UNIDAD DE CONEXIÓN DE MUELLE DE HOJA
CAMPO DE IA INVENCIÓN En general, la presente invención se refiere a unidades de conexión de muelles de hoja, y más en particular, se refiere a unidades de conexión para acoplar a un vehículo un muelle de hoja de un sistema de suspensión de vehículo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de suspensión de vehículos motorizados han usado muelles de hoja por más de 100 años. Antes de los vehículos motorizados, los carruajes tirados por caballos a menudo utilizaban un sistema de suspensión de muelle de hoja. De este modo, ha existido una gran necesidad de contar con una unidad de conexión para acoplar un extremo de un muelle de resorte a un vehículo, y que sea confiable, económico e incluya sólo unas pocas partes. En la Figura 1 se ilustra una unidad de conexión desarrollada previamente (100) que intenta satisfacer esta gran necesidad. Refiriéndose a la Figura 1, se representa un muelle de hoja (102) que tiene un ojo de muelle (104) . A través del ojo de muelle (104) se dispone un pasador (106) . Los extremos del pasador (106) se acoplan a una estructura (108) del vehículo (no mostrado). La estructura (108)
incluye dos monturas (110) para recibir parcialmente cada uno de los extremos del pasador (106) . Los extremos del pasador (106) se mantienen en las monturas (110) por medio de un par de tapas (112) que sujetan los extremos del pasador (106) dentro de las monturas (110) . Cada una de las tapas (112) se atornilla a la estructura (108) a través de un par de pernos (114) , un par de tuercas (116) y un par de arandelas (118 ) . Aunque algo efectiva, esta unidad de conexión (100) desarrollada previamente no está exenta de problemas. Por ejemplo, para acoplar el pasador (106) con la estructura (108), se deben de fabricar un par de pernos (114), de tuercas (116) y de arandelas (118), y una tapa (112), para mantener cada extremo del pasador (106) dentro de una de las monturas (110) . Así que para acoplar el pasador (106) a la estructura (108) se deben de fabricar catorce partes (4 pernos, 4 tuercas, 4 arandelas y dos tapas de extremo) , lo que incrementa la complejidad y el costo de la unidad de conexión (100) . Además, el pasador (106) es una estructura cilindrica lisa. Aunque es relativamente económica su manufactura, si la acción de sujeción de la tapa (112) es menor que óptima, existe el riesgo de que el pasador liso (106) pudiera deslizarse axialmente fuera del ojo del muelle (104) . Además, las tapas (112) son de fabricación cara ya
que arabas deben de ser fuertes y de tolerancias parecidas, lo que incrementa el costo de la unidad de conexión (100) . Aún más, se ha encontrado que las tapas (112) a menudo se deforman cuando se tensan, reduciendo la capacidad de retención de la tapa (112) sobre el pasador (106), incrementando asi el riesgo de que el pasador (106) se afloje con el movimiento. Además, dado que los pernos (114) y las tuercas (116) no se acoplan directamente con el pasador (106), la tensión de los pernos (114) y de las tuercas (116) no siempre está directamente relacionada con la tensión aplicada al pasador (106) . Por ejemplo, aunque los pernos (114) y las turcas (116) estén completamente apretados, la fuerza completa de los pernos (114) y de las tuercas (116) no se presenta directamente sobre el pasador de pivote (106) , con lo que se hace posible que pasador de pivote (106) se afloje cuando las tapas (112) se deformen con la carga. Asi, hay una necesidad de una unidad de conexión para acoplar un muelle de hoja a un vehículo, que sea confiable, manufactura económica y que tenga un número reducido de partes .
SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se proporciona una modalidad de una unidad de conexión de muelle de hoja formado de acuerdo con la presente invención para acoplar un muelle de hoja a un
vehículo. La unidad de conexión de muelle de hoja incluye un muelle de hoja que tiene un ojo de muelle y un soporte que tiene un par de huecos. La unidad de conexión de muelle de hoja además incluye un pasador dispuesto a través del ojo del muelle de hoja. El pasador incluye partes extremas que se extienden hacia fuera del ojo de muelle y que son recibidas, al menos parcialmente, dentro del par de huecos del soporte del vehículo, cada una de las partes extremas incluye una ranura anular dispuesta circunferencialmente . La unidad de conexión de muelle de hoja adicionalmente incluye un sujetador recibido al menos parcialmente en una de las ranuras anulares. El sujetador se acopla al soporte de vehículo de tal forma que empareda el pasador entre el soporte de vehículo y el sujetador. Se proporciona una modalidad de un equipo formado de acuerdo con la presente invención para ayudar al acoplamiento de un muelle de hoja con un vehículo. El equipo incluye un soporte de vehículo que tiene un par de huecos, el soporte del vehículo se adapta para ser acoplado a un vehículo. El equipo además incluye un pasador que se dispone a través de un ojo de un muelle de hoja, el pasador incluye partes extremas que se pueden recibir al menos parcialmente dentro del par de huecos del soporte de vehículo. Cada una de las partes extremas incluye una ranura anular dispuesta circunferencialmente . El equipo también incluye un sujetador que se adapta para que sea al
menos parcialmente recibido en una de las ranuras anulares. El sujetador además se adapta para acoplarse al soporte de vehículo y para emparedar el pasador entre el soporte de vehículo y el sujetador para acoplar de forma removible un muelle de hoja con un vehículo. Se describe una modalidad alterna de una unidad de conexión de muelle de hoja formada de acuerdo con la presente invención para acoplar un muelle de hoja a un vehículo. La unidad de conexión de muelle de hoja incluye un muelle de hoja y un soporte del vehículo que tiene un hueco. La unidad de conexión de muelle de hoja también incluye una flecha de pivote acoplada al muelle de hoja, dicha flecha se recibe al menos parcialmente dentro del hueco del soporte. La unidad de conexión de muelle de hoja además incluye una depresión dispuesta en la flecha de pivote y un sujetador acoplado al soporte de vehículo para retener la flecha de pivote en el hueco del soporte de vehículo. El sujetador es al menos parcialmente recibido en la depresión de la flecha de pivote para impedir el movimiento axial de la flecha de pivote. Se describe otra modalidad alterna de una unidad de conexión de muelle de hoja formado de acuerdo con la presente invención para acoplar un muelle de hoja a un vehículo. La unidad de conexión de muelle de hoja incluye un muelle de hoja y un soporte de vehículo que tiene un hueco redondeado y un par de agujeros que pasan a través de
una parte del soporte del vehículo. Se acopla una flecha de pivote al muelle de hoja, dicha flecha es recibida al menos parcialmente dentro del hueco redondeado del soporte de vehículo. Se dispone una ranura anular en la flecha de pivote. La unidad de conexión de muelle de hoja también incluye un perno en U que tiene un par de patas y una parte curvada para conectar las patas. Las patas pasan a través del par de agujeros y la parte curva se dispone al menos parcialmente dentro de la ranura anular para sujetar la flecha de pivote al menos parcialmente en el hueco redondeado del soporte de vehículo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los aspectos anteriores y muchas de las ventajas concurrentes de esta invención se entenderán mejor al referirse a la siguiente descripción detallada, cuando se toma en conjunto con los dibujos que acompañan, en donde: La Figura 1 es una vista en elevación de una unidad de conexión de muelle de hoja previamente desarrollado; La Figura 2 es una vista en perspectiva de una modalidad de una unidad de conexión formada de acuerdo con la presente invención para acoplar un muelle de hoja a un vehículo; la Figura 3 es una vista en perspectiva en despiece de la unidad de conexión de la Figura 2; y la Figura 4 es una vista de sección transversal de
una parte de la unidad de conexión de la Figura 2 tomada substancialmente a través de la sección 4-4 de la Figura 2.
