ES2228417T3 - Tuerca ajustable descentrada. - Google Patents

Abstract

Una disposición ajustable de conexión, que conecta de forma ajustable entre sí miembros mecánicos asociados (118, 120), uno de los cuales (120) incluye una superficie estacionaria de apoyo (154), que comprende una tuerca (122) descentrada y un perno asociado (110) que dispone de una cabeza (112) y de una espiga (114) que se extiende desde la misma, en la que al menos una porción de la espiga (114) está roscada para aplicarse a la tuerca de ajuste (122), en uso, el perno y la tuerca de ajuste ajustan, al menos, una característica de los miembros mecánicos asociados (118, 120), comprendiendo la tuerca de ajuste: un cuerpo (126) que define un eje (128) de tuerca a través del mismo, definiendo adicionalmente el cuerpo una superficie superior y una porción inferior; una pestaña redonda (130) formada de manera integral con el cuerpo (126) en la porción inferior del mismo, estando la pestaña (130) formada en el cuerpo (126) de manera que el eje (128) de tuerca sea colineal con un eje de la pestaña(130); y un orificio (136) formado en el cuerpo (126), que se extiende desde la superficie superior a la porción inferior y a través de la pestaña (130), teniendo el orificio (136) una rosca (140) formada en su interior; el orificio (136) define un eje (138) de orificio que es paralelo y que está separado del eje (128) de tuerca, la citada disposición de conexión ajustable se caracterizan porque el citado orificio (136) está formado desplazado en el cuerpo (126) de tuerca, y en el que, en uso, cuando la tuerca de ajuste (122) y el perno (110) se engranan entre sí y ambos miembros mecánicos (118, 120) conectan conjuntamente la rotación de la tuerca de ajuste (122) hace moverse al perno (110), y con él, al otro o segundo miembro (118), en una dirección transversal al eje del perno (110) como resultado del enganche por leva entre la pestaña (130) y el apoyo estacionario (154) en el primer miembro (120) y en el que la rotación del perno (110) produce una aplicación adicional entre la tuerca (122) y el perno (110), para fijar entre sí los miembros mecánicos (118, 120).

Description

Tuerca ajustable descentrada.

La presente solicitud se refiere a un conjunto de ajuste para miembros atornillados. Más en particular, la presente invención se refiere a una tuerca descentrada para su utilización en un conjunto ajustable para miembros atornillados.

Los conjuntos mecánicos, tales como los que se utilizan en sistemas de dirección de automóviles, a menudo requieren alineación y ajuste. Estos componentes montados (por ejemplo, atornillados) generalmente utilizan aberturas ranuradas, superficies de leva y componentes fabricados específicamente para proporcionar tales capacidades de ajuste. En una utilización de un conjunto de ajuste de este tipo, se realiza la alineación de ruedas de automóvil para maximizar el rendimiento de dirección y para proporcionar un correcto manejo en carretera y desgaste de neumáticos.

La alineación deseada de las ruedas varía según los fabricantes y modelos determinados de automóviles y puede depender, además, de condiciones externas tales como, por ejemplo, la acumulación de caucho y aceite alrededor de las piezas unidas y de las condiciones atmosféricas. Típicamente, la alineación del automóvil implica dos parámetros, específicamente, el avance y la inclinación. Se considera el avance normalmente como el ángulo entre el eje del pivote de dirección y la vertical. Esto se puede visualizar con una vista lateral del automóvil; es decir, al mirar directamente al lateral de la rueda del automóvil. Se define la inclinación como la cantidad que se inclinan los neumáticos de automóvil en la parte superior en relación con la parte inferior. Esto se reconoce como inclinación hacia dentro o hacia fuera cuando se visualiza desde la parte delantera del automóvil. Como resultado del desgaste, así como de las condiciones de las carreteras, de la acumulación de caucho y de aceite y otras condiciones similares, las medidas de avance e inclinación cambian durante la vida del automóvil. Esto origina alineaciones necesarias, periódicas de las ruedas. Se realizan estas alineaciones dentro de las tolerancias específicas del fabricante.

