ES2251605T3 - Cojinete de caucho de casquillo de amortiguacion radial. - Google Patents

Abstract

Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial, preferentemente cojinete de caucho de amortiguación hidráulica, con una pieza interior (1) metálica preferentemente en forma de tubo, un cuerpo de cojinete (2) de elastómero que rodea la pieza interior (1), unido con ésta por vulcanización, y un manguito exterior (3) que aloja la pieza interior (1) y el cuerpo de cojinete (2), en el que la pieza interior (1) presenta en una sección axial dos elevaciones (4, 4¿) opuestas entre ellas en su contorno y que se extienden radialmente hacia el exterior, integradas completamente en el elastómero, caracterizado porque en el cuerpo de cojinete (2) de elastómero, cerca de la pieza interior (1) están dispuestas dos entalladuras (5, 5¿) del elastómero que se extienden en forma de riñones entre las elevaciones (4, 4¿) respecto a su contorno y que pasan axialmente atravesando el cuerpo de cojinete (2), de manera que la pieza interior (1) que está dispuesta suelta en la región de los riñones (5, 5¿) respecto al manguito exterior (3) está unida fundamentalmente sólo por medio de las elevaciones (4, 4¿) con el cuerpo de cojinete (2) de modo que transmite fuerza, y está conformado transversalmente respecto al eje del cojinete un eje cardánico (6) definido que discurre a través de los vértices de las elevaciones (4).

Description

Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial.

La invención se refiere a un cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial, que preferentemente está conformado como cojinete de caucho de amortiguación hidráulica.

Los cojinetes de caucho de casquillos se emplean de múltiples maneras en la técnica de vehículos. Allí sirven, por ejemplo, para el alojamiento de piezas del chasis, entre otros aspectos, para el alojamiento de los brazos oscilantes transversales para la suspensión de las ruedas. Dependiendo del caso de empleo, la amortiguación radial que se pretende por medio de los cojinetes de caucho también se apoya con frecuencia en un fluido de amortiguación hidráulica, estando conformadas para esta finalidad en el cuerpo de cojinete cámaras hidráulicas correspondientes para el alojamiento del medio de amortiguación.

Un cojinete de caucho de este tipo se representa, por ejemplo, en el documento DE19807949A1. Según la conformación convencional, el cojinete representado en el documento está formado por una pieza interior en forma de tubo, un manguito que rodea la pieza interior en forma de tubo, y un cuerpo de cojinete de elastómero dispuesto entre medias, unido con la pieza interior por vulcanización. El cojinete descrito en el documento presenta una geometría especial. En el contorno de la pieza interior están previstas en una sección axial dos elevaciones que se extienden radialmente hacia el exterior. En estas elevaciones está vulcanizado el cuerpo de cojinete, tratándose en este caso de paredes en forma de conos truncados huecos y elásticos que se apoyan en las elevaciones dispuestas en el centro axial de la pieza interior y unen a este tanto axial como radialmente, es decir, respecto a la dirección axial de manera casi diagonal discurriendo hacia el exterior, con el manguito exterior. Según las realizaciones del documento, con esta geometría comparativamente compleja se pretende conseguir que la amortiguación radial del cojinete se determine prácticamente de modo exclusivo mediante el medio de amortiguación que circula en las cámaras entre las paredes elásticas y el manguito exterior, mientras que el efecto de amortiguación por el elastómero es prácticamente despreciable. Aparte de la geometría algo compleja, un problema de la solución conocida reside en que el comportamiento de amortiguación radial del cojinete es influido de modo desventajoso por medio de las fuerzas cardánicas que se producen. Esto se debe al hecho de que en el caso de fuerzas cardánicas, ya sin el efecto de las fuerzas radiales que se han de amortiguar, por medio de la torsión o la basculación de la pieza interior así como de la deformación de las paredes de elastómero, tiene lugar un cierto desplazamiento del medio de amortiguación de una cámara a la otra.

