ES2257932A1 - Conjunto de fijacion para ejes de transmision en horquillas de juntas universales. - Google Patents

Conjunto de fijacion para ejes de transmision en horquillas de juntas universales.

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Abstract

Conjunto de fijación para ejes de transmisión en horquillas de juntas universales. Comprende un tornillo y un casquillo que lo rodea dispuestos transversalmente a las alas de las horquillas entre las cuales se dispone el eje de transmisión. El vástago del tornillo queda alojado en respectivos orificios de las alas de las horquillas y presenta al menos una primera zona extrema roscada y una segunda zona adyacente no roscada de diámetro ligeramente mayor que el diámetro interior del casquillo. En la posición de montaje, el casquillo ejerce una presión sobre la superficie del eje de transmisión impidiendo su movimiento axial al expandirse y forzarlo contra el fondo de la horquilla. El vástago del tornillo puede presentar una tercera zona adyacente a la cabeza actuando de apoyo del tornillo en el ala de la horquilla. Se consigue una mayor eficacia en la sujeción axial del eje de transmisión con un montaje simple y rápido, y de coste reducido.

Description

Conjunto de fijación para ejes de transmisión en horquillas de juntas universales.
La presente invención se refiere a un conjunto de fijación para ejes de transmisión en horquillas de juntas universales, cuyas nuevas características proporcionan numerosas ventajas, tal como se detallará en la presente memoria.
Las juntas universales permiten transmitir un movimiento de rotación de dos ejes dispuestos en direcciones relativas distintas con el fin de permitir el desplazamiento angular entre uno y otro eje. Dichos dispositivos se utilizan típicamente (aunque no exclusivamente) en el campo del automóvil para transmitir el movimiento de rotación a las ruedas cuando éstas son motrices y directrices a la vez, así como en las columnas de dirección de los automóviles donde no es posible transmitir el movimiento mediante un árbol longitudinal de una sola pieza, especialmente debido a la particular geometría del interior del vehículo donde deben montarse y funcionar los distintos elementos mecánicos que intervienen en el conjunto de dirección.
Se conocen conjuntos para la fijación del eje de transmisión de dichas juntas universales en horquillas de dichas juntas. Las horquillas presentan una configuración abierta, normalmente en U, en cuyas alas existen respectivos orificios para la inserción del tornillo de apriete.
Ejemplos de dicho conjunto de fijación pueden encontrarse en el estado de la técnica, tal como la patente americana nº US6350078, que describe un elemento de retención para el eje de una junta de un conjunto de columna de dirección de un automóvil. El un elemento de retención va insertado en el vástago de un tornillo que se rosca en los orificios de la horquilla, transversalmente al eje de transmisión. El un elemento de retención es una pieza cilíndrica que cubre todo el vástago del tornillo y que presenta una superficie exterior deformable en forma de nervaduras circunferenciales, helicoidales, etc. que sobresalen radialmente hacia afuera de la superficie exterior del mismo. Al insertar el tornillo en el casquillo se produce una interferencia entre la nervadura y la superficie del eje de transmisión, provocando que éstas se deformen.
El principal inconveniente de este conjunto de fijación del estado de la técnica es que la presión ejercida sobre el eje de transmisión por interferencia de nervios circunferenciales o helicoidales no permite un reparto homogéneo de la carga sobre el mismo. Además, como que el casquillo cubre todo el vástago, el asiento del conjunto en la horquilla se realiza por medio del casquillo, el cual no presenta una características mecánicas de resistencia apropiadas para esta función, siendo susceptible de experimentar un desgaste prematuro por fatiga del material en el funcionamiento del conjunto.
La invención propone un nuevo conjunto de fijación para horquillas de juntas universales con el cual se solucionan estos inconvenientes de una manera sencilla y eficaz, y con el cual se obtienen otras ventajas adicionales, tal como se detallará en lo sucesivo.
Como se ha indicado, la invención se aplica en particular, aunque no exclusivamente, al sector de la automoción, por ejemplo en columnas de dirección y otros mecanismos cinemáticos en los que intervengan juntas universales para la transmisión de movimiento giratorio dotadas de correspondientes horquillas de configuración abierta, por ejemplo de sección en U o en V, entre cuyas alas se dispone un eje de transmisión y en las que existen respectivos orificios.
El conjunto de fijación que presenta la invención comprende esencialmente un tornillo de apriete dotado de una cabeza y un vástago el cual presenta varias zonas cilíndricas. Este tornillo de apriete se dispone transversalmente a las alas de la horquilla y se aloja en los orificios de las mismas. El conjunto se completa con un casquillo en cuyo interior se inserta en el tornillo de apriete, de manera que, en la posición de montaje, el casquillo ejerce una presión sobre la superficie dicho eje de transmisión impidiendo su movimiento axial.
