ES2244602T3 - Articulacion esferica. - Google Patents

Abstract

Articulación esférica compuesta por una carcasa (1) de articulación, abierta al menos por un lado, con una entalladura (2) de carcasa, un pivote (4) de articulación apoyado en la entalladura (2) de la carcasa con su esfera (3) de articulación provista de una protección de superficie y cuya sección de pivote sobresale de una abertura (18) de carcasa, un cojinete (5) dispuesto entre la carcasa (1) de articulación y la esfera (3) de articulación, así como un anillo (7) de cierre que obtura la entalladura (2) de la carcasa (1) de articulación, tensa el cojinete (5) dispuesto dentro en la carcasa (1) de articulación y sigue básicamente con su contorno interno, mediante un bisel o un radio conformado, al contorno externo del cojinete (5), caracterizada porque el anillo (7) de cierre, que se debe insertar en la carcasa (1) de articulación, está fijado en su posición en la carcasa (1) de articulación y presenta en el lado de la abertura (18) de carcasa, a través de la que sobresale de la carcasa (1) de articulación la sección de pivote (4) de articulación, un labio (17) de obturación en contacto con la esfera (3) de articulación mediante una tensión previa elástica.

Description

Articulación esférica.

Las articulaciones esféricas se usan en los campos más diversos, pero especialmente en la construcción de vehículos, en subgrupos para la suspensión de las ruedas. Las articulaciones esféricas de este tipo están compuestas por una carcasa de articulación, al menos abierta por un lado, con una entalladura de carcasa y por un pivote de articulación apoyado en la entalladura de la carcasa con su esfera de articulación provista de una protección de superficie y cuya sección de pivote sobresale de una abertura de la carcasa. Entre la carcasa de articulación y la esfera de articulación se dispone un cojinete que es necesario debido a las cargas elevadas a que se someten las articulaciones de este tipo en los vehículos. Aquí es muy esencial para el funcionamiento duradero de la articulación esférica (vida útil prolongada) que se tomen medidas constructivas que posibiliten la lubricación permanente con grasa para articulaciones. De este modo se reduce considerablemente la fricción entre los componentes relativamente móviles entre sí. Un fuelle de obturación se usa como depósito de grasa en las articulaciones convencionales. Sin embargo, el fuelle de obturación también es imprescindible para la hermetización de los componentes de las articulaciones esféricas para vehículos de motor con respecto a la suciedad y los efectos del medio. Por esta razón la vida útil de una articulación esférica se puede reducir considerablemente si, por ejemplo, debido a esfuerzos mecánicos o térmicos excesivos o por una carga de ozono elevada se daña el fuelle de obturación y pierde la hermeticidad o envejece antes de tiempo de manera que ya no puede realizar su función de obturación.

Otro problema resulta del hecho de que los vehículos de motor se friegan a menudo mediante aparatos de limpieza a alta presión. Como se ha podido comprobar, estos aparatos generan presiones que pueden levantar al menos momentánea e imperceptiblemente el fuelle de obturación de los componentes de la articulación. Los puntos no herméticos que aparecen por este motivo permiten la entrada de sustancias no deseadas en el interior de la articula-
ción.

El planteamiento técnico de la presente invención es lograr una obturación mejorada de la articulación esférica contra la entrada de suciedad o humedad entre el cojinete y la esfera de articulación, optimizándose al mismo tiempo la función de lubricación de los componentes móviles de la articulación.

El planteamiento técnico se resuelve, según la invención, mediante una articulación esférica con las características de la reivindicación 1.

De acuerdo con esto se propone que en el lado de la abertura de la carcasa, a través de la que sobresale de la carcasa de articulación la sección de pivote de articulación, se dote el anillo de cierre, que se debe insertar en la carcasa de la articulación y que está fijado en su posición, con un labio de obturación en contacto con la esfera de articulación mediante una tensión previa elástica.

Para poder llevar a la práctica la aplicación es fundamental que la esfera de la articulación disponga de una protección de superficie de modo que ésta presente una aspereza extremadamente pequeña y una protección contra la corrosión como resultado de este tratamiento, pues sólo así se puede garantizar una vida útil prolongada del labio de obturación que está en contacto deslizante con la esfera de la articulación. La profundidad de rugosidad máxima (Ry) debería estar aquí aproximadamente entre 1 \mum y 5 \mum.

