cualquier material flexible para proveer un encerramiento protector al pasador 36 y porción baja del alojamiento. Como con el amortiguador elastomérico 68, el cojinete recíproco de bobina rizada 410 está configurado para transferir las fuerzas axiales resultantes de las fuerzas axiales o laterales sobre el pasador 36 hacia arriba hacia la tapa de cierre de extremo 74 desde el cojinete superior 62. Estas cargas axiales se transfieren desde la superficie radial plana 406 a través de la arandela Belleville 378 y la primera arandela plana 380 hacia el cojinete recíproco de bobina rizada 410 y hacia arriba hacia la tapa de cierre de extremo 74 a través de la segunda arandela plana 415 y el anillo de extensión 416. Los picos de contacto 412 del cojinete recíproco de bobina rizada 410 resisten cualesquiera fuerzas radiales que resulten de las fuerzas de escuadración sobre el pasador 36 mediante deformación flexible. Las cargas laterales sobre el pasador 36 se transforman en cuestas axiales por la interacción del cojinete inferior 30 y el pasador 36, y se transfieren hacia la tapa de cierre de extremo 74 a través del cojinete recíproco de bobina rizada 410. Los expertos en la técnica reconocerán que una variedad de materiales pueden utilizarse para formar el cojinete recíproco de bobina rizada 410 dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, la flexibilidad del acero laminado puede variar dependiendo de la aplicación particular para la que se diseño la junta de pivote 10. De manera alternativa, el número de picos 412 y valles 414, así como el número de espirales del cojinete recíproco de bobina rizada 410 puede variar para absorber las fuerzas radiales directamente desde la porción de perno 58. Con referencia específica a las figuras 9 y 10, una séptima modalidad alternativa de la presente invención de la junta de pivote se muestra, en donde un elemento flexible que comprende un amortiguador elastomérico alargado 468 descansa sobre la superficie superior de la primera arandela plana 380. El amortiguador elastomérico alargado 468 rodea la longitud de la extensión axial cilindrica o la porción del perno 58, y está asegurado entre la superficie interna del alojamiento que define el agujero central 14 y la superficie exterior de la porción del perno 58 mediante un ajuste de interferencia. Como con el amortiguador elastomérico 68, el amortiguador elastomérico alargado 468 está configurado para transferir las fuerzas axiales resultantes de las cargas axiales o laterales sobre el pasador 36 hacia arriba hacia la tapa de cierre de extremo 74 desde la superficie radial plana 406, sin embargo, el área mayor de superficie del amortiguador elastomérico alargado 468 permite la transferencia de cargas mayores sin deformación de daño permanente. Estas cargas axiales se transfieren desde la superficie radial plana 406 a través de la arandela Belleville 378 y la primera arandela plana 380 hacia el amortiguador elastomérico alargado 468 y hacia la tapa de cierre de extremos 74 a través de la segunda arandela plana 415 y el anillo de extensión 416. El amortiguador elastomérico alargado 468 adicionalmente resiste cualesquiera fuerzas radiales resultantes de las fuerzas de escuadración sobre el pasador 36 mediante deformación flexible, permitiendo únicamente una libertad menor de movimiento del pasador 36. Los expertos en al técnica reconocerán que una variedad de materiales pueden utilizarse para formar el amortiguador elastomérico alargado 468 dentro del alcance de la presente invención. En vista de lo anterior, se observará que se logran diversos objetivos de la invención y se obtienen otros resultados útiles. Diversas modalidades se muestran en donde los componentes internos de una junta de pivote que rodea una porción de cabeza parcialmente esférica del pasador transfiere fuerzas laterales y axiales ejercidas sobre el pasador axialmente hacia la tapa de cierre de extremo del alojamiento a través de los componentes internos diferentes al mismo pasador. De manera simultánea, estos componentes internos son capaces de proveer una resistencia radial a las fuerzas de escuadración aplicadas al pasador y transferirse a los componentes a través de una proyección de perno sobre el extremo superior del pasador dentro del alojamiento. Como pueden realizarse diversos cambios en las construcciones anteriores sin apartarse del alcance de la presente invención, se tiene la intensión de que todo el material contenido en la descripción anterior o que se muestra en los dibujos anexos debe interpretarse como ilustrativo y no en un sentido limitante.

