MXPA06012712A

MXPA06012712A - Casquillo de cojinete.

Info

Publication number: MXPA06012712A
Application number: MXPA06012712A
Authority: MX
Inventors: Frank Budde; Hans-Gerd Brundeke; Martin Rechtien; Volker Grube; Rainer Gruh; Michael Rossol
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen
Priority date: 2004-05-05
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2007-02-14
Also published as: JP2007536476A; EP1743104A1; CN1950618A; CN100439729C; ZA200610123B; US20080255673A1; DE102004022533A1; JP4931803B2; BRPI0510682B1; DE102004022533B4; KR20070012697A; BRPI0510682A; WO2005108806A1; US8333513B2

Abstract

La invencion se relaciona con un casquillo de cojinete fabricado de material plastico para una rotula para el montaje de un vastago de rotula que es alojado en el casquillo de cojinete de manera que pueda rotar y pivotar. El casquillo de cojinete comprende por lo menos dos elementos (1a, 1b) de casquillo que forman una superficie de apoyo con forma de esfera hueca interior. Los elementos de asquillo referidos, en su totalidad, forman el contorno de un anillo (1) de cojinete con una abertura (2, 3) ubicada en caras opuestas del anillo de cojinete. Al menos un nervio (4) que une los elementos (1a, 1b) de cojinete se extiende por encima de la seccion transversal de la abertura.