La invención aporta varias ventajas. En este sentido, dentro de la articulación esférica se pueden usar dos tipos de grasa distintos sin que se deba temer una mezcla. Un primer tipo de grasa lubricante con características de lubricación y deslizamiento óptimas está previsto entre la esfera de la articulación y el cojinete, obturando el labio de obturación el depósito de grasa y manteniéndolo en esta zona de la articulación. Un segundo tipo de grasa se aloja en el fuelle de obturación y cumple principalmente una función de obturación.

El labio de obturación adicional dentro de la articulación esférica no sólo garantiza así una lubricación óptima de la articulación, sino al mismo tiempo una función de obturación óptima, lo que resulta muy ventajoso especialmente cuando se usan aparatos de limpieza de alta presión, en comparación con las realizaciones conocidas hasta ahora. En ciertas circunstancias una articulación esférica, según la invención, podría funcionar incluso sin el fuelle de obturación. En todo caso se pueden reducir los esfuerzos para lograr un asiento fijo del fuelle de obturación de manera que parece posible renunciar al uso de anillos de sujeción, pudiéndose reducir así no sólo la cantidad de los componentes existentes, sino también los esfuerzos en el montaje de articulaciones esféricas según la invención y, con ello, los costos.

Variantes ventajosas de la invención se explican en las reivindicaciones secundarias.

El anillo de cierre, conformado en forma de brida en el lado dirigido hacia la sección del pivote de articulación, puede presentar en su contorno externo, al menos, un resalto mediante el que el anillo de cierre, que se debe introducir a presión en la carcasa de la articulación, engrana en, al menos, una entalladura de la superficie interna de la carcasa de la articulación, fijándose en la posición.

De acuerdo con otra configuración de una articulación esférica, según la invención, se propone también fabricar el labio de obturación de goma y vulcanizarlo en el anillo de cierre o insertarlo en la ranura tallada en el anillo de cierre.

Según la invención el resalto en el contorno externo del anillo de cierre, respecto a las zonas vecinas de su contorno externo, puede tener ventajosamente una altura entre 0,2 mm y 0,3 mm. Esto es suficiente para lograr un incremento significativo de la resistencia a la desgarradura a través del agarre de este resalto en una entalladura correspondiente de la carcasa de la articulación con una profundidad en correspondencia con la altura del resalto y teniendo en cuenta las tolerancias.

Al mismo tiempo se evita un desplazamiento del cojinete en la carcasa de la articulación durante el proceso de fabricación, especialmente durante la deformación, al menos parcial, del material, mediante la que se fija la sección en forma de brida del anillo de cierre en la carcasa de la articulación y que se puede realizar también a través de un rebordeado de las zonas finales de la carcasa de la articulación. En caso de solicitación de servicio de la articulación, la solución según la invención garantiza una fijación segura del cojinete sin corrimiento que podría ocurrir, por el contrario, debido a movimientos de tambaleo permisibles del pivote de articulación.

Una variante de la invención consiste básicamente en que el resalto en el contorno externo del anillo de cierre presenta la forma de un anillo circular que engrana en una ranura que circunda la superficie interna de la carcasa de la articulación. Naturalmente pueden existir también varios resaltos circulares en forma de anillo que, por ejemplo, tengan un contorno de diente de sierra.

Si se usan varios resaltos circulares en forma de anillo con un contorno de diente de sierra, puede ser ventajoso dar una realización alargada a un primer flanco de este contorno de diente de sierra, respecto a cada uno de los otros flancos, para engranar así el resalto, que discurre inclinado en dirección a la abertura de la carcasa, con la ranura que presenta una inclinación igual y que circunda la superficie interna de la carcasa de la articulación. El asiento fijo del anillo de cierre en la carcasa de la articulación se mejora considerablemente de esta manera.

Para ahorrar peso y mejorar la elasticidad de los componentes en contacto entre sí, también es posible que el resalto circular en forma de anillo, conformado en el contorno externo del anillo de cierre, esté interrumpido por sectores o que el cojinete presente un espesor de pared reducido respecto a su grosor usual, al menos por sectores en la zona contigua al contorno interno del anillo de cierre.