Claims (22)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un ensamble de junta de pivote de carga previa que comprende: un alojamiento que tiene un eje; un pasador que tiene una porción de cabezal esférica en parte retenida dentro del alojamiento, una porción de flecha que se proyecta axialmente dentro del alojamiento, y una porción de perno que se proyecta axialmente dentro del alojamiento; por lo menos un cojinete dispuesto dentro de dicho alojamiento y que tiene superficies de cojinete esféricas en parte, dichas superficies de cojinete conectando dicha porción de cabezal esférica en parte en la misma permitiendo movimiento de rotación y esférico limitado de dicho pasador con respecto a dicho alojamiento dentro de una escala limitada; y un amortiguador elastomérico dispuesto dentro de dicho alojamiento, dicho amortiguador elastomérico desviando uno de dichos cojinetes hacia dicha porción de cabezal para acomodar las fuerzas axiales desde el mismo, dicho amortiguador elastomérico rodeando adicionalmente dicha porción de perno para acomodar las fuerzas radiales del mismo.

2.- El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque un elemento de carga previa anular está dispuesto entre dicho amortiguador elastomérico y dicho cojinete desviado.

3.- El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque un elemento de manguito está colocado para aislar el amortiguador elastomérico de la porción del perno del pasador.

4.- Un ensamble de junta de pivote de carga previa que comprende: un alojamiento que tiene un eje; un pasador que tiene una porción de cabezal en parte esférica retenida dentro del alojamiento, una porción de flecha que se proyecta axialmente desde el alojamiento, y una porción de perno que se proyecta axialmente dentro del alojamiento; y un resorte de compresión dispuesto dentro de dicho alojamiento, dicho resorte de compresión desviando uno de dichos cojinetes hacia dicha porción de cabezal esférica en parte para acomodar las fuerza axiales desde el mismo, dicho resorte de compresión además desvía dicha porción de perno para acomodar las fuerzas radiales desde el mismo.

5.- El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque dicho resorte de compresión es cónico.

6.- El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el resorte de compresión mencionado está devanado en una configuración de reloj de arena, dicha porción más angosta de dicho resorte de compresión hace contacto con dicha porción de perno.

7. - El ensamble de junta de pivote de carga previa que comprende: un alojamiento que tiene un eje; un pasador que tiene una porción de cabezal esférico en parte retenido dentro del alojamiento, una porción de flecha que se proyecta axialmente desde el alojamiento y una porción de perno que se proyecta axialmente dentro del alojamiento; y un tubo acampanado dispuesto dentro de dicho alojamiento, dicho tubo acampanado desviando uno de dichos cojinetes hacia dicha porción de cabezal esférica en parte para acomodar las fuerzas axiales del mismo, dicho tubo acampanado además desvía dicha porción de perno para acomodar las fuerzas radiales desde del mismo.

8. - El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque dicho tubo acampanado es cónico.

9. - El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque dicho tubo acampanado tiene una configuración de reloj de arena, dicha porción más angosta de dicho tubo acampanado hace contacto con dicha porción de perno.

10. - El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque dicho tubo acampanado está compuesto de un resorte de acero.

11. - El ensamble de junta de pivote de carga previa comprende: un alojamiento que tiene un eje; un pasador que tiene una porción de cabezal esférica en parte retenida dentro del alojamiento, una porción de flecha que se proyecta axialmente desde el alojamiento, y una porción de perno que se proyecta axialmente dentro del alojamiento; por lo menos un cojinete que tiene superficies de cojinete parcialmente esféricas, dichos cojinetes retenidos dentro del alojamiento, dicha superficies de cojinete incluyendo una porción de dicha porción de cabezal esférica en parte, un elemento anular flexible asentado adyacente a uno de los cojinetes; y un cojinete recíproco elastomérico dispuesto dentro de dicho alojamiento, dicho cojinete recíproco desviando dicho elemento anular flexible hacia uno de dichos cojinetes y dicha porción de cabezal esférica en parte para acomodar las fuerzas axiales desde los mismos, dicho cojinete rodeando adicionalmente dicha porción de perno para acomodar las fuerzas radiales del mismo.