Otro ejemplo de un cojinete hidráulico está descrito en el documento DE19613912C2. También en este cojinete, la pieza interior presenta, al menos de modo correspondiente a una variante de configuración, en la región del centro axial del cojinete, una elevación que se extiende radialmente hacia el exterior. En el cojinete representado en el documento, la elevación rodeada por el elastómero y cercada por un elemento adicional sirve como cuerpo de tope por lo que se refiere a las fuerzas que actúan radialmente. Por medio del cerco con el elemento, la superficie libre del cuerpo de tope se reduce con la carga, de manera que el cuerpo de tope se endurece. Por lo que se refiere a la consideración de esfuerzos cardánicos, en el documento se hace únicamente referencia al hecho de que las regiones del pie de ambos lados del cuerpo de tope no son rodeadas por el elemento para que en esta región se dé la posibilidad de deformaciones en caso de esfuerzos de torsión o de un esfuerzo cardánico. Sin embargo, por medio de ello no se da un eje cardánico definido que absorbe de modo intencionado el esfuerzo cardánico, de manera que también en este cojinete, en el caso de un esfuerzo cardánico, se desplaza parcialmente el medio de amortiguación contenido en la cámara. Debido a ello se ejerce una influencia de modo indeseado sobre el efecto de amortiguación radial por medio de las fuerzas cardánicas.

El documento US-A-4871152 muestra las características del preámbulo de la reivindicación 1.

El objetivo de la invención es conformar un cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial de tal manera que su efecto de amortiguación radial esté desacoplado en su mayor medida respecto a las fuerzas cardánicas.

Según la invención, este objetivo se consigue por medio de un cojinete de caucho de casquillo con las características de la reivindicación principal. Las configuraciones o variantes ventajosas del cojinete conforme a la invención están dadas por las reivindicaciones subordinadas.

El cojinete presenta, de modo conocido, una pieza interior metálica, preferentemente en forma de tubo, un cuerpo de cojinete de elastómero que rodea la pieza interior y que está unido por vulcanización con esta pieza interior, así como un manguito exterior que aloja la pieza interior y el cuerpo de cojinete. En la pieza interior, que puede tener una forma fundamentalmente cilíndrica, pero que también se puede conformar de otra manera (por ejemplo con una sección transversal en forma de paralelepípedo u oval), están conformadas en una sección axial dos elevaciones, opuestas entre ellas en su contorno y que se extienden radialmente hacia el exterior, integradas completamente en el elastómero.

Según la invención, adicionalmente, en el cuerpo de cojinete de elastómero, cerca de la pieza interior, están previstas dos entalladuras (riñones) de elastómero que se extienden en forma de riñones entre las elevaciones, respecto a su contorno, y atraviesan igualmente el cuerpo de cojinete de forma axial. Debido a ello, la pieza interior que está libre respecto al manguito exterior en la región de los riñones solo está unida fundamentalmente con el cuerpo de cojinete, discurriendo radialmente de modo que transmite fuerza, por medio de las elevaciones Al mismo tiempo, por medio de esta conformación geométrica del cojinete transversalmente respecto al eje de cojinete se conforma un eje cardánico definido que discurre a través de los vértices de las elevaciones. Por medio de la conformación de este eje cardánico definido están predeterminados los movimientos de la pieza interior en caso de esfuerzo cardánico. Además, el propio cojinete de caucho, por medio de la unión casi sólo puntual de su pieza interior respecto al cojinete de caucho está desacoplado por lo que se refiere a movimientos de adaptación cardánicos que se produzcan. Como consecuencia de ello, el comportamiento de amortiguación radial del cojinete permanece sin influencia alguna de las acciones de fuerza cardánicas.