Description

CASQUILLO DE COJINETE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un casquillo de cojinete de plástico para una rótula para soportar un vastago de rótula alojado en el casquillo de cojinete. Rótulas se emplean en muchas áreas de la construcción de maquinaria y en particular en la técnica de vehículos con motor de combustión interna como componentes de módulos para ruedas y dirección. Los casquillos de cojinete presentes en las rótulas envuelven en esto una así llamada cabeza esférica que es un componente de un vastago de rótula y están alojados a su vez en una caja de rótula. El vastago de rótula y la caja de rótula se encuentran dispuestos en esto por un lado en el tren de rodaje o la dirección y en el otro en la carrocería, de manera que se permiten movimientos de ambos componentes el uno en relación con el otro con ciertos grados de libertad definidos. Un problema general con el ensamble de las rótulas es en esto que el casquillo de cojinete debe envolver la cabeza esférica en más de la mitad de ésta para una sujeción segura del vastago de rótula en que se encuentra, para evitar una separación no intencional de casquillo de cojinete y vastago de rótula. Debido a que el casquillo de cojinete encierra el vastago de rótula en más de su mitad, no es posible encajar simplemente los dos componentes sin más. Más bien es necesario configurar el casquillo de cojinete mediante medidas constructivas especiales y/o construcción en cuanto a técnica de materiales de manera tal que pueden meterse sobre las cabeza esférica durante el ensamble y que se puedan fijar en base a sus características de elasticidad o de otras especificaciones constructivas relacionadas con el ensamble posterior del casquillo de cojinete en la caja de rótula. Para resolver este problema se conocen, por ejemplo, del documento DE 199 58 149 Al dos variantes constructivas diferentes. Por un lado es posible proveer el casquillo de cojinete con una multiplicidad de rajas longitudinales. El casquillo de cojinete en sí está construido en esto de manera tal que tiene una cavidad esencialmente en forma de esfera hueca para alojar la cabeza esférica del vastago de rótula. Éste se inserta a presión en esta cavidad a través de una abertura de inserción, siendo que el área prevista con la abertura se estira lo suficiente hacia fuera gracias a la forma rajada del casquillo de cojinete que se hace posible introducir el vastago de rótula. Otra variante del ensamble resulta de la publicación precedentemente citada porque el casquillo de cojinete consiste de dos elementos de casquillo que forman conjuntamente una superficie de apoyo interior formada en forma de esfera hueca que están unidos entre sí mediante una así llamada bisagra de película y que se pueden abrir para la operación de montaje en el vastago de rótula. Una vez colocados, los dos elementos de casquillo se cierran y se insertan a su vez en la caja de rótula. Ambas variantes constructivas han funcionado muy bien para determinadas aplicaciones. Sin embargo, en el caso de la primera modalidad, en que el casquillo de cojinete está provisto de rajas longitudinales, se presenta el problema que las rótulas usadas están generalmente expuestas a una dirección de carga principal una vez que se instalan. Las fuerzas que actúan en la dirección de carga principal causan grandes esfuerzos de presión por área en el interior del casquillo de cojinete, siendo que las rajas en el casquillo de cojinete, necesarias para el ensamble, tienen un efecto desventajoso, ya que el material de plástico es debilitado y las partes de la superficie de apoyo remanentes están expuestas a un esfuerzo correspondientemente grande. En condiciones desfavorables, esto puede tener el efecto que el material de plástico es sometido a desplazamientos superlentos y de fluencia, lo que significa que las rajas se reducen en forma irreversible, lo que a su vez tiene como consecuencia una disminución respectivamente eliminación de la precarga indispensable para la libertad de juego en la rótula. Con la finalidad de evitar semejantes desventajas se usa para determinadas aplicaciones la segunda modalidad constructiva precedentemente mencionada en que una bisagra de película conecta dos elementos de casquillo entre sí y permite abrir el casquillo de cojinete para fines de ensamble . En esto es una desventaja, sin embargo, que para semejantes casquillos de cojinete es posible usar sólo materiales de plástico que son altamente expansibles, ya que para el funcionamiento de la articulación de película se requieren unas expansibilidades del material de hasta 50%. Por esto se usan normalmente para semejantes casquillos de cojinete unas materias sintéticas como polipropileno o polietileno. Pero estos materiales no ofrecen una capacidad de carga suficiente para determinadas aplicaciones de rótulas, de manera que resulta eventualmente necesario incrementar el tamaño constructivo de la rótula para poder absorber los esfuerzos presentes. El objetivo de la presente invención es diseñar un casquillo de cojinete para una rótula, partiendo de los problemas descritas y de las opciones de solución orientadas en ellos según el estado de la técnica, de manera tal que por un lado es posible absorber sin problema también grandes fuerzas en una dirección de carga y por el otro que el casquillo de cojinete sea fácilmente producible y manejable en cuanto a su construcción y técnica de ensamble. Este objetivo se logra inventivamente mediante las características de la doctrina técnica definida en la reivindicación 1. Esencial para la invención es en esto que el casquillo de cojinete de material plástico para una rótula que debe alojar un vastago de rótula alojado en el casquillo de cojinete de manera rotatoria y pivotante consiste al menos de dos elementos de casquillo. Estos dos forman juntamente, es decir, cuando el casquillo de cojinete está insertado en la caja de rótula, una superficie de apoyo interior formada en forma de esfera hueca, siendo que los elementos de casquillo forman en su totalidad la figura de un anillo de cojinete con una abertura dispuesta en cada caso en las caras frontales opuestas entre sí del anillo de cojinete y un nervio que conecta los elementos de casquillo está dispuesto transversalmente encima de una de las secciones transversales de abertura. Gracias a esta configuración novedosa es posible flexionar los dos elementos de casquillo en sentido opuesto de manera definida mediante el nervio que los une sin que se requiera una expansibilidad particular del material plástico usado. Siendo que no se requiere expansibilidad es posible usar también materias sintéticas relativamente rígidas de gran dureza, de manera que puedan absorber y transferir también cargas máximas mediante variantes de rótulas pequeñas . El nervio que conecta los elementos de casquillo consiste en esto ventajosamente de un material plástico elástico de manera que los elementos de casquillo después del montaje de estos se localicen después de su montaje en la caja de rótula o en la esfera de rótula en una posición definida para las subsiguientes etapas de ensamble . Acondicionamientos particulares de la doctrina inventiva resultan adicionalmente de las características de las reivindicaciones subordinadas. Un acondicionamiento particular prevé en esto que el nervio que conecta los elementos de casquillo tiene una configuración curvada esencialmente en forma de arco semicircular encima de la sección transversal de la abertura del anillo de cojinete. La dimensión constructiva total del casquillo de cojinete puede delimitarse según un acondicionamiento particular al tener el nervio esencialmente una sección transversal rectangular, siendo que la dimensión de arista mayor de la sección transversal está dispuesta hacia la sección transversal de abertura del anillo de cojinete. La dimensión menor de arista de la sección transversal del nervio puede corresponder