Las disposiciones que se utilizan actualmente para proporcionar el ajuste necesario para la alineación de las ruedas utilizan pernos a medida, tales como pernos de leva o pernos articulados, para proporcionar el ajuste necesario. En una disposición, como se muestra en la Figura 1, se ajusta un perno articulado o perno 1 de leva en una abertura ranurada 2 en el conjunto 3 de dirección. El perno 1 incluye una pestaña desplazada 4 que sirve como una superficie de leva. Al hacer rotar el perno 1, la pestaña 4 coopera con una superficie estacionaria S para desplazar el perno 1 transversalmente a través de la abertura ranurada 2. A continuación, se aplica por rosca una tuerca 6 en el eje del perno 1, en posición transversal, como se establece al utilizar la superficie de leva de la pestaña descentrada 4.

La Figura 2 ilustra una segunda disposición en la que se inserta un perno 7 de leva a través de una ranura alargada 8 y se sitúa una arandela de leva o descentrada 9 en el eje del perno 7. La arandela 9 de leva incluye una ranura descentrada 10 a través de la cual se inserta el perno 7. El perno 7 de leva tiene una superficie plana 11 que se extiende a lo largo de su longitud, que coopera con la ranura 10 en la arandela 9. Al hacer rotar el perno 7, como consecuencia se hace rotar la arandela 9 que funciona como una leva para desplazar el perno 7 transversalmente a la dirección de sujeción. A continuación, se rosca una tuerca 12 en el eje del perno 7 de leva y se aprieta para mantener el conjunto en su posición.

Estas disposiciones conocidas de ajuste requieren pernos fabricados especialmente para proporcionar esta característica de ajuste. Además, debido a que las disposiciones generales de los conjuntos de dirección varían mucho de un vehículo a otro, es necesaria una gran variedad de estos pernos fabricados especialmente para poder proporcionar las piezas específicas para cada vehículo. Además, en la disposición que se ilustra en la Figura 2, las piezas múltiples, es decir, los pernos y arandelas fabricados específicamente, y también las tuercas, son necesarias para poder proporcionar esta característica de ajuste, de nuevo para disposiciones de conjuntos de direcciones individuales o diferentes. Adicionalmente, en esta disposición se ha descubierto que, debido a que el perno tiene típicamente un accionamiento hexagonal de pequeño, el ajuste del par de torsión en el conjunto es limitado.

Como consecuencia, existe una necesidad de componentes de conjuntos de ajuste que minimicen el número diferente de piezas necesarias para vehículos diferentes. Deseablemente, tales componentes de conjuntos de ajuste utilizan un máximo número de piezas convencionales o estándar y requieren un mínimo número de piezas fabricadas y/o diseñadas específicamente. Más preferentemente, estas piezas diferentes son utilizables en una variedad de conjuntos de dirección y por lo tanto se requerirá un inventario mínimo de piezas diferentes.

Se configura una tuerca de ajuste descentrada para utilizarse con un perno, para ajustar, al menos, una característica de los miembros conectados mecánicamente. Se utiliza un perno común que tiene una cabeza y una espiga que se extiende desde la misma. Al menos una porción de la espiga está roscada para aplicarse a la tuerca de ajuste. La tuerca de ajuste proporciona la sujeción mecánica de los componentes entre sí, en la cual se requiere el posicionamiento transversal (es decir, lado a lado) del conjunto de sujeción.

La tuerca incluye una porción de cuerpo que define un eje de tuerca a través del mismo. Adicionalmente, el cuerpo define una superficie superior y una porción inferior. Se forma una pestaña redonda que es enteriza con el cuerpo en la porción inferior. Se forma la pestaña en el cuerpo, de manera que el eje de tuerca sea colineal con el eje de la pestaña.

