ES2281381T3 - Junta universal. - Google Patents
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Abstract
Una junta universal (10), que comprende: una horquilla de articulación (16) que incluye una pata (22) que tiene una abertura (28) que se extiende a su través, incluyendo la mencionada abertura (28) una ranura anular (30); un elemento cruciforme (20) que tiene un soporte giratorio; una carcasa de cojinete (48) montada sobre el mencionado soporte giratorio (44), la mencionada carcasa de cojinete (48) posicionada en la mencionada abertura (28), y un elemento de retención (60), que incluye un anillo externo (62) que tiene una primera superficie (66) y una segunda superficie (64), estando el mencionado elemento de retención (60) dispuesto en la mencionada ranura (30), donde la mencionada segunda superficie (64) del mencionado elemento de retención (60) está, al menos parcialmente, dispuesta en la mencionada ranura (30), caracterizada porque el mencionado elemento de retención (60) incluye una proyección elástica (72), que se extiende axialmente más allá de la mencionada primera superficie (66),de forma que la mencionada proyección elástica (72) acopla de manera forzada con la mencionada carcasa de cojinete (48).
Description
Junta universal.
La presente invención se refiere en general una
junta universal para ser utilizada en una línea de conducción de un
vehículo de motor. Más en concreto, la presente invención atañe a
una junta universal equipada con un elemento de retención para
asegurar una carcasa de cojinete, en una horquilla de
articulación.
Tal como es sabido en general, las juntas
universales son utilizadas en aplicaciones de la línea de conducción
de un vehículo de motor, para interconectar un par de ejes
rotatorios y permitir cambios en la configuración angular entre
ambos. Muchas juntas universales convencionales incluyen un par de
horquillas de articulación bifurcadas, que están aseguradas a ejes
rotatorios. Las horquillas de articulación bifurcadas están
interconectadas mediante una cruceta o un elemento cruciforme, para
la rotación alrededor de ejes independientes. La cruceta incluye
cuatro soportes giratorios ortogonales, con cada par opuesto de
soportes giratorios alineados axialmente, montado en un par de
calibres alineados, formados en las horquillas de articulación
bifurcadas. Típicamente una carcasa de cojinete está asegurada en
cada calibre, y un conjunto de rodamiento está retenido en la
carcasa de cojinete, de forma que se de soporte a cada horquilla de
articulación, para el movimiento pivotante en relación con uno de
los pares de soportes giratorios.
Se ha desarrollado diversos métodos de retención
para asegurar las carcasas de cojinete a las horquillas de
articulación, de forma que el eje rotatorio de cada horquilla de
articulación está alineado centralmente con respecto al eje
rotatorio de la cruceta. Los métodos tradicionales de retención de
la carcasa de cojinete incluyen el uso de ranuras, arandelas
Belleville y anillos de retención elásticos. Sin embargo, este
método tiene una o más desventajas tales como, por ejemplo,
excesivas necesidades de maquinado, capacidad de servicio limitada
y alto coste de fabricación. En concreto, un tipo de junta universal
convencional utiliza un anillo de retención elástico, plano,
asentado en una ranura circunferencial maquinada en el calibre
formado en las horquillas de articulación, para retener axialmente
las carcasas de cojinete. Sin embargo, debido a la variación
dimensional de cada componente, para asegurar el conjunto se acumula
una holgura excesiva entre la carcasa de cojinete y el anillo de
retención elástico. Por consiguiente, se coloca una arandela
Belleville entre la carcasa de cojinete y el anillo de retención
elástico, para la carga previa del rodamiento, y también para
centrar el elemento cruciforme dentro de la horquilla de
articulación.
Otros dispositivos de retención de junta
universal pretenden compensar la variación dimensional en los
componentes, pero sacrifican la capacidad de servicio. Varios
ejemplos de disposiciones y métodos de retención de la carcasa de
cojinete, asociados con juntas universales convencionales, se
revelan en las Patentes de EE.UU. Números 3 062 026, 3 178 907 y 4
000 628.