La principal característica de la invención reside en el hecho de que el vástago de dicho tornillo presenta una primera zona cilíndrica extrema roscada y una segunda zona cilíndrica adyacente no roscada. Esta segunda zona no roscada presenta un diámetro que es ligeramente mayor que el diámetro interior del casquillo. De esta manera, al insertar el tornillo de apriete en el interior del casquillo, éste se expande produciéndose un incremento de sus dimensiones exteriores contra la superficie del citado eje de transmisión bloqueándolo axialmente en posición al quedar presionado contra el fondo de la horquilla.
En una realización, el casquillo puede presentar, en su superficie exterior, una zona longitudinal plana de contacto con la superficie exterior del eje de transmisión que proporciona una buena distribución de la presión y fuerza de apriete. Sin embargo, se prevé que la zona de contacto del casquillo con el eje de transmisión pueda presentar diferentes formas y/o características superficiales en función de las cargas de apriete y características del eje de transmisión.
El montaje del conjunto de fijación en la posición de apriete se realiza introduciendo el eje de transmisión en la horquilla de la junta universal. Después, se introduce el conjunto de fijación formado por el tornillo de apriete y el casquillo por los orificios de las alas de la horquilla, y se hace girar el tornillo. El tornillo se va roscando en una tuerca situada en el ala opuesta de la horquilla a la de la cabeza del mismo. Se comprenderá, sin embargo, que la tuerca puede ser eliminada y sustituida por una zona roscada formada directamente en el ala de la horquilla.
El giro del tornillo provoca que el casquillo se vea forzado a introducirse en la segunda zona cilíndrica no roscada del vástago tornillo. Como consecuencia de que el diámetro exterior de dicha segunda zona cilíndrica no roscada del vástago tornillo es ligeramente mayor que el diámetro interior del casquillo, éste se expande haciendo crecer sus dimensiones exteriores y reteniendo en posición axial al eje de transmisión, impidiendo o limitando su movimiento. Esto se produce al generar el casquillo una fuerza que presiona al eje de transmisión contra el fondo de la horquilla, provocando su retención.
De acuerdo con otra característica de la invención, el vástago del tornillo presenta adicionalmente una tercera zona cilíndrica adyacente a la cabeza del mismo. Se trata de una zona no roscada cuya misión es mejorar el asiento del tornillo en el orificio del ala de la horquilla. De este modo, se evita que el casquillo sea dañado por el desgaste producido por la acción de la fatiga (normalmente alterna para ejes de dirección), permitiendo cumplir su función a lo largo de la vida del mecanismo en el cual va incluido, al proporcionar dicha tercera zona cilíndrica del vástago un apoyo más consistente y duradero.
Así, mientras en los conjuntos de fijación de la técnica anterior, la fuerza de apriete se produce por la deformación del casquillo que lleva el tornillo contra el propio eje de transmisión, en la presente invención esta fuerza de apriete se produce por un incremento dimensional o expansión del citado casquillo provocado por el tornillo de apriete con su segunda zona no roscada, mejorando la eficacia del conjunto.
Las características y las ventajas del conjunto de fijación para ejes de transmisión en horquillas de juntas universales objeto de la presente invención resultarán más claras a partir de la descripción detallada de una realización preferida que se da del mismo. Dicha descripción se dará, de aquí en adelante, a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos que se adjunta en la presente memoria.
En dichos dibujos:
La figura nº 1 es una vista en perspectiva de una realización de un conjunto de fijación para ejes de transmisión en horquillas de juntas universales de acuerdo con la presente invención;
La figura nº 2 es una vista en alzado lateral seccionado del conjunto de fijación de la figura nº 1;
La figura nº 3 es una vista en alzado frontal del conjunto de fijación de la figura nº 1;
La figura nº 4 es una vista en alzado lateral del conjunto de fijación de la invención montado en una horquilla seccionado por el plano B-B' de la figura nº 5, mostrándose dicho conjunto en una posición en la que el tornillo no ha sido todavía montado en la horquilla;
La figura nº 5 es una vista parcial en alzado frontal del conjunto de fijación de la figura nº 1 montado en una horquilla seccionado por el plano A-A' de la figura nº 4; y
La figura nº 6 es una vista en alzado lateral del conjunto de fijación de la invención montado en una horquilla seccionado por el plano B-B' de la figura nº 5, mostrándose dicho conjunto en posición de montaje, provocando la retención axial del eje de transmisión.
El conjunto de fijación de la realización que se ilustra a modo de ejemplo en las figuras ha sido designado en conjunto por (1) y está destinado a la sujeción del eje de transmisión (15) de, por ejemplo, la columna de dirección de un automóvil, realizándose un apriete de tipo pinza, denominado también "pinch bolt".
Este eje de transmisión (15) se dispone sujeto en posición mediante el citado tipo de apriete por sus extremos en unas horquillas (2). Estas horquillas (2) presentan una configuración abierta, por ejemplo la horquilla en sección en U ilustrada en el ejemplo de las figuras nº 4, 5, y 6 de los dibujos. En cada ala (3, 4) de dicha horquilla (2) existe un orificio (5, 6), respectivamente. Los orificios (5) y (6) pueden ser ambos interiormente lisos, o bien uno o ambos podrían ser roscados, tal como se verá más adelante. Entre las alas (3, 4) de la horquilla (2) se dispone dicho eje de transmisión (15), el cual puede apreciarse en sección transversal en las figuras nº 4 y 6 de los dibujos.