La conformación representada condiciona, según esto, en caso de un esfuerzo cardánico, una distribución de los momentos que se producen y que actúan en la pieza interior, de tal manera que a un momento exterior comparativamente grande sólo se le opone un momento interior pequeño en la región de su unión con el cuerpo de cojinete. Por medio de esta resistencia en el cuerpo elastómero en la región de las cámaras hidráulicas, y de la resistencia únicamente reducida del cuerpo elastómero en la región de su unión con la pieza interior, las cámaras hidráulicas permanecen casi sin ninguna influencia en caso de una carga cardánica, lo que significa que, debido a ello, se impide una basculación o un doblado de las cámaras hidráulicas y se conserva la función del cojinete. Para el cojinete se generan, de esta manera, posibilidades de empleo más amplias, por ejemplo, por lo que se refiere a un incremento del confort en vehículos con grandes movimientos de adaptación del brazo oscilante transversal como, por ejemplo, vehículos todo-terreno, camionetas o furgonetas.

Según una conformación correspondiente a la práctica del cojinete conforme a la invención, las elevaciones en la pieza interior están conformadas en la región del centro axial del cojinete, de manera que también se conforma de modo axial central el eje cardánico que se genera que corta el eje del cojinete. Sin embargo, dependiendo de la finalidad de empleo prevista, las elevaciones también pueden estar desplazadas en dirección axial respecto a uno de los extremos axiales del cojinete.

En una forma de realización como cojinete de caucho de amortiguación hidráulica, están previstas dos entalladuras separadas entre ellas por medio de paredes de separación que discurren axialmente en el contorno exterior del cuerpo de cojinete de elastómero para la conformación de dos cámaras para un medio de amortiguación hidráulica, que están unidas entre ellas conduciendo el líquido por medio de un canal. En este caso, las paredes de separación de la cámara que apoyan al cuerpo de cojinete en el manguito exterior, referidas al contorno del cojinete, están dispuestas frente a las elevaciones de la pieza interior con un ángulo \alpha. Según una posible realización, el ángulo \alpha tiene un valor de \alpha = 45º, por lo que, tal y como se explicará posteriormente, de un modo ventajoso, se produce una región de trabajo para el cojinete especialmente grande por lo que se refiere a la capacidad de amortiguación radial. Sin embargo, también tomando como referencia el ángulo \alpha formado entre las elevaciones y las paredes de separación de las cámaras, el diseño concreto depende, a su vez, del caso de empleo previsto, de manera que dependiendo del ajuste del cojinete también se pueden concebir otras relaciones angulares.

Según una variante especialmente ventajosa del cojinete conforme a la invención, las elevaciones rodeadas por el elastómero, en la región de la unión conformada por ellas de la pieza interior con el cuerpo de cojinete, referidas a su dirección de contorno o en la dirección de los riñones contiguos a ellas, están conformadas con una superficie convexa. Debido a ello, para el caso de un empleo en el que el cojinete esté montado de modo estacionario se produce una especie de "efecto canalón", por medio del que se evita que se acumule suciedad en esta región. Por medio de la conformación convexa de la superficie, la suciedad que exista eventualmente, en este caso, sale por las entalladuras en forma de riñón del cuerpo de cojinete de elastómero. Para el ajuste del comportamiento de identificación, es decir, del comportamiento de amortiguación radial, en el cojinete conforme a la invención pueden estar incluidas, además, piezas insertadas, preferentemente metálicas, en el cuerpo de cojinete de elastómero. Además, en un cojinete conformado con amortiguación hidráulica, el ajuste de la amortiguación radial se puede realizar a lo largo de la longitud del canal del medio de amortiguación que une las cámaras entre ellas.

La invención se explica con más detalle a partir de un ejemplo de realización. En los dibujos correspondientes se muestra:

Fig. 1a: Una representación isométrica de un cojinete de caucho de casquillo en una sección parcial;

Fig. 1b: Una representación isométrica del cojinete de caucho de casquillo en una sección parcial, si bien sin pieza interior;

Fig. 2: Una sección axial a través del cojinete conforme a la invención según la Fig. 1 a lo largo de la línea A-A bajo solicitación de los momentos que se producen con el esfuerzo cardánico;

Fig. 3: El cojinete según la Fig. 1 en una sección axial guiada 90º respecto a la línea A-A y con el efecto de fuerzas cardánicas;

Fig. 4: Una sección radial a través del cojinete según la Fig. 1.

