ES2242867T3 - Articulacion esferica. - Google Patents
Articulacion esferica.Info
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Abstract
Articulación esférica, preferentemente para suspensiones de trenes de rodaje o direcciones de vehículos de motor, con una carcasa (5) de articulación, una mangueta (1), compuesta por una superficie esférica (3) y una pieza (2) de pivote y apoyada de forma giratoria y orientable con la superficie esférica en la carcasa (5) de la articulación, así como fijada con la pieza (2) de pivote en un alojamiento (7) en el lado del tren de rodaje, y un fuelle (8) de obturación elástico fijado estáticamente en la carcasa (5) de la articulación y en la pieza (2) de pivote mediante, al menos, un asiento (10) de obturación, caracterizada porque el asiento (10) de obturación entre el fuelle (8) de obturación y la pieza (2) de pivote presenta un anillo (11) de obturación elástico, apoyado directamente en la pieza (2) de obturación con una tensión previa o unido a ésta por arrastre de material, y un casquillo anular (13) dispuesto entre el fuelle (8) de obturación y el anillo (11) de obturación y fijado estáticamente en el fuelle (8) de obturación.
Description
Articulación esférica.
La invención se refiere a una articulación
esférica, preferentemente para suspensiones de trenes de rodaje y
direcciones de vehículos de motor, con una carcasa de articulación,
una mangueta, compuesta por una superficie esférica y una pieza de
pivote y apoyada de forma giratoria y orientable con la superficie
esférica en la carcasa de la articulación, así como fijada con la
pieza de pivote en un alojamiento en el lado del tren de rodaje, y
un fuelle de obturación elástico fijado estáticamente en la carcasa
de la articulación y en la pieza de pivote mediante, al menos, un
asiento de obturación.
Las articulaciones esféricas del tipo genérico
descrito se conocen del estado de la técnica en las configuraciones
más diversas. Dado que en las articulaciones esféricas de este tipo
se produce un movimiento relativo entre la carcasa y la mangueta,
tiene que ser dinámica la obturación de la pareja de apoyo formada
dentro de la carcasa a partir de la superficie esférica de la
mangueta y una quicionera correspondiente. Por esta razón, en
soluciones conocidas el fuelle de obturación se asienta mediante un
abultamiento, conformado en uno de sus extremos y que crea un
asiento de obturación, directamente sobre la superficie envolvente
de la pieza de pivote de la mangueta y se mantiene allí, dado el
caso, debido a la tensión del material o a la tensión de una
arandela de muelle montada externamente. La tendencia a la corrosión
en la superficie del pivote representa un problema general de una
configuración de este tipo, pues el pivote está fabricado,
usualmente, de metal y a pesar de un recubrimiento eventualmente
existente para impedir la corrosión tiende después de un cierto
tiempo de funcionamiento a producir cambios de la superficie del
asiento de obturación, lo que finalmente puede provocar el fallo del
sistema de obturación y a continuación de toda la articulación
esférica por la entrada de suciedad debido al asiento de obturación
defectuoso.
El objetivo de la presente invención es, por
tanto, conseguir una mejora de la vida útil en la zona del asiento
de obturación entre la pieza de pivote y el fuelle de obturación de
la articulación esférica, alargándose así la vida útil total de la
articulación esférica en cuestión.
Este objetivo se logra mediante la instrucción
técnica dada a conocer en la parte caracterizadora de la
reivindicación 1, en unión con las características genéricas.
De acuerdo con esta instrucción, el asiento de
obturación entre el fuelle de obturación y la pieza de pivote
presenta directamente en la pieza de obturación un anillo de
obturación elástico apoyado con una tensión previa, y un casquillo
anular dispuesto entre el fuelle de obturación y el anillo de
obturación. Mediante esta configuración según la invención, el
abrasivo asiento de obturación entre el fuelle de obturación y la
pieza de pivote vecina de la mangueta se desplaza de la superficie
directa de la pieza de pivote a la junta de separación entre el
anillo de obturación y el casquillo anular vecino.