Una junta universal acorde con el preámbulo de
la reivindicación 1, se conoce a partir de la publicación CH 358
633 A. En concreto, la mencionada junta universal comprende un
elemento de retención que incluye un anillo externo, que tiene una
primera superficie y una segunda superficie que están dispuestas en
una ranura, en una abertura de una pata de la horquilla de
articulación. La primera superficie del elemento de retención es
colindante con una cara final de una carcasa de cojinete para, de
ese modo, impedir un movimiento de desplazamiento axial de la
carcasa de cojinete. En la cara del extremo de la carcasa de
cojinete se proporciona una ranura en la que acopla un elemento
biselado, que sobresale desde el anillo radialmente, en sentido
entrante, para impedir de ese modo una rotación de la carcasa de
cojinete.
Por consiguiente, la presente invención está
dirigida a superar las desventajas asociadas por lo general con la
fabricación, y subsiguiente servicio, de las juntas universales
convencionales. Por lo tanto, es un objetivo de la presente
invención reducir el número de componentes y el coste, requeridos
para construir un montaje de junta universal que sea muy
duradero.
La presente invención está dirigida a una junta
universal para interconectar un par de ejes rotatorios. La junta
universal incluye una ranura anular. La junta universal incluye
además un elemento cruciforme que tiene un soporte giratorio, una
carcasa de cojinete posicionada en la abertura y montada sobre un
soporte giratorio, y un elemento de retención que incluye un anillo
externo que tiene una primera superficie y una segunda superficie.
El elemento de retención incluye además una proyección elástica que
se extiende axialmente más allá de la primera superficie, y está
dispuesta dentro de la abertura, de tal forma que la proyección
elástica acopla con tensión la carcasa de cojinete. La segunda
superficie del elemento de retención está, al menos parcialmente,
dispuesta dentro de la ranura.
A partir de la descripción detallada provista en
lo que sigue, se harán evidentes otras áreas de aplicabilidad de la
presente invención. No obstante, debe entenderse que la descripción
detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones
preferidas de la invención, están concebidas con propósitos solo
ilustrativos puesto que, a partir de esta descripción detallada,
para aquellas personas cualificadas en el arte serán evidentes
diversos cambios y modificaciones, dentro del alcance de la
invención tal como se define en las reivindicaciones anexas.
La presente invención se comprenderá de forma
más completa, a partir de la siguiente descripción detallada y los
dibujos anexos, en los cuales:
la figura 1 es una vista en perspectiva, de una
junta universal acorde con los principios de la presente
invención;
la figura 2 es una vista de despiece, en
perspectiva, de la junta universal mostrada en la figura 1;
la figura 3 es una vista en perspectiva, del
elemento de retención acorde con los principios de la presente
invención;
la figura 4 es una vista en sección, del
elemento de retención mostrado en la figura 3; y
la figura 5 es una vista en sección parcial, de
una de las horquillas de articulación asociadas con la junta
universal mostrada en las figuras 1 y 2.
En general, la presente invención está dirigida
a una junta universal del tipo utilizado en aplicaciones de la
línea de conducción de un vehículo de motor, para interconectar ejes
rotatorios de forma que permita cambios en la disposición angular
entre estos.
En referencia a las figuras 1 y 2, se muestra
una junta universal 10 que conecta un primer eje 12 con un segundo
eje 14. En general, la junta universal 10 incluye una primera
horquilla de articulación 16 unida a un extremo de un primer eje
12, una segunda horquilla de articulación 18 unida a un extremo de
un segundo eje 14, y un elemento cruciforme 20 que interconecta la
primera horquilla de articulación 16 con la segunda horquilla de
articulación 18. La primera horquilla de articulación 16 está
bifurcada, e incluye un par de patas separadas lateralmente 22, que
preferentemente son simétricas con respecto al eje rotatorio del
primer eje 12, tal como se denota mediante la línea de construcción
"A". Las patas 22 incluyen una superficie interior 24 y una
superficie exterior 26, con una abertura 28 que se extiende entre
ambas. Las aberturas 28 están alineadas en un primer eje del
soporte giratorio, tal como se denota mediante la línea de
construcción "Y", que pasa a través de, y es ortogonal con
respecto a, el eje rotatorio "A" del primer eje 12. Cada
abertura 28 es un calibre transversal, e incluye una ranura 30 de
anillo posicionada entre la superficie interior 24 y la superficie
exterior 26.