Para evitar la entrada de suciedad a la zona entre el cojinete y la esfera de la articulación, resulta ventajoso, asimismo, prever una transición fluida de la esfera de la articulación a la sección del pivote de articulación, es decir, mantener mínimo el radio R de transición entre la esfera de articulación y la sección del pivote de articulación. Según la invención, en esta zona no debe existir ninguna acanaladura.

La invención se explica detalladamente a continuación mediante un ejemplo de realización. Muestran:

Fig. 1 una vista general en corte de la articulación esférica según la invención,

Fig. 1a una vista en corte de una articulación esférica, que no se corresponde con la invención según la reivindicación 1,

Fig. 1b una vista en corte de una tercera articulación esférica según la invención,

Fig. 2 un detalle X según la figura 1,

Fig. 3 un detalle Y según la figura 1 y

Fig. 4 una articulación esférica según el estado de la técnica.

Las figuras 1, 1a, 1b muestran representaciones en corte de articulaciones esféricas según la invención. La representación de la figura 1 se dividió en dos partes para una mejor comprensión. A la izquierda del eje simétrico 6 se muestra el apoyo antes de la introducción a presión del anillo 7 de cierre y del subsiguiente rebordeado parcial de la carcasa 1 de articulación. La parte a la derecha del eje 6 de simetría muestra el apoyo en estado de montaje terminado, o sea, con el anillo 7 de cierre insertado a presión. Como se puede ver, la esfera 3 de articulación del pivote 4 de articulación está alojada junto con el cojinete 5, que la rodea, en la entalladura 2 de la carcasa 1 de articulación. El cojinete 5 está apoyado en varias posiciones de la superficie interna 13 de la carcasa 1 de articulación contra la superficie interna 13 formada por la entalladura 2 de carcasa en forma de escudilla. Debido a su conformación en forma de brida, el anillo 7 de cierre está apoyado en la superficie circular 12 en forma de anillo creada por el rebordeado de los extremos 11 de la carcasa 1 de articulación. Éste presenta en el lado de la abertura 18 de carcasa un labio 17 de obturación creado de una sola pieza por inyección en el anillo de cierre. El cojinete 5 está fabricado de plástico y el anillo 7 de cierre de un material metálico. Para la hermetización externa de la articulación esférica se usa un fuelle 19 de obturación, cuyo espacio interno es un depósito de grasa.

En la figura 1a se muestra una articulación esférica, cuyo anillo 7 de cierre no presenta un dentado en el sentido de la realización descrita antes, sino que está fijada simplemente mediante el rebordeado de la zona final del borde 11 de carcasa. El anillo de cierre presenta una forma de sección transversal aproximadamente rectangular, estando moldeado en una fase en el lado del labio de obturación, dirigido hacia la esfera 3 de articulación.

En la figura 1b se representa, por el contrario, una articulación esférica que presenta una carcasa 1 de articulación que tiene dos aberturas opuestas. La abertura 18 de carcasa es atravesada de la forma descrita antes por el pivote 4 de articulación, mientras que la segunda abertura superior está cerrada por el contacto de una tapa 14 que, por su parte, está fijada mediante una deformación del material del borde superior de la carcasa. El anillo 7 de cierre tampoco presenta dentado. Éste se encuentra introducido en dirección axial en la entalladura 2 de carcasa.

En las figuras 2 y 3, que muestran detalles X y Y de la figura 1 en representación ampliada, se puede ver nuevamente en detalle la conformación del anillo 7 de cierre con el labio 17 de obturación moldeado en éste. Como se puede apreciar, el anillo 7 de cierre sigue en su contorno interno básicamente el recorrido del contorno externo del cojinete 5. En el contorno externo del anillo 7 de cierre está conformado el resalto 8. En la representación de la figura 3, el labio 17 de obturación está en contacto deslizante con la esfera 3 de articulación del pivote 4 de articulación. El radio R de transición entre la esfera de articulación y la sección del pivote 4 de articulación se ha mantenido muy pequeño, lo que significa que la transición es muy aplanada. Mediante una configuración así, que evita acanaladuras en la zona de transición, se puede lograr que el labio 17 de obturación se apoye siempre de forma hermética durante la basculación del pivote de articulación y que no se transporte suciedad al interior de la articulación que se puede depositar allí en el caso de las articulaciones convencionales que presentan una acanaladura en esta zona.