DESCRIPCIÓN DETALLftDA DE LA MODALIDAD PREFERIDA En las Figuras 2-4 se ilustra una modalidad de una unidad de conexión (200) formada de acuerdo con la presente invención. Refiriéndose a la Figura 2 y como se menciona generalmente, la unidad de conexión (200) proporciona un medio para acoplar pivotalmente y en forma retirable un extremo de un muelle de hoja (202) a un vehículo (no mostrado) . La unidad de conexión (200) incluye un muelle de hoja (202) , un soporte de vehículo (204) , un pasador de pivote (206) y una unidad de sujeción (208) . Descrito de forma general, el pasador de pivote (206) pasa a través de un ojo (210) del muelle de hoja (202) . A su vez el pasador de pivote (206) se acopla al soporte de vehículo (204) (el cual se une al vehículo) por medio de un unidad de sujeción (208) , de esta forma acopla en forma pivotal y retirable el muelle de hoja (202) al vehículo. Cambiando a la Figura 3 y observando más específicamente los componentes de la unidad de conexión (200), el muelle de hoja (202) es un dispositivo bien conocido compuesto por varias capas de metal de muelle soportadas y unidas, y se usa en la suspensión de un eje (no mostrado) del vehículo. El muelle de hoja (202) termina en el ojo de muelle (210) que en la modalidad ilustrada es prácticamente un cilindro horizontal usado para facilitar la
unión del muelle de hoja (202) al vehículo. Refiriéndose a la Figura 2, se adapta el soporte de vehículo (204) para acoplarse a una estructura del vehículo (no mostrado) para proveer un punto de unión para el muelle de hoja (202) . El soporte de vehículo (204) ilustrado se usa para montar un muelle de hoja (202) frontal que se usa para proporcionar suspensión al eje frontal del vehículo. El soporte de vehículo (204) incluye una parte de base (236) que se extiende hacia delante y hacia atrás a lo largo de la base del soporte de vehículo (204) . Un extremo delantero de la parte de base (236) incluye un pasaje alargado (238) de sección transversal cuadrada, para recibir una unidad de gancho de remolque (no mostrado) . Un soporte (240) de impulso de muelle frontal se extiende verticalmente hacia arriba de la parte de base (236) y se configura en una orientación hacia delante y hacia atrás. Dicho soporte (240) incluye diversos cilindros de montaje (242) dispuestos alrededor de un perímetro del soporte (240) de impulso de muelle frontal. Los cilindros de montaje (242) proporcionan un medio conveniente para montar el soporte de vehículo (204) a un riel de estructura del vehículo, y permite el acoplamiento de accesorios al soporte de vehículo (204), algunos ejemplos convenientes son una unidad de mecanismo de dirección y una pieza transversal de radiador. Cambiando a la Figura 3, el soporte de vehículo
(204) también incluye una cavidad abierta (212) para recibir
al menos parcialmente el ojo (210) del muelle de hoja (202). La cavidad abierta (212) se dimensiona y configura para permitir que el ojo de muelle (210) gire una cantidad seleccionada durante su uso sin apretarse contra el soporte de vehículo (204). El soporte (204) además incluye un par de monturas o huecos (214) en la parte de base (236) para recibir el pasador de pivote (206) como se describe en más detalle más adelante. De preferencia, los huecos (214) son de forma semiredonda y se orientan lateralmente. El soporte de vehículo (204) además incluye un par de agujeros (216) orientados verticalmente ubicados en lados opuestos de cada una de los huecos (214) . Los agujeros (216) pasan completamente a través de una plataforma (218) dispuesta en cada lado de la cavidad abierta (212) y en lados opuestos de cada uno de los huecos (214) . Los agujeros (216) se dimensionan y configuran para recibir a través de ellos las patas de un perno en U. Adicionalmente, refiriéndose a la Figura 4, el pasador de pivote (206) es un objeto cilindrico alargado dimensionado y formado para ser recibido de forma giratoria dentro del ojo (210) del muelle de hoja (202) . El pasador de pivote (206) incluye una flecha central alargada (220) que tiene una cubierta externa (222) dispuesta alrededor de la flecha central (220) . Dicha cubierta (222) se coloca separada de la flecha central (220) , formando un espacio anular entre las mismas. Este espacio anular se llena con