En las Fig. 1a y 1b, el cojinete conforme a la invención se muestra en una representación isométrica, en la que para hacer posible una vista en el interior del cojinete, en el dibujo se han recortado partes del manguito exterior y del cuerpo de cojinete. El cojinete mostrado en el ejemplo está realizado como un cojinete de caucho de amortiguación hidráulica. Está formado, de modo propiamente conocido, por una pieza interior 1 metálica en forma de tubo, el cuerpo de cojinete 2 de elastómero que rodea a la pieza interior 1 y que está unido con esta por vulcanización, y el manguito exterior 3 que aloja las piezas mencionadas anteriormente, estando representado el cojinete en la Fig. 1b sin la pieza interior 1. En la Fig. 1a, si bien se puede reconocer más claramente en las Fig. 2 y 4, la pieza interior 1 presenta aproximadamente en el centro axial dos elevaciones 4, 4' opuestas entre ellas y que se extienden radialmente hacia el exterior. Las elevaciones 4, 4' están rodeadas completamente por medio del elastómero, de manera que, en caso de una supresión imaginaria de la pieza interior 1, se produce la vista reproducida en la Fig. 1b. Adicionalmente se puede reconocer que la pieza interior 1, con la excepción de las conexiones con las elevaciones 4, 4', por lo demás está intercalada de forma suelta en el cuerpo de cojinete 2. Entre el cuerpo de cojinete 2 de elastómero y el manguito exterior 3, están conformadas por medio de entalladuras en el cuerpo de cojinete 2
-que se pueden reconocer mejor en la Fig. 1b- cámaras 8, 8' para el alojamiento de un medio de amortiguación hidráulica. Las cámaras 8, 8' están unidas entre ellas por medio de un canal 7 que conduce el líquido que rodea prácticamente todo el cojinete, de manera que el medio de amortiguación puede circular entre las cámaras 8, 8'. El efecto de amortiguación radial del cojinete resulta del comportamiento de amortiguación del elastómero y de la circulación del medio de amortiguación hidráulica alojado por las cámaras 8, 8'. Al producirse cargas radiales, en este caso se desplaza el medio de amortiguación desde las cámaras 8 u 8' que se encuentran en la región de la carga, a través del canal 7, a la otra cámara 8'correspondiente o respectivamente 8 (amortiguación de masa). Por medio de la suspensión de dos puntos en la región de las elevaciones 4, 4' en la pieza interior 1 está conformado un eje cardánico 6 definido, representado en las Fig. 1a y 2. En caso de que se produzcan esfuerzos cardánicos, la pieza interior 1 se puede mover alrededor de este eje 6 (puede bascular alrededor del eje 6), sin que debido a ello se ejerza una influencia sobre el comportamiento de amortiguación radial, por ejemplo por medio de un doblado de las cámaras de medio de amortiguación 8, 8' ocasionado por las fuerzas cardánicas. Por el contrario, la parte exterior del cojinete de amortiguación hidráulica está completamente desacoplada de las cargas cardánicas que se produzcan. De este modo, existe prácticamente una "disposición de cojinete-en-cojinete". En este caso, un desplazamiento del líquido de amortiguación alojado por medio de las cámaras 8, 8' tiene lugar solo en el caso de la aplicación de fuerzas radiales. Tal y como se puede reconocer en el dibujo, en el cojinete representado aquí a modo de ejemplo también están rodeadas por el elastómero piezas insertadas 9, 10, 11 adicionales, por medio de las que se puede ajustar el comportamiento de amortiguación radial. Las piezas insertadas 9, 10, 11 pueden estar conformadas de diferentes maneras. Así pues, por ejemplo, las piezas insertadas 9 y 11, también pueden estar unidas entre ellas en una pieza, o la pieza insertada 10 puede estar conformada por medio de dos piezas separadas.