Se forma un orificio en el cuerpo de tuerca, que se extiende desde la superficie superior a la porción inferior y a través de la pestaña. El orificio tiene una rosca formada en el mismo para conectarse con la rosca de la espiga del perno. Se forma el orificio desplazado en el cuerpo de tuerca y define un eje de perno que es paralelo y está separado del eje de la tuerca. El eje de tuerca puede estar dentro del orificio de tuerca. Alternativamente, para proporcionar un rango mayor de ajuste, el eje de tuerca puede estar en una pared que define el orificio. Más alternativamente, el eje de tuerca puede estar fuera del orificio. para proporcionar un rango de ajuste aun mayor.

Cuando el perno y la tuerca de ajuste se encuentran en aplicación entre sí, la rotación de la tuerca de ajuste desplaza la tuerca y al perno de ajuste en una dirección transversal a la dirección de la aplicación, es decir, lado a lado, por medio de una acción de leva. La rotación de la cabeza del perno desplaza el perno y la tuerca de ajuste en la dirección de aplicación, es decir, apretando y aflojando.

En el Documento norteamericano 4031936 se muestra una tuerca de bloqueo que dispone de un orificio excéntrico y un rebaje de sujeción, en el cual se monta una arandela de muelle de forma previamente ensamblada, de acuerdo con el preámbulo de la Reivindicación 1.

En una Realización preferente, el cuerpo de tuerca define una forma hexagonal. En esta configuración, el cuerpo de tuerca define la dimensión más grande a través de los vértices opuestos de la forma hexagonal. La pestaña puede tener un diámetro igual a la dimensión mayor a través de los vértices opuestos. Alternativamente, la pestaña puede tener un diámetro mayor que la dimensión más grande a través de los vértices opuestos.

Las paredes que definen el orificio son circulares y pueden estar achaflanadas en una unión con la superficie superior. También puede estar achaflanada la pared que define el orificio en una unión con la porción inferior en la pestaña.

A continuación se describirá una Realización determinada, con referencia a los dibujos que se acompañan; en los cuales:

la Figura 1 es una vista esquemática de un conjunto conocido de ajuste de alineación de ruedas, siendo este conjunto común para los automóviles fabricados por la Corporación Chrysler;

la Figura 2 es una vista esquemática de un segundo conjunto conocido de ajuste de alineación, encontrándose comúnmente el citado conjunto en los automóviles de General Motors;

las Figuras 3A - 3C ilustran una vista superior (Figura 3A), una vista lateral (Figura 3B) y una vista en corte transversal tomada por la línea 3C - 3C (Figura 3C) de una Realización de una tuerca de ajuste descentrada que incluye los principios de la presente invención;

las Figuras 4A - 4C son vistas superior, lateral y en corte transversal, similares a las de las Figuras

\hbox{3A
-}

3C, de una Realización alternativa de una tuerca de ajuste descentrada;

las Figuras 5A - 5C son vistas superior, lateral y en corte transversal, similares a las de las Figuras

\hbox{3A
-}

3C, de incluso otra Realización alternativa de una tuerca de ajuste descentrada; y,

las Figuras 6A y 6B ilustran el rango de la capacidad de ajuste de la Realización de la tuerca de ajuste descentrada de las Figuras 3A - 3C.

Un conjunto de ajuste de acuerdo con los principios de la presente invención proporciona la sujeción mecánica entre sí de componentes, en la que se requiere un posicionamiento transversal controlado y preciso del conjunto de sujeción (es decir, posicionamiento lado a lado). Como se ve en las Figuras 6A - B, utilizada en una disposición típica, para sujetar dos componentes entre sí, como por ejemplo una charnela de dirección a un conjunto de puntal o porciones de un conjunto de dirección entre sí, una tuerca de ajuste de acuerdo con los principios de la presente invención proporciona el ajuste de estos componentes relativamente entre sí, para, por ejemplo, facilitar la alineación de las ruedas.

