WO2000057075A1 - Sistema especial de refuerzo para el arrope de los rodamientos en las juntas de union cardan - Google Patents

Sistema especial de refuerzo para el arrope de los rodamientos en las juntas de union cardan Download PDF

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    • F16D3/387—Fork construction; Mounting of fork on shaft; Adapting shaft for mounting of fork

Definitions

  • the invention also refers to co or indicated in its statement, to an improved fork, in terms of its greater stiffness and resistance, which has been specially designed with a view to its integration into universal joints, cardan type or similar and, in particular, in view of its integration into unions of this type that are part of the steering column of motor vehicles, although it could admit other applications in an equivalent manner.
  • the aforementioned forks constitute an essential element in the articulation, given that through them the rotational stresses are transmitted between the two segments or sections in which the steering column is divided, where appropriate and given that they must offer a sufficient support for the bearings or bearings on which the pivots are adjusted along the orthogonal axes of the crosshead.
  • the forks constituted by a body of a single piece, obtained in a single stamping operation, from an appropriate thickness and quality of metal plate and by means of a progressive tooling or a progressive die-cut matrix, have important technical features and advantages of lightening weight, low cost and ease of manufacture, for the different types of application where they will be used.
  • the main advantages that the idea shown in this invention incorporates are based on the increase in stiffness and strength of the assembly, compared to the usual stresses that occur in any cardan joint, also allowing the assembly of all The set is performed optimally.
  • This essential feature of the present invention is granted by the aligned circular openings, arranged to receive the corresponding bearings or bearings, which are surrounded by individual flanges or inner necks, since apart from also cooperating in conferring to the assembly the necessary degree of rigidity, they offer a wide bearing support surface, fixing an exact alignment of the bearings, regardless of the thickness of the metal plate from which the assembly is obtained and according to the specific type of application.
  • these necks or flanges are obtained by displacement of material, forcing it to flow in a phase of the stamping process although this patent contemplates the formation thereof, both by drawing or extrusion processes as by any Another type of process.
  • the aforementioned inner necks of the circular openings may not be completely closed, to facilitate proper mounting of the crosshead and the respective bearings, for which the flow of the material through a given area would be prevented , at a specific stage of the stamping process, avoiding the need for subsequent cutting or machining.
  • the indicated one-piece body should only be subjected to a final grinding operation, for the holes or housings that are intended to receive the bearings that ensure the free play of the crosshead, even being able to dispense with this last operation if manages to perform a sufficiently precise stamping, leaving the costs of manufacturing the fork, therefore, reduced to a minimum.
  • Figure nQ shows the fork (16) used as an example in various spatial positions, in which the main parts of which it is indicated are indicated with indicative numbers, highlighting the idea set forth herein.
  • Figure nQ 2 shows the main views, with the precise sections to obtain an optimal view, also corresponding to the same fork example (16), where the most representative areas of the same are also specifically outlined, in order to clarify to a greater extent the real relative situation of them, with respect to the whole.
  • Figure nQ 3 shows a sectional view of the complete assembly of the entire assembly of a joint (20) of any type cardan or similar, where the concept introduced with the present invention is incorporated, so that it is possible to more easily appreciate the advantages of it, that through a Further detailed description may demonstrate the breadth and variety of its possible applications.
  • the example in question basically consists of a central body or core (10) base of the fork (16) and specifically prepared to serve as rigid and integral housing of the corresponding end of the tube or bar, not shown in the figures, which would fit into the cavity (21) and pressed by the extensions or folds (10a) of the core (10), next to which it becomes the joint itself and through which it will receive or transmit the rotation efforts that take place during its operation.
  • branches (11) or asymmetric wings (13) of the aforementioned fork (16) are also indicated, which are substantially flat and parallel, presenting the circular openings (15) next to their free ends (16) equal and aligned intended to receive the respective bearings or bearings (17) not shown in the figures.
  • necks or flanges (14) are obtained within the unique stamping process with which is manufactured the fork (16) in question, through a progressive tooling or a progressive matrix trans ⁇ erizada, for which the displacement of material occurs, forcing it to flow in a defined phase during the progression of the stamping, either by drawing or extrusion processes or by any other type of process.