En el ejemplo representado el resalto 8 está conformado circularmente, según una variante ventajosa de la invención, de forma anular en el contorno externo del anillo 7 de cierre y presenta una sección transversal de diente de sierra. En la figura 2 se puede ver especialmente que el flanco 9 de esta sección transversal de diente de sierra es alargado respecto al otro flanco 10 de manera que el resalto circular 8 en forma de anillo discurre inclinado en dirección a la abertura de la entalladura 2 de carcasa. Así éste engrana, a la manera de un garfio, con una ranura no visible en la figura, que circunda la superficie interna de la carcasa 1 y presenta una inclinación correspondiente. Se ha demostrado que una configuración del anillo 7 de cierre, en la que el resalto 8 conformado en su contorno externo presente una altura de 0,2 mm a 0,3 mm respecto al resto de la superficie externa, logra una resistencia al desgarramiento que, por ejemplo en las articulaciones esféricas con carcasas de aluminio, es casi el doble de la fuerza de desgarramiento de las articulaciones esféricas convencionales conformadas sin un resalto correspondiente del anillo de cierre. Se comprobaron las mismas relaciones durante la medición de la resistencia contra la salida por palanqueo del pivote 4 de articulación de la carcasa 1 de articulación.

La figura 2 muestra además el detalle de la articulación esférica antes de la inserción a presión del anillo 7 de cierre. El extremo externo 11 de la carcasa 1 de articulación todavía no está rebordeado en esta fase de fabricación. El anillo 7 de cierre con su resalto 8 se introduce en la entalladura 2 entre la carcasa 1 de articulación y el cojinete 5 y allí se inserta a presión mediante la fuerza F. Aquí el resalto anular 8 engrana con una entalladura o ranura, no representada, en la superficie interna 13 de la carcasa 1 de articulación. Dado que el anillo 7 de cierre está fijado así de forma segura dentro de la carcasa 1 de articulación, durante el rebordeado subsiguiente de la zona final 11 de la carcasa de articulación no ocurre el desplazamiento del anillo 7 de cierre y del cojinete 5 dentro de la entalladura 2 de carcasa, que tiene lugar frecuentemente en caso contrario debido a las fuerzas ejercidas en el canto de rodamiento. Así se garantiza que no se produzca un dislocamiento no deseado entre el eje central del anillo 7 de cierre y el eje central 6 de la carcasa 1 de articulación. Después del rebordeado de la carcasa 1 de articulación, el anillo 7 de cierre, ya fijado mediante su resalto 8 en la carcasa 1 de articulación, se apoya en el collar de carcasa con la superficie 12. A través del engrane, similar al de un garfio, del anillo 7 de cierre las fuerzas axiales ejercidas en dirección axial no son absorbidas, como es usual, exclusivamente por la superficie 12 de modo que aumenta considerablemente la resistencia al desgarre de la articulación esférica y su resistencia contra las fuerzas de palanca que se generan.

En la figura 2 también se puede ver que el cojinete 5 presenta un grosor de pared menor en la zona 15, en la que el anillo 7 de cierre, como se muestra en la figura 3, se apoya después de la introducción a presión. Esto provoca ventajosamente una reducción de la elasticidad axial. Aunque esta acción ventajosa ya se da cuando el grosor de la pared del cojinete 5 en esta zona 15, en relación con su circunferencia, es reducido tan sólo por sectores, resulta ventajoso si esta zona 15 de menor grosor de pared está conformada en todo el contorno del cojinete 5.

La figura 4 muestra por secciones una realización conocida de articulación esférica que presenta especialmente la desventaja de que existe una acanaladura 20 en la zona de transición entre la esfera 3 de articulación y la sección del pivote 4 de articulación. El pivote 4 de articulación, basculante en la dirección de la flecha A, transporta en su movimiento suciedad que se encuentra en la mencionada acanaladura 20 directamente a la superficie de apoyo entre el cojinete 5 y la esfera 3 de articulación, lo que se ilustra en la representación de la figura 4.