La segunda horquilla de articulación 18 está
bifurcada, e incluye un par de patas separadas lateralmente 32, que
preferentemente son simétricas con respecto al eje rotatorio del
segundo eje 14, como se denota mediante la línea de construcción
"B". Las patas 32 incluye una superficie interna 34 y una
superficie externa 36, con una abertura 38 que se extiende entre
ambas. Las aberturas 38 están alineadas en un segundo eje del
soporte giratorio, como se denota mediante la línea de construcción
"Z" que pasa a través de, y es ortogonal con respecto a, el
eje rotatorio "B" del segundo eje 14. Las aberturas 38 son
calibres transversales que incluyen una ranura anular 40, formada
entre la superficie interna 34 y la superficie externa 36. Debe
notarse que la forma y las dimensiones de las aberturas 28 y 38
pueden ser idénticas o diferentes, dependiendo de las dimensiones
concretas del elemento cruciforme 20 usado con estas. También debe
notarse que las ranuras 30 y 40 del anillo, pueden estar formadas
por maquinado, fundición o cualquier técnica similar.
Tal como se ve mejor en la figura 2, el elemento
cruciforme 20 incluye un cubo central 42, desde el que se extiende
un par de primeros soportes giratorios 44 y un par de segundos
soportes giratorios 46. Los primeros soportes giratorios 44 son
ortogonales con respecto a los segundos soportes giratorios 46. Los
primeros soportes giratorios 44 están adaptados para su inserción
en aberturas 28, en las patas 22 de la primera horquilla de
articulación 18, para estar así alineados axialmente en el primer
eje "Y" del soporte giratorio. De forma similar, los segundos
soportes giratorios 46 están adaptados para ser insertados en
aberturas 38, en las patas 32 de la segunda horquilla de
articulación 18, para estar así alineados axialmente en el segundo
eje "Z" del soporte giratorio. Con los primeros soportes
giratorios 44 y los segundos soportes giratorios 46 instalados en
horquillas de articulación primera y segunda 16 y 18,
respectivamente, los ejes de soporte giratorio "Y" y "Z"
pasan a través de un plano común, que cruza de forma ortogonal el
eje rotatorio del elemento cruciforme 20, mostrado en la figura 1
por el plano de construcción "C". La junta universal 10 incluye
además un primer par de carcasas de cojinete 48, adaptadas para
estar montadas en aberturas 28, y un segundo par de carcasas de
cojinete 50 datadas para ser montadas en aberturas 38. Como se ve,
las carcasas de cojinete 48 y 50 incluyen, cada una, un segmento de
manguito tubular 49 encerrado por un segmento de extremo 51. Un
conjunto de cojinete de rodillos 52 está montado en el segmento de
manguito, para soportar de forma rotatoria los soportes giratorios
44 y 46. Adicionalmente hay montados anillos estancos elastómeros
anulares 54, sobre los soportes giratorios 44 y 46 respectivamente,
para proporcionar una relación de sellado con respecto al extremo
abierto de los segmentos de manguito 49, de las carcasas de
cojinete 48 y 50 respectivamente.
Para montar la junta universal 10, una de las
carcasas de cojinete 48 está montada en uno de los primeros
soportes giratorios 44, antes de la inserción de estos en su
correspondiente abertura 28, de forma que la superficie extrema del
extremo del soporte giratorio, es situada en acoplamiento contiguo
con el segmento de extremo 51 de su correspondiente carcasa de
cojinete. Alternativamente, los soportes giratorios 44 y 46 pueden
ser instalados en correspondientes aberturas 28 y 38, siendo las
carcasas de cojinete 48 y 50 instaladas a continuación en las
aberturas 28 y 38. Con el propósito de describir el dispositivo de
retención y alineación del elemento cruciforme, utilizado en
asociación con las horquillas de articulación 16 y 18, se dirige
ahora la atención a las figuras 3, 4 y 5. No obstante, si bien la
siguiente relación se dirige específicamente a la retención del
elemento cruciforme 20 en relación con la primera horquilla de
articulación 16, debe entenderse que se contempla un proceso
similar para su uso con la segunda horquilla de articulación 18.