  • the aforementioned inner flanges (14) of the circular openings (15) may not be completely closed, as shown in the example, in order to facilitate assembly suitable of the crosshead and of the respective bearings (19) for which it would be necessary to limit the flow zone of the material, in a specific phase of the stamping process and according to the requirements of the specific application where it is to be used, thus avoiding the need for subsequent cutting or machining,
  • the circular openings of the fork branches (11) partially or totally surrounded, as the case may be, by individual flanges (14) or inner necks, arranged to embrace the corresponding bearings or bearings (17) on which the gasket joints are located sealed (18) and the aligned shafts or stumps of the respective crosshead (19) are adjusted, see figure nQ 3.

Abstract

Sistema especial de refuerzo para el arrope de los rodamientos en las juntas de unión cardan. La presente invención se refiere a una horquilla cardan, cuya característica esencial estriba en estar constituida por un cuerpo monopieza, obtenido por estampación a partir de una calidad apropiada de plancha metálica, presentando en sus alas laterales (11) sendas aberturas circulares (15), iguales o alineadas, destinadas a recibir los mencionados cojinetes o rodamientos (17), sobre los que se ajustan los ejes o muñones de la respectiva cruceta. La invención se refiere específicamente a los refuerzos (14) conferidos en las alas laterales (11) para un mayor abrace o sujeción de dichos cojinetes o rodamientos (17). Esta configuración no afecta al montaje del conjunto y puede aplicarse a cada uno de los diferentes tipos de horquillas.

Description

"SISTEMA ESPECIAL DE REFUERZO PARA EL ARROPE DE LOS RODAMIENTOS EN LAS JUNTAS DE UNION CARDAN"
La invención hace referencia de igual forma a co o se indica en su enunciado, a una horquilla perfeccionada , en cuanto a su mayor rigidez y resistencia,, la cual ha sido especialmente proyectada con vistas a sυ integración en articulaciones universales, tipo cardan o similar y, en concreto, en vistas a sυ integración en las uniones de este tipo que forman parte de la columna de dirección de los vehículos automóviles, aunque pudiera admitir otras aplicaciones de manera equivalente.
Las indicadas horquillas constituyen un elemento esencial en la articulación, dado que a través de las mismas que se transmiten los esfuerzos de rotación entre los dos segmentos o tramos en los que queda dividida la columna de dirección, en su caso y dado que deben ofrecer un apoyo suficiente a los rodamientos o cojinetes sobre los que se ajustan los pivotes según ejes ortogonales de la cruceta.
Las horquillas constituidas por un cuerpo de una sola pieza, obtenida en una única operación de estampado, a partir de un espesor y una calidad apropiados de plancha metálica y por medio de un utillaje progresivo o una matriz progresiva transíerizada, presentan importantes prestaciones técnicas y ventajas de aligeramiento de peso, bajo coste y facilidad de fabricación, para los diferentes tipos de aplicación donde se vayan a emplear.
No obstante, las principales ventajas que incorpora la idea mostrada en esta invención están basadas en el aumento de la rigidez y de la resistencia del conjunto, frente a los esfuerzos habituales que se presentan en una junta cardan cualquiera, permitiendo además que el montaje de todo el conjunto se realice de forma óptima. Esta característica esencial de la presente invención viene otorgada por las aberturas circulares alineadas, dispuestas para recibir los correspondientes rodamientos o cojinetes, las cuales se hallan rodeadas por sendos rebordes o cuellos interiores, puesto que aparte de cooperar también en conferir al conjunto el grado necesario de rigidez, ofrecen una amplia superficie de apoyo a los cojinetes, fijando una exacta alineación de los mismos, independientemente del espesor de la plancha metálica a partir de la que obtiene el conjunto y según el tipo concreto de aplicación.
Según una característica accesoria de la invención, estos cuellos o rebordes se obtienen por desplazamiento de material, obligándolo a fluir en una fase del proceso de estampación aunque esta patente contempla la formación de los mismos, tanto por procesos de embutición o de extrusión como por cualquier otro tipo de proceso.