En el caso de las juntas de separación
adicionales situadas directamente entre la pieza de pivote y el
anillo de obturación, así como entre el casquillo anular y el fuelle
de obturación, se trata de las llamadas juntas de separación
estáticas, en las que no se realizan movimientos relativos entre los
componentes vecinos de manera que los problemas de corrosión
descritos se excluyen en el sentido más amplio. La prolongación de
la junta de separación crítica a la zona entre el anillo de
obturación y el casquillo anular permite poder elegir una pluralidad
de pares de materiales distintos, cuya combinación se puede ajustar
de forma óptima para impedir daños por corrosión y lograr la mejora
de las características tribológicas. Existe además la ventaja de que
debido a la mayor separación de la junta de obturación del espacio
interno del fuelle y del entorno resulta posible más fácilmente
lubricar a largo plazo la junta de separación mediante grasas
adecuadas.
Otras configuraciones especiales del objeto de la
invención resultan adicionalmente de las características de las
reivindicaciones secundarias. Respecto a la selección del material
ha demostrado ser especialmente ventajoso fabricar el anillo de
obturación de caucho o plástico, preferentemente PUR o PTFE. La
sección transversal del anillo de obturación desmontado se puede
configurar circular u ovalada, considerándose conveniente en
especial, desde el punto de vista de los costos de fabricación, la
sección circular debido a los componentes normalizados existentes en
el mercado. Al caucho o plástico usados se les puede añadir aditivos
que influyen positivamente en la capacidad de deslizamiento.
En el montaje de la articulación esférica, el
anillo de obturación se monta, normalmente, por deslizamiento en el
pivote mediante dilatación elástica, garantizando la tensión previa,
prefijada por el material seleccionado y las dimensiones, un asiento
fijo desde el punto de vista de la estática en la pieza de pivote
después del montaje por deslizamiento. Se puede pensar también en
vulcanizar el anillo de obturación en la pieza de pivote en un paso
de trabajo especial, creándose así una unión fija entre la mangueta
y el anillo de obturación.
Ha demostrado ser ventajoso para la configuración
del casquillo anular fabricarlo como casquillo de acero fino o
plástico. Para mejorar la protección contra la corrosión y las
características tribológicas, la superficie del casquillo anular,
dirigida hacia el anillo de obturación, puede presentar además un
recubrimiento protector contra la corrosión y/o una capa de
deslizamiento.
El asiento de obturación está compuesto
básicamente por el anillo de obturación con disposición estática en
la pieza de pivote y el casquillo anular que, a su vez, está
configurado fijo desde el punto de vista de la estática, respecto al
fuelle de obturación, es decir, por ejemplo, está unido de forma
fija también al fuelle de obturación. Por esta razón se puede
pensar, asimismo, en realizar el casquillo anular y el fuelle de
obturación de una sola pieza para mejorar las cualidades de la junta
de separación existente al componente vecino, de forma similar a la
unión fija entre la pieza de pivote y el anillo de obturación.
También ha demostrado ser ventajoso,
especialmente en los casos de secciones transversales mayores del
anillo de obturación y aquí en especial en las secciones
rectangulares, colocar refuerzos adicionales de material no
elástico, preferentemente de
metal.
metal.
Distintos ejemplos de realización del objeto de
la invención se explican detalladamente a continuación mediante los
dibujos adjuntos. Muestran:
Fig. 1 una representación parcial en corte de la
zona del fuelle de una articulación esférica según la invención
y
Fig. 2a-2d distintas
configuraciones en correspondencia con la vista del detalle X de la
figura 1.
En la articulación esférica según la invención,
representada en la figura 1, un pivote 1 de articulación, compuesto
por una pieza 2 de pivote y una superficie esférica 3 conformada en
éste de una sola pieza, está apoyado en la carcasa 5 de la
articulación esférica mediante una copa 4 de articulación de un
material limitadamente elástico. La pieza 2 de pivote del pivote 1
de articulación presenta una zona 6 configurada de forma cónica que
se usa para la fijación del pivote 1 de articulación dentro de una
pieza 7 de vehículo.