en esto esencialmente con el espesor del anillo de cojinete. Gracias a esta medida se garantiza por un lado que las mitades de casquillo se abran lo suficiente, por el otro el espesor uniforme del nervio impide la formación de una doblez que causaría un estiramiento excesivo del material plástico, tal como se presentan, por ejemplo en el caso de articulaciones de película . En adición a las características mencionadas se puede encontrar dispuesto una parte salediza como elemento de seguro contra torsión en los cantos externos del anillo de cojinete. Esta parte salediza encaja en una entalladura correspondiente de una caja de rótula asociada que aloja el casquillo de cojinete e impide un movimiento relativo entre la caja de rótula y el casquillo de cojinete. Un acondicionamiento conveniente del objeto de la invención prevé además que el anillo de cojinete y el nervio consisten de materiales plásticos de diferente expansibilidad. El anillo de cojinete puede tener, como elemento funcional de alojamiento, una expansibilidad considerablemente menor que el material plástico del nervio para absorber las fuerzas necesarias. Mediante la selección de material correspondiente en conexión con la configuración constructiva del nervio puede incrementarse la movilidad de los semi-casquillos entre sí, sin el riesgo de presentar un estiramiento excesivo como en el caso de las bisagras de película. Las composiciones diferentes de material de anillo de cojinete y nervio pueden realizarse en esto, por ejemplo, mediante un método de co-inyección o mediante un método de dos componentes. Ha mostrado ser ventajoso además conformar el anillo de cojinete y eventualmente el nervio de material PEEK con fibras de carbono. Este material especial tiene una expansibilidad de tan sólo aproximadamente 2% y es por lo tanto de lo más apropiado para la absorción de grandes presiones de área. Adicionalmente es posible incrustar en el material plástico refuerzos de fibra como, por ejemplo, de fibras de carbono o de fibras de vidrio, lo que incrementa aún más la capacidad de carga del casquillo de cojinete y por lo tanto de la rótula. Otro acondicionamiento conveniente del objeto de la invención prevé además que un intersticio estrecho está dispuesto entre los elementos de casquillo en estado ensamblado del casquillo de cojinete. Este intersticio estrecho sirve para absorber las expansiones térmicas que pueden presentarse en los elementos de casquillo a causa de la mayor carga térmica. A continuación se explican dos ejemplos de realización del objeto de la invención mediante los dibujos anexos. Las figuras 1 y 2 muestran en esto sendas representaciones en perspectiva del casquillo de cojinete inventivo. Se aprecia en esto que el casquillo de cojinete consiste esencialmente de un anillo 1 de cojinete que tiene una región de segmento interna en forma de esfera hueca. En la parta superior e inferior del anillo de cojinete se encuentra en cada caso una abertura 2 respectivamente 3. En el ejemplo de realización representado, por encima de la abertura 3 se tiende un nervio 3. De la figura se desprende además que el anillo de cojinete, designado en su totalidad con 1, que forma el casquillo de cojinete, consiste de dos elementos la y Ib de casquillo. Ambos forman juntamente en su cara interna una superficie de apoyo formada a manera de una esfera hueca para una cabeza de rótula de un vastago de rótula que sería alojada en ella, que no es objeto de la presente invención y de cuya representación se prescindió por este motivo. El nervio 4 conecta los elementos la y Ib de casquillo entre sí y permite de esta manera un movimiento relativo fácil de los elementos la y Ib entre sí, de manera que se puede colocar el casquillo de cojinete sobre la cabeza esférica de un vastago de rótula, respectivamente puede insertarse en el a presión. De la figura se desprende además que se ubican dos partes 5, 6 saledizas en ubicación diametralmente opuesta que encajan en unas entalladuras correspondientes de una caja de rótula que envuelve el casquillo de cojinete y que inhibe de esta manera confiablemente un movimiento relativo entre el casquillo de cojinete y la caja de rótula. Como alternativa es posible realizar un seguro contra torsión también mediante incrustación del nervio 4 en una entalladura correspondiente de una caja de rótula que aloja el casquillo de cojinete con la tapa asociada. El nervio 4 tiene, tal como se muestra en la figura, una sección transversal rectangular, siendo que la medida de arista mayor de la sección transversal está dispuesta paralelamente con la sección transversal de la abertura 3 del anillo 1 de cojinete. La medida de arista menor de la sección transversal del nervio facilita la flexión del nervio en consecuencia de empujar los elementos la y Ib en sentido opuesto. El nervio 4 y el anillo 1 de cojinete pueden estar de diferentes materiales mediante un método especial de la co-inyección o de moldeo por inyección de componentes múltiples, de manera que es posible realizar una mayor expansibilidad para el material plástico del nervio que para el anillo 1 de cojinete, previsto para el alojamiento y para la transferencia de fuerzas. Es posible mejorar adicionalmente las características de aplicación de los materiales plásticos mediante refuerzo por fibras. Se desprende de la figura además que en el estado ensamblado representado del casquillo de cojinete permanece un intersticio 7 estrecho entre los elementos la y Ib de casquillo. Este intersticio sirve para absorber las expansiones térmicas que pueden resultar para los elementos la y Ib de casquillo a causa de la alta carga térmica. Gracias a la configuración constructiva nueva explicada del casquillo de cojinete inventivo se produce en particular la ventaja de que una alta capacidad de carga del casquillo de cojinete a consecuencia de la posibilidad de usar un material plástico con gran capacidad de carga y mínima expansibilidad se combina con un ensamble fácil del casquillo de cojinete, siendo que los elementos la y Ib de casquillo pueden empujarse fácilmente en sentidos opuestos y el casquillo de cojinete se empuja entonces con su abertura 2 del anillo 1 d cojinete encima de la cabeza esférica de un vastago de rótula. En la figura 2 se representa otra variante de acondicionamiento del casquillo de cojinete inventivo que se distingue en particular en su contorno externo de aquel del ejemplo de realización de la figura 1. Los elementos esenciales de la invención, como el nervio 4, el anillo 1 de cojinete con los elementos la y Ib de casquillo, así como las aberturas 2 respectivamente 3 contiguas al anillo 1 de cojinete, corresponden en sus características con el ejemplo de realización explicado detalladamente con referencia a la figura 1. Hay diferencias con relación al contorno externo del anillo 1 de cojinete que está configurado en el ejemplo de realización representado en la figura 2 en la región inferior, orientada hacia la abertura 2, en forma esférica, mientras que la región superior, contigua a la región en forma esférica, nuevamente está configurada en forma cilindrica, tal como se desprende también del ejemplo según la figura 1. En la región de la abertura 3, la variante de configuración de la figura 2 tiene una región de collar que está prevista con un número de áreas dentadas saledizas en sentido radial. El nervio 4 relevante para la invención se extiende, a partir de la región en forma de collar del anillo 1 de cojinete más allá de la mitad de la abertura 3 en forma análoga al ejemplo de realización de la figura 1. Entre los elementos la y Ib de casquillo se encuentra nuevamente un intersticio 7 que sirve, análogamente al ejemplo de realización de la figura 1, como compensación de tolerancia. Lista de símbolos de referencia 1 Anillo de cojinete 2 Abertura 3 Abertura 4 Nervio la Elemento de casquillo Ib Elemento de casquillo 5 Parte salediza 6 Parte salediza 7 Intersticio