12.- El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque dicho cojinete recíproco elastomérico comprende un anillo externo, un manguito de cojinete interno, y una capa elastomérica intermedia dispuesta entre dicho anillo externo y dicho manguito de cojinete interno, dicho manguito de cojinete interno rodeando dicha porción de perno, y dicho anillo externo haciendo contacto con dicho alojamiento.

13.- El ensamble de junta de pivote de carga previa que comprende: un alojamiento que tiene un eje; un pasador que tiene una porción de cabezal esférica en parte retenida dentro del alojamiento, una porción de flecha que se proyecta axialmente desde el alojamiento, y una porción de perno que se proyecta axialmente dentro del alojamiento; un manguito deslizante dispuesto en dicho alojamiento, dicha porción de cabezal esférica en parte asentada dentro de dicho manguito deslizante para que gire y haga un ángulo con respecto al mismo; un cojinete que tiene una superficie de cojinete esférica en parte, dicho cojinete retenido dentro de dicho alojamiento, dicha superficie de cojinete incluyendo una porción de dicha porción de cabezal esférica en parte opuesta a dicho manguito deslizante; un elemento anular flexible asentado adyacente a dicho cojinete; y un cojinete recíproco elastomérico dispuesto dentro de dicho alojamiento, dicho cojinete recíproco desviando dicho elemento anular flexible contra dicho cojinete y dicha porción de cabezal esférica en parte para acomodar las fuerzas axiales desde los mismos, dicho cojinete además rodeando dicha porción de perno para acomodar las fuerzas radiales desde el mismo.

14.- Una junta de pivote de carga previa que comprende: un alojamiento que tiene un eje; una flecha de pasador que tiene una porción esférica en parte contenida dentro de dicho alojamiento, una porción de cuerpo que se extiende axialmente desde dicho alojamiento, y una porción de perno que se proyecta axialmente dentro de dicho alojamiento; por lo menos un componente de cojinete dispuesto dentro de dicho alojamiento adyacente a dicha porción esférica en parte de dicho pasador para transferir cargas axiales desde dicha flecha a dicho alojamiento; y un elemento flexible que rodea dicha porción de perno para transferir fuerzas radiales desde cargas de escuadración sobre dicha flecha a dicho alojamiento, dicho elemento flexible configurado adicionalmente para transferir cargas axiales desde dicho componente de cojinete a dicho alojamiento.

15. - La junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada además porque dicho elemento flexible está aislado de dicha porción de perno por un elemento de manguito.

16. - El ensamble de junta de pivote de carga previa que comprende: un alojamiento que tiene un eje; un pasador que tiene una porción de cabezal baja esférica en parte y una superficie superior plana radial retenida dentro del alojamiento, una porción de flecha que se proyecta axialmente desde el alojamiento, y una porción de perno alargado que se proyecta axialmente desde dicha superficie superior radial plana dentro del alojamiento; un cojinete que tiene una superficie de cojinete en parte esférica, dicho cojinete retenido dentro del alojamiento, dicha superficie de cojinete incluyendo una porción de dicha porción de cabezal baja esférica en parte, y un elemento flexible dispuesto dentro de dicho alojamiento, dicho elemento flexible desviándose hacia dicha superficie superior radial plana de dicho pasador para acomodar las fuerzas axiales del mismo, dicho elemento flexible desviando adicionalmente dicha porción de perno alargado para acomodar las fuerza radiales del mismo.

17.- El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho elemento flexible es por lo menos un cojinete recíproco de bobina rizada.

18.- El ensamble de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque dicho por lo menos un cojinete recíproco de bobina rizada incluye una pluralidad de picos y valles alineados radialmente.

19.- El ensamble de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque dicho por lo menos un cojinete recíproco de bobina rizada está devanado en espiral cerca de dicha porción de perno alargado.

20. - El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho elemento flexible es un amortiguador elastomérico alargado.

21. - El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque dicho amortiguador elastomérico alargado tiene el tamaño adecuado para un ajuste de interferencia entre dicho alojamiento y dicha porción de perno alargado de dicho pasador.

22. - El ensamble de junta de pivote de carga previa de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque incluye un elemento anular de carga previa dispuesto entre dicho elemento flexible y dicha superficie radial plana desviada de dicho pasador.