Para hermetizar entre la carcasa 5 de
articulación y el pivote 1 de articulación se usa un fuelle 8 de
obturación elástico, del que un extremo está fijado estáticamente en
una ranura circular del contorno de la carcasa 5 de articulación
mediante un anillo 9 de muelle. El otro extremo del fuelle 8 de
obturación dispone de un asiento 10 de obturación que se usa para
lograr un contacto íntimo del fuelle 8 de obturación con la pieza 2
de pivote. Este asiento de obturación está configurado de varias
piezas en comparación con las realizaciones usuales y presente
directamente en el límite con la pieza 2 de pivote un anillo 11 de
obturación elástico colindante con éste y sometido a una tensión
previa. El anillo 11 de obturación se ensancha durante el montaje de
la articulación esférica y se monta por deslizamiento sobre el
extremo libre de la pieza 2 de pivote hasta el resalto 12, en el que
se asienta de manera estáticamente fija debido a sus características
elásticas después de finalizar el proceso de montaje. En el contorno
externo del anillo 11 de obturación está dispuesto un casquillo
anular 13 entre éste y el fuelle 8 de obturación. El fuelle 8 de
obturación y el casquillo anular 13 están unidos entre sí de forma
fija mediante un anillo 14 de muelle en las figuras 1 y 2a
mostradas. Por tanto, en la junta de separación entre el anillo 11
de obturación y la superficie interna vecina del casquillo anular 13
se realiza un movimiento relativo dentro del asiento 10 de
obturación, que resulta de un giro o basculación del pivote 1 de
articulación con su superficie esférica 3 dentro de la copa 4 de
articulación.
Dado que un movimiento relativo entre componentes
que se hermetizan mutuamente, en condiciones generales
desfavorables, puede conducir rápidamente a fallos de la acción de
obturación condicionados por la corrosión, se crea una posibilidad
mejorada, mediante el desplazamiento de la junta de separación
crítica y la posibilidad de ajustar óptimamente a su campo de
aplicación las características del material de los componentes
colindantes responsables de la acción de obturación, de garantizar
la acción de obturación del asiento de obturación entre la pieza 2
de pivote y el fuelle 8 de obturación por un período de tiempo
largo. A través de la selección del material del anillo 11 de
obturación y del casquillo anular 13 se pueden optimizar las
características de deslizamiento entre los componentes móviles entre
sí.
Se pueden usar como materiales para el anillo 10
de obturación, por ejemplo, caucho de dureza shore más elevada,
alternativamente goma como NBR, HNBR o EPDM. Se puede pensar también
en anillos de obturación de plástico como PUR o PTFE modificado. A
los materiales mencionados se pueden añadir, naturalmente, aditivos
para mejorar la capacidad de deslizamiento. Asimismo, la superficie
del anillo de obturación se puede dotar, naturalmente, de
recubrimientos adecuados.
En la figura 2a se representa de nuevo, de forma
ampliada, la configuración del asiento 10 de obturación en
correspondencia con el detalle X de la figura 1. En esta figura se
puede ver que la sección transversal del casquillo anular 13
presenta una primera zona parcial 15, que discurre paralelamente a
la superficie de la pieza de pivote, y una segunda zona parcial 16
acodada respecto a ello. El ángulo entre las zonas parciales es de
aproximadamente 90º en el presente ejemplo de la representación.
En las figuras 2b, 2c y 2d se representan
variantes del asiento 10 de obturación entre la pieza 2 de pivote y
el fuelle 8 de obturación, que se diferencian del ejemplo de
realización de la figura 1 ó 2a en la estructura de la sección
transversal de los componentes usados. Es común a todas las
variantes de realización que el asiento 10 de obturación está
compuesto por el anillo 11 de obturación en contacto estático con la
pieza 2 de pivote y el casquillo anular 13 que está configurado, a
su vez, estáticamente fijo respecto al fuelle 8 de obturación.
En la figura 2b se puede ver que el anillo 11 de
obturación presenta aquí una forma básicamente rectangular,
apoyándose un labio 17 de obturación, sobresaliente del contorno
externo, en el lado interno del casquillo anular 13 y siendo
responsable la junta de separación, existente entre ambas piezas, de
la acción de obturación necesaria. El anillo 14 de muelle visible en
la figura 2a, se ha suprimido en el ejemplo de realización de la
figura 2b, pues el casquillo anular 13 y el fuelle 8 de obturación,
que lo circunda, están unidos entre sí en una sola pieza mediante un
proceso de vulcanización.