Los comportamientos al producirse cargas cardánicas están ilustrados de nuevo por medio de la representación de la Fig. 2. La Fig. 2 se refiere a una representación en sección del cojinete según la Fig. 1a con una sección realizada a lo largo de la línea A-A. Al aplicar fuerzas que actúen de modo cardánico, el momento ocasionado por ellas y que actúa sobre la pieza interior 1 se distribuye del modo ilustrado por medio de la figura. Por medio de la geometría elegida se consigue que al momento exterior elevado se le oponga un momento interior comparativamente pequeño. Se pueden reconocer claramente en la figuras las elevaciones 4, 4' en la pieza interior 1. Del mismo modo se puede reconocer de nuevo la conformación de las cámaras 8, 8' y el curso del canal 7 que las une.

En la Fig. 3 está representado de nuevo el cojinete en otra representación en sección, estando representado el cojinete bajo el efecto de fuerzas cardánicas. La Figura se refiere a una sección axial a través del cojinete según la Fig. 1a con una sección realizada formando 90º respecto a la línea A-A. Se reconoce claramente que por medio de las elevaciones 4, 4' y de la unión conformada por ellas de la pieza interior 1 con el cuerpo de cojinete 2 se conforma un eje cardánico 6 (el eje discurre introduciéndose en la Figura en el plano del dibujo, y por eso no está representado él mismo), alrededor del que se puede mover la pieza interior 1 en caso de una carga cardánica. Pero, también se reconoce que la inclinación de la pieza interior 1 que se produce respecto al eje del cojinete no ejerce ningún tipo de influencia sobre los comportamientos en el cuerpo del cojinete 2 y en las cámaras 8, 8', de manera que la amortiguación radial fundamentalmente permanece completamente inalterada.

A partir de la Fig. 4, que muestra una sección radial realizada a través del cojinete según la Fig. 1a, se ilustra igualmente bien la geometría. El eje cardánico 6 se genera, por un lado, por medio de las elevaciones 4, 4', y por otro lado, por medio de las entalladuras del elastómero 5, 5' que existen simultáneamente, que se extienden, referidas al contorno del cojinete, cerca de la pieza interior 1 en forma de riñón entre las elevaciones 4, 4'. En la dirección axial, los riñones 5, 5', tal y como se puede ver en la Fig. 3, son pasantes. Esto lleva a la unión ya descrita de dos puntos con la conformación de un eje cardánico 6 que discurre a través de los vértices de las elevaciones 4, 4' así como a través del eje del cojinete. En el ejemplo representado, la línea de trabajo ideal 14 del cojinete, como consecuencia de la disposición elegida de las uniones 12, 12' respecto al manguito exterior 3, que al mismo tiempo separan las cámaras 8, 8' entre ellas, discurre en un ángulo de 45º respecto al eje cardánico 6. Debido a ello se produce de un modo ventajoso para el cojinete una región de trabajo de 90º. Sin embargo, dependiendo de la finalidad de empleo prevista y del esfuerzo específico que conlleva, la geometría también puede estar diseñada de tal manera que entre las elevaciones 4, 4' y la línea de trabajo ideal 14 esté conformado otro ángulo.

Tal y como se desprende de la Fig. 1b, la superficie exterior de las elevaciones 4, 4' rodeadas por el elastómero está conformada de modo convexo en la dirección de contorno. Debido a ello se produce la ventaja de que la suciedad, que, dado el caso, se podría acumular en esta región, en el caso de un modo de montaje perpendicular del cojinete puede salir a través de los riñones 5, 5'. En las figuras mostradas, el cojinete conforme a la invención se ha explicado en una conformación como cojinete de amortiguación hidráulica. Sin embargo -y, en esta medida, la formulación "preferentemente cojinete de caucho de amortiguación hidráulica" usada en la reivindicación principal no representa ninguna limitación-, la solución conforme a la invención representada aquí únicamente mediante el ejemplo del cojinete de amortiguación hidráulica se puede emplear así mismo en cojinetes de caucho convencionales.