Un perno convencional 110 que dispone de una cabeza 112 y de una espiga o eje 114, incluye una porción roscada 116 en un extremo de la espiga 114 en situación opuesta a la cabeza 112. Se inserta el perno 110 a través de los miembros primero 118 y segundo 120 que se encuentran unidos entre sí. Se rosca una tuerca de ajuste 122 de acuerdo con los principios de la presente invención en el extremo roscado 116 de la espiga 114 de perno y se aprieta en la misma. Los componentes 118, 120 que están unidos entre sí, son ajustables transversalmente a la dirección de conexión (es decir, ajuste lado a lado) por medio de una abertura alargada 124, ranurada o entallada, formada en uno de los miembros, como por ejemplo el miembro 120, para permitir el ajuste transversal cuando los miembros 118 120 se unen entre sí.

La tuerca de ajuste descentrada 122 incluye un cuerpo 126 que define un eje, como se indica con el número 128, a través del mismo. Se forma una superficie 130 de leva como parte del cuerpo 126, generalmente simétrica en relación con el eje 128 de tuerca. En una Realización actual, el cuerpo 126 de tuerca tiene forma hexagonal, utilizándose frecuentemente esta forma (es decir una tuerca hexagonal) en conjuntos mecánicos de sujeción. Se puede configurar la superficie 130 de leva como una pestaña 132 que está formada integralmente con el cuerpo 126 y también es simétrica en relación con el eje 128 de tuerca. Es decir, la pestaña 132 es redonda y su eje 134 es colineal con el eje 128 de la tuerca. Como tal, se debe entender que cualquier referencia al eje 128 de la tuerca necesariamente incluye o engloba al eje 134 de la pestaña.

En una Realización presente, en la cual el cuerpo 126 define una forma hexagonal, se define la dimensión mayor a través de los vértices opuestos de la forma hexagonal. La pestaña 132 puede tener un diámetro que sea igual a esta dimensión mayor. Alternativamente, aunque no se muestra, la pestaña 132 puede tener un diámetro mayor que esta dimensión más grande a través de los vértices opuestos.

Se forma un orificio excéntrico 136 a través del cuerpo 126, definiendo el citado orificio 136 un eje de orificio, como se indica con el número 138. Se forma el orificio 136 descentrado en el cuerpo 126, de manera que el eje 138 de orificio y el eje 128 de tuerca no son colineales o estén separados entre sí, como se indica en S_{122}. En una configuración típica, el orificio 136 está roscado, como se indica con el número 140, para aplicarse por roscado con las roscas correspondientes 116 en la tuerca 110. De esta manera, la tuerca 122 se aplica al perno 110 de forma excéntrica, de forma que el perno 110 y la tuerca 124 se rosquen entre sí asimétricamente.

Se puede configurar el orificio 136 de manera que tenga paredes 142, 144 achaflanadas o anguladas en el extremo superior y en la porción inferior, respectivamente, para permitir una fácil aplicación de la tuerca 122 al perno 110. Los extremos achaflanados 142, 144 facilitan también la formación o la mecanización de las roscas 140 en la tuerca 122 y permiten, además, la limpieza de las roscas 140 después de la formación.

Se puede formar el orificio 136 en la tuerca 122 en varias posiciones. Como se ve en las Figuras 3A - 3C, se puede formar el orificio 136 de manera que la pared 146 que define el orificio 136 (por ejemplo, en las roscas 140) se sitúe sustancialmente a lo largo del eje 128 de tuerca. Alternativamente, como se ilustra en las Figuras 4A - 4C, se puede configurar la tuerca 224 de manera que el eje 228 de tuerca se sitúe dentro del orificio 236, descentrado respecto al eje 238 de orificio. En otra alternativa, como se ve en las Figuras 5A - 5C, se puede formar la tuerca 322 de manera que la pared 346 que define el orificio 336 (por ejemplo, en las roscas 340) esté separada del eje 328 de tuerca.

Como los expertos en la técnica apreciarán, y como se describirá en detalle a continuación, cuanto más grande sea la distancia d_{122} entre el eje 138 de orificio y el eje 128 de tuerca, mayor será la capacidad de ajuste de la tuerca 122. Por supuesto, esto se debe a que una mayor distancia entre el eje 128 de tuerca y el eje 138 de orificio produce una mayor diferencia entre las distancias más grandes y más pequeñas d_{1} y d_{5} (como se ve en la Figura 3A), entre el eje 138 de orificio y los bordes de la pestaña, como se indica en 148 y 150, respectivamente.