En el ejemplo de realización de la figura 2c, el
anillo 11 de obturación está realizado también básicamente en forma
rectangular. La representación en corte muestra además que dentro
del anillo 11 de obturación se encuentra un elemento 18 de refuerzo
circular que puede constar, por ejemplo, de un anillo circular de
metal. El casquillo anular 13 presenta en este ejemplo de
realización una sección transversal básicamente en forma de S. En
esta figura se puede ver, asimismo, que un elemento 19 de refuerzo
está integrado en el fuelle 8 de obturación.
El ejemplo de realización de la figura 2d se
corresponde básicamente con el de la figura 2b. Ahora bien, en la
representación del dibujo seccional se puede ver que aquí está
dispuesto un elemento 18 de refuerzo de forma análoga a la figura 2c
dentro del anillo 11 de obturación.
- 1
- Pivote de articulación
- 2
- Pieza de pivote
- 3
- Superficie esférica
- 4
- Copa de articulación
- 5
- Carcasa de articulación
- 6
- Zona
- 7
- Pieza de vehículo
- 8
- Fuelle de obturación
- 9
- Anillo de muelle
- 10
- Asiento de obturación
- 11
- Anillo de obturación
- 12
- Resalto
- 13
- Casquillo anular
- 14
- Anillo de muelle
- 15
- Zona parcial
- 16
- Zona parcial
- 17
- Labio de obturación
- 18
- Elemento de refuerzo
- 19
- Elemento de refuerzo
Claims (14)
1. Articulación esférica, preferentemente para
suspensiones de trenes de rodaje o direcciones de vehículos de
motor, con una carcasa (5) de articulación, una mangueta (1),
compuesta por una superficie esférica (3) y una pieza (2) de pivote
y apoyada de forma giratoria y orientable con la superficie esférica
en la carcasa (5) de la articulación, así como fijada con la pieza
(2) de pivote en un alojamiento (7) en el lado del tren de rodaje, y
un fuelle (8) de obturación elástico fijado estáticamente en la
carcasa (5) de la articulación y en la pieza (2) de pivote mediante,
al menos, un asiento (10) de obturación, caracterizada porque
el asiento (10) de obturación entre el fuelle (8) de obturación y la
pieza (2) de pivote presenta un anillo (11) de obturación elástico,
apoyado directamente en la pieza (2) de obturación con una tensión
previa o unido a ésta por arrastre de material, y un casquillo
anular (13) dispuesto entre el fuelle (8) de obturación y el anillo
(11) de obturación y fijado estáticamente en el fuelle (8) de
obturación.
2. Articulación esférica según la reivindicación
1, caracterizada porque el anillo (11) de obturación en
estado de premontaje presenta una sección transversal circular.
3. Articulación esférica según la reivindicación
1, caracterizada porque el anillo (11) de obturación presenta
una sección transversal oval.
4. Articulación esférica según la reivindicación
1, caracterizada porque el anillo (8) de obturación presenta
una sección transversal rectangular.
5. Articulación esférica según la reivindicación
1, caracterizada porque el anillo de obturación está
compuesto por caucho.
6. Articulación esférica según la reivindicación
1, caracterizada porque el anillo (8) de obturación está
compuesto por plástico, preferentemente PUR
o PTFE.
o PTFE.
7. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque en la sección
transversal del anillo (11) de obturación están dispuestos elementos
(18) de refuerzo de material no elástico, preferentemente de
metal.
8. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la sección
transversal del casquillo anular (13) presenta una primera zona
parcial (15), que discurre paralelamente a la superficie de la pieza
(2) de pivote, y una segunda zona parcial (16) acodada respecto a
ello.
9. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el casquillo
anular (13) está compuesto por acero fino.
10. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el casquillo
anular (13) está compuesto por plástico.
11. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el casquillo
anular (13) presenta un recubrimiento protector contra la corrosión,
al menos, en su superficie dirigida hacia el anillo (11) de
obturación.
12. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el casquillo
anular (13) presenta una capa de deslizamiento, al menos, en su
superficie dirigida hacia el anillo (11) de obturación.
13. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el casquillo
anular (13) está realizado de una sola pieza con el fuelle (8) de
obturación.
14. Articulación esférica según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el casquillo
anular (13), dispuesto entre el fuelle (8) de obturación y el anillo
(11) de obturación, está unido de forma fija al fuelle (8) de
obturación.
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