El conjunto de fijación (1) de la presente invención está formando esencialmente por un tornillo de apriete (8) que, como puede apreciarse en las figuras nº 4 y 6, se dispone transversalmente a las alas (3, 4) de la horquilla (2), alojado en los orificios (5, 6) de las mismas, en la posición de montaje que se muestra en la figura nº 6.
El conjunto de fijación (1) se completa con un casquillo (13) formado por un cuerpo de configuración substancialmente cilíndrica hueca fabricado en un material resistente pero con cierta elasticidad para permitir su expansión en la posición de montaje, tal como se muestra en la figura nº 6. El casquillo (13) del conjunto de fijación (1) se dispone rodeando exteriormente el vástago del tornillo de apriete (8). En la realización mostrada en las figuras, el casquillo (13) presenta, en su superficie exterior, una zona longitudinal inferior plana (13a), tal como muestran las figuras nº 1, 3 y 5 de las figuras que se adjuntan en la presente memoria. Esta zona longitudinal inferior plana (13a) se dispone en contacto con la superficie exterior del eje de transmisión (15). Aunque se ha mostrado esta configuración plana en la realización de ejemplo de las figuras, se comprenderá, sin embargo, que esta zona puede presentar diferentes formas y/o características superficiales dependiendo de las cargas de apriete y de las características que presente el eje de transmisión (15).
El tornillo de apriete (8) está dotado de una cabeza (9) y un vástago que presenta tres zonas cilíndricas (10, 11, 12).
La primera zona (10) se dispone opuesta a la cabeza (9) del tornillo (8). Se trata de una zona roscada que puede alojarse por roscado en una porción roscada del ala (3) de la horquilla (2) o bien en una tuerca (14), para retener el tornillo (8) en posición, tal como puede apreciarse en las vistas de las figuras nº 4 y 6 de los dibujos.
La segunda zona cilíndrica (11) del vástago del tornillo (8) se dispone adyacente a la primera zona (10) y presenta una configuración cilíndrica no roscada, tal como puede apreciarse, la cual está adaptada convenientemente para recibir el casquillo (13) del conjunto de fijación (1). Esta segunda zona no roscada (11) presenta un diámetro que es ligeramente mayor que el diámetro interior del citado casquillo (13). Con esta ligera diferencia de diámetros se consigue que, al insertar el vástago del tornillo de apriete (8) en el interior del casquillo (13), éste se expanda hacia el exterior produciéndose un incremento de sus dimensiones. La expansión del casquillo (13) al insertarse el tornillo (8) en la posición de montaje de la figura nº 6 provoca una fuerza contra la superficie del eje de transmisión (15) bloqueándolo axialmente en posición al quedar presionado contra la parte del fondo de la horquilla (2). La zona inferior plana (13a) de la realización de ejemplo del casquillo (13) en las figuras permite proporcionar una buena distribución de la presión y fuerza de apriete sobre el eje de transmisión (15).
La tercera zona cilíndrica (12) del vástago del tornillo de apriete (8) se encuentra situada adyacente a la cabeza (9) del mismo y presenta una configuración cilíndrica lisa, tal como puede apreciarse claramente en la figura nº 2 de los dibujos. Esta tercera zona cilíndrica no roscada (12) actúa de asiento del tornillo (8) en el orificio (6) del ala (4) de la horquilla (2), liberando al casquillo (13) de realizar tal acción, tal como se venía realizando hasta la fecha en la técnica.
Para montar el conjunto de fijación (1) de la invención, el operario introduce primero el eje de transmisión (15) entre las alas (3, 4) de la horquilla (2), tal como se muestra en la figura nº 4. Después, introduce el conjunto de fijación (1), es decir, el tornillo de apriete (8) y el casquillo (13), transversalmente a las alas (3) y (4) de la horquilla (2) a través de sus respectivos orificios (5) y (6), y hace girar después el tornillo (8). La primera zona (10) del vástago del tornillo (8) se va roscando en la tuerca (14) situada en el ala (3) de la horquilla (2) provocando que el casquillo (13) se introduzca en la segunda zona (11) del vástago del tornillo de apriete (8). Debido a que, como se ha indicado anteriormente, el diámetro exterior de dicha segunda zona cilíndrica (11) es ligeramente mayor que el diámetro interior del casquillo (13), éste se expande haciendo crecer sus dimensiones exteriores produciendo una presión contra el eje de transmisión (15) reteniéndolo en posición axial, impidiendo o limitando su movimiento en la horquilla (2), al quedar presionado contra el fondo de la horquilla (2), tal como se muestra en la figura nº 6.
Descrito suficientemente en qué consiste el conjunto de fijación (1) para ejes de transmisión (15) en horquillas (2) de juntas universales de la presente invención en correspondencia con los dibujos adjuntos, se comprenderá que podrán introducirse en el mismo cualquier modificación de detalle que se estime conveniente, siempre y cuando las características esenciales de la invención resumidas en las siguientes reivindicaciones no sean alteradas.