Es destacable que en caso de ser preciso, los anteriormente mencionados cuellos interiores de las aberturas circulares pudieran no ser completamente cerrados, para facilitar un montaje adecuado de la cruceta y los respectivos rodamientos, para lo cual se impediría la fluencia del material por una zona determinada, en una fase concreta del proceso de estampación, evitando la necesidad de un corte o mecanizado posterior.
En general, el indicado cuerpo monopieza deberá sr únicamente sometido a una operación final de rectificado, para los orificios o alojamientos que se destinan a recibir los cojinetes que aseguran el libre juego de la cruceta, pυdiendo incluso llegar a prescindirse de esta última operación si se consigue realizar una estampación suficientemente precisa, quedando los costos de fabricación de la horquilla, por tanto, reducidos a un mínimo.
Otros detalles y características de la presente Patente de Invención se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en la que se hace referencia a los dibujos que esta memoria se acompañan en los que, de manera un tanto esquemática, se representan los detalles preferidos. Estos detalles se dan a título de ejemplo, haciendo referencia a un caso posible de realización práctica, pero no queda limitado a los detalles que ahí se exponen; por tanto esta descripción debe ser considerada desde punto de vista ilustrativo y sin limitaciones de ninguna clase.
Sigue a continuación una relación de los diversos elementos que se citan en la descripción que sigue y figuras que se acompañan: (10) núcleo, (10a) extensiones, (11) extensiones, (12) aberturas, (13) orejetas, (14) rebordes, (15) aberturas, (16) horquillas, (17) cojinetes, (18) juntas, (19) cruceta, (20) unión tipo cardan.
La figura nQ l muestra la horquilla (16) utilizada como ejemplo en diversas posiciones espaciales, en el cual se encuentran señaladas con números indicativos las partes principales de que consta, resaltándose la idea expuesta en la presente memoria.
La figura nQ 2 muestra las vistas principales, con las secciones precisas para obtener una óptima visualización, correspondientes también al mismo ejemplo de horquilla (16), donde también se encuentran reseñadas de modo específico las zonas más representativas de la misma, con el fin de clarificar en mayor grado la situación real relativa de las mismas, respecto al conjunto.
La figura nQ 3 muestra una vista seccionada del montaje completo de todo el conjunto de una unión (20) cualquiera tipo cardan o similar, donde se encuentra incorporado el concepto introducido con la presente invención, de manera que resulta posible apreciar con mayor facilidad las ventajas de la misma, que por medio de una descripción posterior más detallada se podrá demostrar la amplitud y variedad de sus posibles aplicaciones.
En una de las realizaciones preferidas de lo que es el objeto de la presente solicitud, y tal y como puede verse en las figuras nQ 1 y 2, se puede observar que el ejemplo en cuestión consta fundamentalmente de un cuerpo central o núcleo (10) base de la horquilla (16) y preparada específicamente para servir de alojamiento rígido y solidario de la correspondiente extremidad del tubo o barra, no representada en las figuras, que encajaría en la cavidad (21) y presionada por las extensiones o dobleces (10a) del núcleo (10), junto al cual pasa a constituir la articulación en si y a través del cual recibirá o transmitirá los esfuerzos de rotación que tienen lugar durante su funcionamiento.
En las mismas figuras, vienen indicadas también las ramas (11) o alas asimétricas (13) de la mencionada horquilla (16), las cuales son sensiblemente planas y paralelas, presentando junto a su extremidades libres (16) las aberturas circulares (15) iguales y alineadas destinadas a recibir los respectivos rodamientos o cojinetes (17) no representados en las figuras.
Estas aberturas circulares (15) se hallan rodeadas por sendos rebordes o cuellos interiores (14), los cuales constituyen la esencia fundamental de esta invención puesto que aparte de cooperar también en conferir al conjunto el grado necesario de rigidez ofrecen una amplia superficie de apoyo a los cojinetes (17),. determinando una exacta alineación de los mismos, de forma independiente al espesor de la plancha metálica a partir de la cual se obtiene el conjunto, dependiendo del tipo concreto de aplicación que se considere.