Lista de referencias

1

Carcasa de articulación

2

Entalladura de carcasa

3

Esfera de articulación

4

Pivote de articulación

5

Cojinete

6

Eje central

7

Anillo de cierre

8

Resalto

9

Flanco

10

Flanco

11

Zona final, carcasa de articulación

12

Superficie

13

Superficie interna

14

Tapa

15

Zona

16

17

Labio de obturación

18

Abertura de carcasa

19

Fuelle de obturación

20

Acanaladura

Claims (13)

1. Articulación esférica compuesta por una carcasa (1) de articulación, abierta al menos por un lado, con una entalladura (2) de carcasa, un pivote (4) de articulación apoyado en la entalladura (2) de la carcasa con su esfera (3) de articulación provista de una protección de superficie y cuya sección de pivote sobresale de una abertura (18) de carcasa, un cojinete (5) dispuesto entre la carcasa (1) de articulación y la esfera (3) de articulación, así como un anillo (7) de cierre que obtura la entalladura (2) de la carcasa (1) de articulación, tensa el cojinete (5) dispuesto dentro en la carcasa (1) de articulación y sigue básicamente con su contorno interno, mediante un bisel o un radio conformado, al contorno externo del cojinete (5), caracterizada porque el anillo (7) de cierre, que se debe insertar en la carcasa (1) de articulación, está fijado en su posición en la carcasa (1) de articulación y presenta en el lado de la abertura (18) de carcasa, a través de la que sobresale de la carcasa (1) de articulación la sección de pivote (4) de articulación, un labio (17) de obturación en contacto con la esfera (3) de articulación mediante una tensión previa
elástica.

2. Articulación esférica según la reivindicación 1, caracterizada porque el anillo (7) de cierre, conformado en forma de brida en el lado dirigido hacia la sección de pivote (4) de articulación, presenta en su contorno externo, al menos, un resalto (8) mediante el que el anillo (7) de cierre, que se debe introducir a presión en la carcasa (1) de la articulación, engrana en, al menos, una entalladura de la superficie interna (13) de la carcasa (1) de la articulación, fijándose en la posición.

3. Articulación esférica según la reivindicación 2, caracterizada porque la sección en forma de brida del anillo (7) de cierre está fijada en la carcasa (1) de la articulación mediante, al menos, una deformación parcial del material.

4. Articulación esférica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el labio (17) de obturación está fabricado de goma y vulcanizado en el anillo (7) de cierre.

5. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el labio (17) de obturación está insertado en una ranura tallada en el anillo (7) de cierre.

6. Articulación esférica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el resalto (8) en el contorno externo del anillo (7) de cierre, respecto a las zonas vecinas de su contorno externo, tiene una altura entre 0,2 mm y 0,3 mm.

7. Articulación esférica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el resalto (8) en el contorno externo del anillo (7) de cierre presenta la forma de un anillo circular que engrana en una ranura que circunda la superficie interna (13) de la carcasa (1) de la articulación.

8. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque varios resaltos circulares (8) en forma de anillo, que circundan el contorno externo del anillo (7) de cierre, crean un contorno de diente de sierra.

9. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque los resaltos circulares (8) en forma de anillo, que circundan el contorno externo del anillo (7) de cierre, presentan un contorno de diente de sierra, teniendo una forma alargada un primer flanco (9) de este contorno de diente de sierra, respecto a cada uno de los otros flancos (10), y engranando los flancos (9, 10), que discurren inclinados en dirección a la abertura (18) de la carcasa, con ranuras que presentan inclinaciones iguales y que circundan la superficie interna (13) de la carcasa (1) de la articulación.

10. Articulación esférica según una de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizada porque el resalto (8) circular en forma de anillo, conformado en el contorno externo del anillo (7) de cierre, está interrumpido por sectores.

11. Articulación esférica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el cojinete (5) presenta un espesor de pared reducido respecto a su grosor de pared habitual en la zona (15) contigua al contorno interno del anillo (7) de cierre.

12. Articulación esférica según la reivindicación 11, caracterizada porque la zona (15) del cojinete (5), contigua al contorno interno del anillo (7) de cierre, presenta un espesor de pared reducido por sectores, respecto al contorno del cojinete (5).

13. Articulación esférica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el diámetro externo de la esfera (3) de articulación se transforma fluidamente en la sección del pivote (4) de articulación, es decir, se mantiene mínimo o no existe el radio R de transición entre la esfera (3) de articulación y la sección del pivote (4) de articulación y la rugosidad máxima (Ry) de la superficie está aproximadamente entre 1 \mum y 5 \mum.