Una vez que el eje rotatorio "A" del primer
eje 12 está alineado coaxialmente con el eje rotatorio "B" del
segundo eje 14, un elemento de retención 60 coopera con cada carcasa
de cojinete 48, para retener los mencionados componentes unos en
relación con otros. En referencia la figura 3, el elemento de
retención 60 incluye un anillo exterior 62 con forma de "C",
generalmente plano, que tiene una superficie superior 64 y una
superficie inferior 66. El anillo externo termina en extremos
primero y segundo 68 y 70 respectivamente, e incluye aberturas 71
que se extienden a su través, para facilitar la instalación del
elemento de retención 60, como se describe con mayor detalle a
continuación.
Como se ve mejor en las figuras 4 y 5, el
elemento de retención 60 incluye además una pluralidad de
proyecciones elásticas 72 dirigidas radialmente y convergentes, que
se extienden hasta una distancia 74 más allá del plano definido por
la superficie inferior 66 del anillo externo 62. Para proporcionar
resistencia a la deformación permanente durante el funcionamiento,
el elemento de retención 60 está construido preferentemente a partir
de un material elástico, tal como un acero para muelles. Además,
una persona cualificada en el arte apreciará que puede utilizarse
una sola proyección elástica 72 en lugar de la pluralidad descrita
en los dibujos, sin apartarse del alcance de la presente invención.
También debe apreciarse que, si bien la presente realización
describe la proyección elástica 72 como un elemento plano,
rectangular en general, se contempla otros diseños geométricos
estando dentro lo del alcance de la presente invención.
En referencia la figura 5, se presenta la junta
universal 10 de la presente invención, en estado ensamblado.
Preferentemente, el elemento de retención 60 es instalado mediante
reducir el diámetro externo del anillo externo 62 con una
herramienta (no mostrada) actuando en cooperación con aberturas 71,
y disponiendo el elemento de retención 60 dentro de la abertura 28.
El elemento de retención 60 es insertado dentro del abertura 28,
hasta que las proyecciones elásticas 72 son comprimidas axialmente y
acopladas de manera forzada con el segmento de extremo 51 de la
carcasa de cojinete 48. Después de que el elemento de retención 60
es posicionado adyacente a la ranura de anillo 40, la herramienta
es liberada y anillo externo 62 se expande a la ranura de anillo
40. Una persona cualificada en el arte apreciará que la proyección
elástica está descrita en una representación de línea quebrada,
como elemento 72A, para ilustrar la orientación de la proyección
elástica previamente al acoplamiento con el segmento de extremo 51
de la carcasa de cojinete 48, y en formato de línea continúa como
elemento 72, cuando está en el estado instalado, desviado. Una
persona cualificada en el arte apreciará que, antes de la
instalación, las proyecciones elásticas 72A se extienden una
distancia 74 para compensar la "acumulación" o suma de
tolerancia de los componentes, descrita previamente. Por
consiguiente, se tiene cuidado de asegurar que la distancia
existente es lo suficientemente grande, no solo para tener en cuenta
la variación de los componentes, sino también para impartir una
carga previa beneficiosa sobre las carcasas de cojinete.
Por lo tanto, debe apreciarse que la
configuración y el funcionamiento de la junta universal 10
proporciona ventajas tanto de fabricación como funcionales, frente
al arte previo. En concreto, la junta universal 10 de la presente
invención utiliza un elemento de retención para minimizar el número
de componentes, facilitando de ese modo el montaje y reduciendo el
coste de fabricación.
Si bien la invención ha sido descrita en la
especificación e ilustrada en los dibujos, con referencia a una
realización preferida, aquellas personas cualificadas en el arte
deben entender que puede realizarse diversos cambios, y puede
sustituirse elementos por sus equivalentes, sin apartarse del
alcance de la invención, tal como se define en las
reivindicaciones. Adicionalmente, puede hacerse muchas
modificaciones para adaptar una situación o material concretos, a
las enseñanzas de la invención, sin apartarse de su objetivo
esencial. Por tanto, se entiende que la invención no está limitada
a la realización concreta ilustrada por los dibujos y descrita en
la especificación, como el mejor modo actualmente contemplado para
llevar a cabo esta invención, sino que la invención incluirá
cualesquiera realizaciones que caigan dentro de la descripción de
las reivindicaciones anexas.