Lista de símbolos de referencia

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 1 \+ Pieza interior\cr  2 \+ Cuerpo de cojinete (elastómero)\cr  3
\+ Manguito exterior\cr  4, 4'  \+ Elevación\cr  5, 5' \+
Entalladura, riñón\cr  6 \+ Eje cardánico\cr  7 \+ Canal\cr  8, 8'
\+ Cámara (de trabajo o de medio de amorti-\cr  \+ guación)\cr  9 \+
Pieza insertada\cr  10 \+ Pieza insertada\cr  11 \+ Pieza
insertada\cr  12, 12' \+ Pared de separación (de cámara), unión\cr 
13 \+ Acanaladura de salida o de
desagüe\cr}

Claims (8)

1. Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial, preferentemente cojinete de caucho de amortiguación hidráulica, con una pieza interior (1) metálica preferentemente en forma de tubo, un cuerpo de cojinete (2) de elastómero que rodea la pieza interior (1), unido con ésta por vulcanización, y un manguito exterior (3) que aloja la pieza interior (1) y el cuerpo de cojinete (2), en el que la pieza interior (1) presenta en una sección axial dos elevaciones (4, 4') opuestas entre ellas en su contorno y que se extienden radialmente hacia el exterior, integradas completamente en el elastómero, caracterizado porque en el cuerpo de cojinete (2) de elastómero, cerca de la pieza interior (1) están dispuestas dos entalladuras (5, 5') del elastómero que se extienden en forma de riñones entre las elevaciones (4, 4') respecto a su contorno y que pasan axialmente atravesando el cuerpo de cojinete (2), de manera que la pieza interior (1) que está dispuesta suelta en la región de los riñones (5, 5') respecto al manguito exterior (3) está unida fundamentalmente sólo por medio de las elevaciones (4, 4') con el cuerpo de cojinete (2) de modo que transmite fuerza, y está conformado transversalmente respecto al eje del cojinete un eje cardánico (6) definido que discurre a través de los vértices de las elevaciones (4).

2. Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial según la reivindicación 1, caracterizado porque las elevaciones (4, 4') en la pieza interior (1) están conformadas en la región del centro axial del cojinete.

3. Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial según la reivindicación 1 ó 2, conformado como un cojinete de caucho de amortiguación hidráulica en el que están conformadas, en forma de dos entalladuras separadas entre ellas por medio de paredes de separación (12, 12') que discurren axialmente, en el contorno exterior del cuerpo de cojinete (2) de elastómero entre el cuerpo de cojinete (2) y el manguito exterior (3) cámaras de trabajo (8, 8') para el alojamiento de un medio de amortiguación hidráulica que circula entre las cámaras de trabajo (8, 8') por medio de un canal, apoyando las paredes de separación (12, 12') al cuerpo de cojinete (2) en el manguito exterior.

4. Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial según la reivindicación 3, caracterizado porque las paredes de separación (12, 12'), respecto al contorno del cojinete, están dispuestas respecto a las elevaciones (4, 4') de la pieza interior (1) con un ángulo \alpha.

5. Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial según la reivindicación 4, caracterizado porque las paredes de separación (12, 12'), referidas al contorno del cojinete, están dispuestas respecto a las elevaciones (4, 4') de la pieza interior (1) con un ángulo \alpha de 45º.

6. Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el elastómero que rodea las elevaciones (4, 4'), en la región de las uniones conformadas por medio de las elevaciones (4, 4') de la pieza interior (1), presenta en el cuerpo de cojinete (2) en la dirección de los riñones (5, 5') contiguos un contorno exterior convexo, de manera que en caso del montaje perpendicular del cojinete, en estos puntos está conformada una acanaladura de salida (13) que desemboca en los riñones (5, 5') para la suciedad que se acumula.

7. Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque para el ajuste del comportamiento de identificación del cojinete están incluidas adicionalmente piezas insertadas (9, 10, 11) en el cuerpo de cojinete (2) de elastómero .

8. Cojinete de caucho de casquillo de amortiguación radial según una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque el comportamiento de amortiguación radial del cojinete se puede realizar en la fabricación de modo variable por medio de la modificación de la longitud del canal (7) que une las cámaras (8, 8'), que está introducido en el elastómero cerca de un extremo axial del cojinete, y que está provisto de una abertura hacia cada cámara (8, 8').