Haciendo referencia a continuación a las Figuras 6A y 6B, se muestra una ilustración esquemática de la manera en que la presente tuerca descentrada 122 proporciona esta capacidad de ajuste. Se muestran la tuerca 122 y el perno asociado 110 situados dentro de una porción del miembro de unión de dirección 118, 120. Estas porciones pueden ser, por ejemplo, una porción de la charnela de dirección 118 y una porción de una ménsula 120 que se extiende desde el puntal de rueda delantera. Las porciones del conjunto de dirección se corresponden con aquellas porciones que se muestran en la Figura 1. Puesto que la charnela de dirección 118 y la ménsula de puntal 120 se deben montar entre sí utilizando la presente tuerca de ajuste 122, la charnela de dirección incluye una abertura redonda (no mostrada) que se forma en la misma, a través de la cual se inserta el perno 110. La ménsula de puntal 120 incluye una ranura alargada 124 a través de la cual se inserta también el perno 110. Se forma una superficie estacionaria 154 en la ménsula 120, contra la cual se apoya la pestaña 132 de tuerca para proporcionar la capacidad de ajuste por medio de una acción de leva.

Con los propósitos de la siguiente descripción, se debe entender que debido a que la abertura la charnela 118 es fija (es decir, redonda), la posición del perno 110 se corresponde con la posición de la charnela 118. Es decir, el perno 110 y la charnela 118 se desplazan juntos. Haciendo referencia a la Figura 6A, se muestra el conjunto estando situada la tuerca 122 de manera que se apoya en una primera posición en la cual el charnela de dirección 118 se encuentra lo más lejos de la superficie estacionaria 154 en la ménsula de puntal 120. Esto se consigue al roscar la tuerca 122 en el perno 110, y hacer rotar la tuerca 122 de manera que una primera porción 156 de pestaña, la más lejana al eje 138 de orificio, se sitúe apoyándose en la superficie estacionaria 154. En esta posición, el perno 110 (y por lo tanto la charnela 118) están en la posición más lejana en relación con la ménsula 120. Esto proporciona una capacidad de ajuste de distancia máxima d_{max}. Simplemente es necesario apretar a continuación el perno 110 (en vez de apretar la tuerca 122) a la vez que la tuerca 122 se mantiene estacionaria para fijar esta posición de charnela / ménsula

\hbox{118 /}

120.

A la inversa, como se muestra en la Figura 5A, al hacer girar la tuerca 122 ciento ochenta grados (180º) en relación con la posición de la Figura 6A, se sitúa una segunda posición 158 de pestaña sobre la superficie estacionaria 154. En esta posición, el perno 110 (y por lo tanto, la charnela 118) se encuentran en la posición más cercana en relación con la ménsula 120. Esto proporciona una capacidad mínima de ajuste de distancia d_{min}. De nuevo, es solamente necesario apretar entonces el perno 110 (en lugar de apretar la tuerca 122) mientras se mantiene la tuerca 122 estacionaria para fijar esta posición 118/120 de charnela/ménsula. Se podrá entender fácilmente que debido a la periferia curvada o redonda de la pestaña 132, los ajustes posibles en el rango de ajustes (es decir, d_{max} - d_{min}) se realizan en continuo, en lugar de serlo en pasos discretos.

Como los especialistas en la técnica reconocerán y apreciarán, la presente tuerca de ajuste 122 permite los ajustes de alineación de ruedas sin la necesidad de pernos, arandelas y otras piezas similares especializadas. Por el contrario, con un perno común 110 (que se encuentre dentro de las tolerancias y especificaciones del fabricante), la presente tuerca de ajuste 122 proporciona un ajuste continuo de la distancia entre, por ejemplo, una charnela 118 de dirección y su ménsula de puntal asociada 120.