Claims

REIVINDICACIONES

1. Casquillo de cojinete de material plástico para una rótula para el soporte de un vastago de rótula alojado en forma rotatorio y pivotante en el casquillo de cojinete comprendiendo al menos dos elementos de casquillo que forman una superficie de apoyo interna conformada en forma de esfera hueca, siendo que los elementos de casquillo forman en su totalidad la figura de un anillo de cojinete con una abertura dispuesta en cada caso en las caras frontales opuestas entre sí del anillo de cojinete y siendo que al menos un nervio está dispuesto transversalmente encima de una de las secciones transversales de abertura que conecta los dos elementos de casquillo.

2. Casquillo de cojinete según la reivindicación 1, caracterizado porque el nervio tiene una conformación curva esencialmente en forma de arco semicircular encima de la sección transversal de abertura del anillo de cojinete.

3. Casquillo de cojinete según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el nervio tiene esencialmente una sección transversal rectangular, siendo que la medida de arista mayor está dispuesta con orientación hacia la sección transversal de abertura del anillo de cojinete.

4. Casquillo de cojinete según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la medida de arista menor de la sección transversal del nervio corresponde esencialmente con el grosor del anillo de coj inete .

5. Casquillo de cojinete según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en las aristas externas del anillo de cojinete se encuentra dispuesta al menos una parte salediza a manera de elemento de seguro contra torsión.

6. Casquillo de cojinete según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el nervio consiste de un material plástico elástico.

7. Casquillo de cojinete según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el anillo de cojinete y el nervio consisten de materiales plásticos de expansibilidad diferente.

8. Casquillo de cojinete según la reivindicación 7, caracterizado porque la expansibilidad del material plástico del nervio es considerablemente mayor que aquella del material plástico del anillo de cojinete.

9. Casquillo de cojinete según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el anillo de cojinete consiste de material PEEK.

10. Casquillo de cojinete según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque unos refuerzos de fibra están incrustados en el material plástico.

11. Casquillo de cojinete según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque un intersticio estrecho está dispuesto entre los elementos de casquillo del anillo de cojinete.

12. Casquillo de cojinete según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el nervio está configurado entre los elementos de casquillo como seguro contra torsión para el casquillo de cojinete en una caja de rótula correspondiente.