Claims (7)
1. Una junta universal (10), que
comprende:
- una horquilla de articulación (16) que incluye una pata (22) que tiene una abertura (28) que se extiende a su través, incluyendo la mencionada abertura (28) una ranura anular (30);
- un elemento cruciforme (20) que tiene un soporte giratorio;
- una carcasa de cojinete (48) montada sobre el mencionado soporte giratorio (44), la mencionada carcasa de cojinete (48) posicionada en la mencionada abertura (28), y
- un elemento de retención (60), que incluye un anillo externo (62) que tiene una primera superficie (66) y una segunda superficie (64), estando el mencionado elemento de retención (60) dispuesto en la mencionada ranura (30), donde la mencionada segunda superficie (64) del mencionado elemento de retención (60) está, al menos parcialmente, dispuesta en la mencionada ranura (30), caracterizada porque el mencionado elemento de retención (60) incluye una proyección elástica (72), que se extiende axialmente más allá de la mencionada primera superficie (66), de forma que la mencionada proyección elástica (72) acopla de manera forzada con la mencionada carcasa de cojinete (48).
2. La junta universal de la reivindicación 1,
en la que el mencionado elemento de retención (60) incluye una
pluralidad de proyecciones elásticas convergentes (72), que se
extienden radialmente desde el mencionado anillo externo (62).
3. La junta universal de la reivindicación 1 o
la 2, en la que la mencionada carcasa de cojinete (48) incluye un
segmento de manguito (49) y un segmento de extremo (51), y en la que
la mencionada proyección elástica (72) acopla de manera forzada con
el mencionado segmento de extremo (51) de la mencionada carcasa de
cojinete (48).
4. Una junta universal que comprende:
- una primera horquilla de articulación (16), adaptada para ser rotada alrededor de un primer eje rotatorio (A), incluyendo la mencionada primera horquilla de articulación (16), un par de primeras patas (22) que tienen, cada una, un primer calibre transversal (28) que incluye una primera ranura anular (30);
- una segunda horquilla de articulación (18), adaptada para ser rotada alrededor de un segundo eje rotatorio (B), incluyendo la mencionada segunda horquilla de articulación (18) un par de segundas patas (32) que tienen, cada una, un segundo calibre transversal (38) que incluye una segunda ranura anular (40); donde el mencionado eje rotatorio (A) de la mencionada primera horquilla de articulación (16), está alineado con respecto al mencionado segundo eje rotatorio (B) de la mencionada segunda horquilla de articulación (18),
- un elemento cruciforme (20) que tiene un par de primeros soportes giratorios (44), y un par de segundos soportes giratorios (46);
- un par de primeras carcasas de cojinete (48) montadas en los mencionados primeros soportes giratorios (44), y posicionadas en los mencionados primeros calibres transversales (28);
- un par de segundas carcasas de cojinete (50) montadas en los mencionados segundos soportes giratorios (46), y posicionadas en los mencionados segundos calibres transversales (38); y
- elementos de retención (60) posicionados en las mencionadas ranuras anulares primera y segunda (30; 40), los elementos de retención (60) incluyendo anillos externos (62) que tienen superficies primeras y segundas (66, 64), estando las segundas superficies (64) dispuestas, al menos parcialmente, en las mencionadas ranuras (30, 40), caracterizada porque cada uno de los mencionados elementos de retención (60) incluye una proyección elástica (72) que se extiende radialmente, las proyecciones elásticas (72) extendiéndose axialmente más allá de las primeras superficies (66), de forma que acoplan de manera forzada con las mencionadas carcasas de cojinete primera y segunda (48; 50).
5. La junta universal de la reivindicación 4,
en la que la mencionada proyección elástica (72) acopla de manera
forzada con un segmento de extremo (51) de las mencionadas carcasas
de cojinete primera y segunda (48; 50).
6. La junta universal la reivindicación 4 o la
5, en la que el mencionado elemento de retención (60) incluye una
pluralidad de proyecciones elásticas (72), que se extienden de forma
radial y convergente desde el mencionado anillo externo (62).
7. La junta universal la reivindicación 6, en
la que las mencionadas proyecciones elásticas (72) se extienden
axialmente a una distancia predeterminada, más allá de un plano
definido por la mencionada primera superficie (66), para tener en
cuenta la variabilidad dimensional de los componentes.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US496255 | 2000-02-01 | ||
| US09/496,255 US6280335B1 (en) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | Universal joint |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2281381T3 true ES2281381T3 (es) | 2007-10-01 |
Family
ID=23971883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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