Como se ha establecido más arriba, la posición del eje 138 del orificio en relación con el eje 128 de la tuerca determina la capacidad de ajuste total de la tuerca 122. Las Figuras 4A, C y 5A, C ilustran la relación entre la posición del eje del orificio y el eje de la tuerca y el rango resultante de capacidad de ajuste. Como se puede apreciar en las Figuras 4A, cuando el eje 228 de tuerca se mantiene dentro del orificio 236 (es decir, cuando los ejes 228, 238 de la tuerca y del orificio están cercanos entre si) la capacidad de ajuste resultante es relativamente pequeña. A la inversa, como se aprecia en la Figura 5A, cuando el eje 338 de orificio se encuentra a una mayor distancia del eje 328 de tuerca, se aumenta la capacidad de ajuste de la tuerca 322 descentrada.

Claims (8)

1. Una disposición ajustable de conexión, que conecta de forma ajustable entre sí miembros mecánicos asociados (118, 120), uno de los cuales (120) incluye una superficie estacionaria de apoyo (154), que comprende una tuerca (122) descentrada y un perno asociado (110) que dispone de una cabeza (112) y de una espiga (114) que se extiende desde la misma, en la que al menos una porción de la espiga (114) está roscada para aplicarse a la tuerca de ajuste (122), en uso, el perno y la tuerca de ajuste ajustan, al menos, una característica de los miembros mecánicos asociados (118, 120), comprendiendo la tuerca de ajuste:

un cuerpo (126) que define un eje (128) de tuerca a través del mismo, definiendo adicionalmente el cuerpo una superficie superior y una porción inferior;

una pestaña redonda (130) formada de manera integral con el cuerpo (126) en la porción inferior del mismo, estando la pestaña (130) formada en el cuerpo (126) de manera que el eje (128) de tuerca sea colineal con un eje de la pestaña (130); y

un orificio (136) formado en el cuerpo (126), que se extiende desde la superficie superior a la porción inferior y a través de la pestaña (130), teniendo el orificio (136) una rosca (140) formada en su interior;

el orificio (136) define un eje (138) de orificio que es paralelo y que está separado del eje (128) de tuerca, la citada disposición de conexión ajustable se caracterizan porque el citado orificio (136) está formado desplazado en el cuerpo (126) de tuerca, y en el que, en uso, cuando la tuerca de ajuste (122) y el perno (110) se engranan entre sí y ambos miembros mecánicos (118, 120) conectan conjuntamente la rotación de la tuerca de ajuste (122) hace moverse al perno (110), y con él, al otro o segundo miembro (118), en una dirección transversal al eje del perno (110) como resultado del enganche por leva entre la pestaña (130) y el apoyo estacionario (154) en el primer miembro (120) y en el que la rotación del perno (110) produce una aplicación adicional entre la tuerca (122) y el perno (110), para fijar entre sí los miembros mecánicos (118, 120).

2. Una disposición de conexión ajustable de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el eje (128) de tuerca yace dentro del orificio (136) de tuerca.

3. Una disposición de conexión ajustable de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el eje (128) de tuerca yace sobre una pared que define el orificio (136).

4. Una disposición de conexión ajustable de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el eje (128) de tuerca yace fuera del orificio (136).

5. Una disposición de conexión ajustable de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones anteriores, en la que la tuerca (126) tiene una forma hexagonal.

6. Una disposición de conexión ajustable de acuerdo con la Reivindicación 5, en la que el cuerpo (126) de tuerca define una dimensión más grande a través de los vértices opuestos de la forma hexagonal, y en la que la pestaña (130) tiene un diámetro igual a la dimensión más grande a través de los vértices opuestos.

7. Una disposición de conexión ajustable de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones anteriores, en la que el orificio está definido por una pared circular y la pared del orificio está achaflanada (142, 144) en una unión con la superficie superior y/o inferior.

8. Una disposición de conexión ajustable de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones anteriores, en la que el primer miembro mecánico (120) que soporta la superficie (154) de apoyo estacionario incluye una ranura (124) a través de la cual pasa el perno (110).