un material flexible, un ejemplo conveniente es una goma natural o sintética, formando asi un buje flexible (225) . Dicho buje (225) se puede unir a la flecha central (220) y a la cubierta externa (222) . De preferencia el buje (225) es lo suficientemente flexible para ayudar a absorber las cargas por impacto y permitir que la cubierta externa (222) gire un desplazamiento angular seleccionado respecto a la flecha central (220) para permitir que el muelle de hoja (202) gire durante su uso. La cubierta externa (222) se dimensiona para ser recibida en el ojo de muelle (210) en una relación de ajuste de interferencia. La flecha central (220) incluye partes extremas (224) que se extienden lateralmente hacia fuera de la cubierta externa (222) y del ojo de muelle (210) . Una depresión o ranura (226) está dispuesta en cada una de las partes extremas (224) . Como se ilustra mejor en la Figura 3, las ranuras (226) son anulares semiredondas dispuestas alrededor de la circunferencia completa de las partes extremas (224) . Aunque las ranuras se describen e ilustran estando dispuestas alrededor de la circunferencia completa de las partes extremas (224), será evidente para aquellos con habilidades en la técnica que se pueden disponer las ranuras (226) alternativamente, sólo parcialmente, alrededor de la circunferencia de las partes extremas (224). Cada unidad de sujeción (208) incluye un perno en
U (228) . Cada perno (228) incluye un par de patas (230) y
una parte curva (232) que acopla las patas (230). Cada perno en U (228) tiene una sección transversal redonda dimensionada y formada para ser recibida cooperativamente por las ranuras (226). Las patas (230) de los pernos (228) se dimensionan para extenderse por completo a través de los agujeros (216) . El extremo distante de cada una de las patas (230) es roscado para recibir una tuerca (234) en la misma . Refiriéndose todavía a la Figura 4 y con base en la descripción anterior de los componentes de la unidad de conexión (200) , ahora será descrita la operación de la unidad de conexión (200) . En un método de instalación, el pasador de pivote (206) se ajusta por presión en el ojo de muelle (210) . El ojo de muelle (210) se extiende hacia arriba de tal forma que las partes extremas (224) del pasador de pivote (206) son recibidas dentro de los huecos (214) (mejor visto en la Figura 3) en el soporte de vehículo (204) . Los pernos en ü (228) entonces se colocan de tal forma que las patas (230) de los pernos en ü se extienden a través de los agujeros (216) y las partes curvas (232) descansan dentro de las ranuras (226) en las partes extremas (224) de los pasadores de pivote (206). Entonces, las tuercas (234) se acoplan a los extremos distantes de las patas (230) de los pernos en U (228) . Conforme las tuercas (234) se aprietan, la flecha central (220) del pasador de pivote (206) se sujeta entre las partes curvas (232) de los
pernos en U (228) y el soporte de vehículo (204). La sujeción de la flecha central (220) impide su movimiento rotacional y radial. En cuanto las partes curvas (232) de los pernos en U (228) son recibidas dentro de las ranuras (226) del pasador de pivote (206) , a los pasadores de pivote (206) también se les impide el movimiento axial debido a otras fuerzas diferentes a las fuerzas de sujeción, es decir, por la interferencia física de las partes curvas (232) con las ranuras (226) . De este modo, en la modalidad ilustrada, el pasador de pivote (206) se acopla al soporte (208) usando menos partes que la unidad de conexión desarrollado previamente antes descrito. Además, se elimina la necesidad de fabricar las tapas, reduciendo el costo y la complejidad en la fabricación de la unidad de conexión (200) . Aún más, los pernos en U se acoplan directamente al pasador de pivote (206), así la tensión de las tuercas (234) es directamente proporcional a las fuerzas de sujeción aplicadas al pasador de pivote (206) , reduciendo la posibilidad de que, aunque los sujetadores estén completamente apretados, se apliquen fuerzas de sujeción insuficientes al pasador de pivote (206) para prevenir el desplazamiento del mismo. Aún más, la interacción de los pernos en ü (208) con las ranuras (226) ayuda a mantener la alineación axial del pasador de pivote (206) . En la unidad de conexión desarrollado previamente antes descrito, la alineación axial sólo se mantuvo por
medio de la fuerza de sujeción aplicada por las abrazaderas, y de este modo está propenso a fallar al no tener protección física que prevenga el movimiento axial o, al menos requiere estructuras adicionales que impidan el movimiento axial del pasador de pivote, incrementando la complejidad y el costo de la unidad de conexión. Aunque la modalidad antes descrita e ilustrada presenta los huecos, ranuras y pernos en U teniendo secciones transversales redondas, será evidente para aquellos con habilidades en la técnica que otras formas están dentro del espíritu y alcance de la presente invención, como por ejemplo, huecos, ranuras y pernos en ü que tengan secciones transversales representativas de todo o parte de un perímetro que tenga forma poligonal, oval, parabólica, arqueado, lineal y/o rectangular. Mientras que se ha descrito e ilustrado la modalidad preferida de la invención, se apreciará que se pueden hacer diversos cambios en la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la invención.