Es necesario resaltar que estos cuellos o rebordes (14) se obtiene dentro del proceso único de estampado con el que se fabrica la horquilla (16) en cuestión, a través de un utillaje progresivo o una matriz progresiva transíerizada , para lo cual se produce el desplazamiento de material, obligándolo a fluir en una fase definida durante la progresión de la estampación, bien sea por procesos de embutición o de extrusión o bien por medio de cualquier otro tipo de proceso.
Pero, además, es destacable que en caso de resultar preciso, los anteriormente mencionados rebordes interiores (14) de las aberturas circulares (15) pudieran no encontrarse cerrados por completo, co o se muestra en el ejemplo, con el fin de facilitar el montaje adecuado de la cruceta y de los respectivos cojinetes (19) para lo cual sería necesario limitar la zona de fluencia del material, en una fase concreta del proceso de estampación y según los requerimientos de la aplicación concreta donde se vaya a emplear, evitando así la necesidad de un corte o mecanizado posterior ,
El conseguir los indicados rebordes (14) durante el proceso de estampación supondría un ahorro importante frente a la posibilidad de practicar las aberturas existentes en las alas (13) por taladrado, de forma que dichos rebordes (14) se obtengan en la misma operación de taladrado. No obstante, las indicadas aberturas (15) deberán en cualquier caso ser sometidas a una operación final de rectificado, salvo que resultase técnicamente posible conseguir la suficiente precisión en la operación de estampado.
Por último, en la vista seccionada que se muestra en la figura nQ 3 , se pueden observar las distintas piezas que constituyen todo el sistema, en su posición correspondiente, una vez concluido el montaje de una articulación cualquiera tipo cardan o similar.
La sección correspondiente a la horquilla (16) muestra - fi ¬
las aberturas circulares de las ramas (11) de la horquilla rodeadas parcialmente o totalmente, según el caso, por sendos rebordes (14) o cuellos interiores, dispuestos para abrazar los correspondientes rodamientos o cojinetes (17) sobre los que se ubican las juntas de sellado (18) y se ajustan los ejes o muñones alineados de la respectiva cruceta (19), véase figura nQ 3.
Como puede observarse además en esta figura nQ 3 se detalla de forma precisa, la capacidad de óptima sujeción que presenta la horquilla (16) para los rodamientos o cojinetes (17), frente a cualquier posible desenmangue del montaje y de manera que se realice la transmisión de giro sin ningún problema, tanto en relación con la eficacia de la consecución del movimiento en si como en lo referente a una inimización de ruidos y vibraciones por medio de las juntas de sellado (18), gracias a que se evita todo posible contacto metálico entre las diferentes piezas.
Aunque las distintas piezas integrantes del sistema pudieran ser de cualquier material, según el tipo de aplicación donde vaya a emplearse, principalmente los elementos (16), (18) y (19) deberán ser diseñados de forma que cumplan de modo óptimo con las funciones que tienen asignadas, a la vez que colaboren a que todo el conjunto completo resulte lo más ligero y barato posible, siempre teniendo en cuenta la aplicación concreta que se considere.
También es posible comprobar en dicha figura nQ 3 que los mencionados rebordes interiores (14) aparte de desarrollar una función de refuerzo, contribuyendo a la indefor abilidad de la horquilla (16), determinan que la dimensión axial de la abertura (15) sea sensiblemente superior al espesor de la plancha metálica a partir de la cual se obtiene el conjunto (16) de manera que se ofrece una superficie de apoyo suficientemente amplia al correspondiente cojinete o rodamiento (17), aún para el caso en que se utilice una plancha de espesor relativamente reducido.
Asimismo, resulta también reseñable que si se llegase a dar el caso, durante el funcionamiento habitual de la articulación de un sobreesfυerzo que ocasionase la pérdida parcial o total de alguno de los rodamientos (17), con esta invención se asegura que se mantendría en óptimo estado la funcionalidad de la articulación en su conjunto, gracias a la facultad de los cuellos o rebordes interiores de las ramas (11) que impiden la pérdida de unión entre la horquilla y la respectiva cruceta (19).