Claims (3)

1. Conjunto de fijación (1) para ejes de transmisión (15) en horquillas (2) de juntas universales, comprendiendo dichas horquillas (2) un cuerpo cuya sección transversal presenta dos alas (3, 4) entre las cuales se dispone dicho eje de transmisión (15), estando provistas dichas alas (3, 4) de respectivos orificios (5, 6), comprendiendo dicho conjunto de fijación (1) un tornillo de apriete (8) dotado de una cabeza (9) y un vástago, y quedando dispuesto dicho tornillo (8) transversalmente a dichas alas (3, 4) alojado en los citados orificios (5, 6) de las mismas, y comprendiendo, además, un casquillo (13) en cuyo interior se inserta el vástago del citado tornillo de apriete (8), de manera que, en la posición de montaje, el citado casquillo (13) ejerce una presión sobre la superficie dicho eje de transmisión (15) impidiendo su movimiento axial, caracterizado en que el vástago de dicho tornillo de apriete (8) presenta por lo menos una primera zona extrema roscada (10) y una segunda zona adyacente no roscada (11), siendo el diámetro de dicha segunda zona (11) ligeramente mayor que el diámetro interior del casquillo (13), de modo que al insertarse el tornillo de apriete (8) en el interior del citado casquillo (13), el casquillo (13) se expande produciéndose un incremento de sus dimensiones exteriores contra la superficie del citado eje de transmisión (15), bloqueándolo axialmente en posición al quedar presionado éste contra el fondo de la citada horquilla (2).
2. Conjunto de fijación (1) para ejes de transmisión (15) en horquillas (2) de juntas universales según la reivindicación 1, caracterizado en que dicho casquillo (13) presenta, en su superficie exterior, una zona longitudinal plana (13a) de contacto con la superficie exterior del citado eje de transmisión (15).
3. Conjunto de fijación (1) para ejes de transmisión (15) en horquillas (2) de juntas universales según la reivindicación 1, caracterizado en que el vástago del tornillo de apriete (8) presenta adicionalmente una tercera zona (12) adyacente a la cabeza (9) del mismo, siendo dicha tercera zona (12) no roscada y estando destinada la misma a mejorar el asiento del tornillo (8) en el orificio (6) del ala (4) de la horquilla (2).
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