Se comprende que la invención no queda en absoluto limitada al ejemplo de realización descrito y representado, sino que dentro de lo que constituye sυ esencialidad admite numerosas variante, algunas de las cuales han quedado ya apuntadas y todas las cuales deberán considerarse comprendidas en el ámbito de protección del registro que se solicita.
Descrito suficientemente en que consiste la presente Patente en correspondencia con los planos adjuntos, se comprende que podrá introducirse en la mismo cualesquiera modificaciones de detalle se estimen convenientes siempre y cuando las variaciones que se introduzcan, no altere sυ esencia que queda resumida en las siguientes Reivindicaciones.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
19 - "SISTEMA ESPECIAL DE REFUERZO PARA EL ARROPE DE LOS RODAMIENTOS EN LAS JUNTAS DE UNION CARDAN", aplicable entre otras soluciones mecánicas, en todos aquellas uniones entre ejes que precisen dicho tipo de articulaciones caracterizado en que está integrado dentro de una horquilla (16) cualquiera constituida por un cuerpo monopieza o núcleo, esencialmente obtenido por estampación a partir de una calidad apropiada de plancha metálica, adaptado por cualquier medio de acoplamiento a la extremidad del correspondiente árbol y del que parten en posiciones diametralmente opuestas, dos alas o ramas (11) simétricas, sensiblemente planas y paralelas, que prolongan sin solución de continuidad dicho cuerpo y que van provistas, en sυs extremidades libres u orejetas (13) de sendas aberturas circulares (15) alineadas provistas de un reborde (14) abierto como refuerzo y garantía de la indeformabilidad de la horquilla (16) y para una óptima sujeción de los rodamientos o cojinetes (17), frente a cualquier posible des angυe del montaje y de manera que realice óptimamente la transmisión de giro.
2§ - "SISTEMA ESPECIAL DE REFUERZO PARA EL ARROPE DE LOS RODAMIENTOS EN LAS JUNTAS DE UNION CARDAN", según la 15 reivindicación caracterizado en que va integrado dentro de una horquilla (16) cualquiera constituida por un cuerpo de una sola pieza, el cual se obtiene en una única operación de estampado a partir de un espesor y una calidad apropiados de plancha metálica y por medio de un utillaje progresivo o matriz progresiva transíerizad , 3a - "SISTEMA ESPECIAL DE REFUERZO PARA EL ARROPE DE LOS RODAMIENTOS EN LAS JUNTAS DE UNION CARDAN", integrado en una horquilla cualquiera (16), según la la y 2 reivindicaciones caracterizado en que el reborde (14) que rodea cada una de las aberturas (15) referidas en dichas reivindicaciones se obtiene por desplazamiento del material obligándolo a fluir en una fase del proceso de estampación, de manera que se forme un cuello o reborde (14) interior, alrededor de dicha abertura, basado en el aumento de la rigidez y de la resistencia del conjunto frente a los esfuerzos habituales que se presentan en una junta cardan cualquiera de forma que la dimensión axial de dicha abertura (15) sea sensiblemente superior al espesor de la plancha metálica, a partir de la que se obtiene el conjunto, encontrándose contemplada la formación del mencionado cuello o reborde (14) tanto por procesos de embutición o de extrusión, como por cualquier tipo de proceso .
4a - "SISTEMA ESPECIAL DE REFUERZO PARA EL ARROPE DE LOS RODAMIENTOS EN LAS JUNTAS DE UNION CARDAN", integrado en una horquilla cualquiera (16), según la la. 2§ y 3a reivindicaciones caracterizado en que en caso de resultar preciso los anteriormente mencionados cuellos o rebordes (14) interiores de las aberturas circulares (15) de la horquilla (16) en cuestión, pudieran no encontrarse cerrados por completo, con el fin de facilitar el montaje adecuado de la cruceta (19) y de los respectivos rodamientos (17) para lo cual sería necesario limitar la zona de fluencia del material, en una fase concreta del proceso de estampación y según los requerimientos de la aplicación concreta donde se vaya a emplear, evitando así la necesidad de un corte o mecanizado posterior.
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