Disposición de cojinete radial (1a) para soportar un árbol (4a) alojado en una carcasa,

cuya carcasa (2a) y cuyo árbol (4a) giran una con relación a otro alrededor de un eje longitudinal común (5), comprendiendo la disposición de cojinete radial (1a) un asiento de cojinete (8a) que se extiende a lo largo de un perímetro de 360º, que está sustancialmente parado con relación a una carga radial (10a) que solicita al asiento de cojinete (8a) en una zona de carga (12a), y que presenta en la dirección del eje longitudinal (5) una anchura variable en todo su perímetro de tal manera que, partiendo de la zona de carga (12a), el asiento de cojinete (8a), se estrecha netamente por fuera de dicha zona de carga (12a), caracterizado porque el árbol (4a) está construido como un árbol desequilibrado (23) y el asiento de cojinete (8a) de anchura variable está formado en dicho árbol desequilibrado (23), girando la carga radial (10a) juntamente con el árbol desequilibrado (23), cuyo centro de gravedad de masa (29) dispuesto excéntricamente con respecto al eje longitudinal (5) resulta de uno o varios vaciados (30) realizados en el perímetro exterior del árbol desequilibrado (23), cuyos vaciados (30), referido al centro de gravedad de masa (29) del árbol desequilibrado (23), discurren parcial o completamente al otro lado del eje longitudinal (5) del árbol desequilibrado (23) y limitan directamente con el asiento de cojinete (8a) de anchura variable

Disposición de cojinete radial.

Campo de la invención

La invención concierne a una disposición de cojinete radial para soportar un árbol alojado en una carcasa, cuya carcasa y cuyo árbol giran una con relación a otro alrededor de un eje longitudinal común. La disposición de cojinete radial comprende un asiento de cojinete que se extiende a lo largo de un perímetro de 360º, que está sustancialmente parado con relación a una carga radial que solicita al asiento de cojinete en una zona de carga y que presenta en la dirección del eje longitudinal una anchura variable en todo su perímetro de tal manera que, partiendo de la zona de carga, el asiento de cojinete se estrecha netamente por fuera de dicha zona de carga.

Antecedentes de la invención

En el documento DE 37 33 982 A1 se propone una unión de pistón-biela de un motor de combustión interna. Debido a las fuerzas de compresión actuantes sobre la unión de pistón-biela, las cuales son muchísimo más grandes que las fuerzas de tracción, el asiento de cojinete del buje pequeño de la biela, en el que se apoya el bulón del pistón, está configurado en forma de trapecio, es decir, estrechándose en dirección a la cabeza del pistón.

Se desprende del documento EP 0 753 678 A2 una disposición de cojinete radial para montar una carcasa con respecto a un árbol de rueda dentada alojado en ella, que está solicitado en el dentado con una carga radial que está parada con respecto a la carcasa. Por consiguiente, el asiento de cojinete liso formado en la carcasa para el árbol de la rueda dentada presenta una zona de carga estacionaria sobre el mismo y se estrecha netamente por fuera de dicha zona de carga.

Este caso de carga de la disposición de cojinete radial es fundamental en el estado de la técnica y en el caso de la disposición de rodamiento es conocido bajo el término de la llamada carga puntual, en la que la carga radial está sustancialmente parada, en función de las condiciones de movimiento, con respecto al aro interior o al aro exterior del rodamiento. En contraste con esto, la llamada carga periférica consiste en un caso de carga en el que la carga radial gira con respecto al aro interior o al aro exterior del rodamiento. Con el término "sustancialmente" se pretende expresar en este sitio que, debido a influencias dinámicas, la carga radial no actúa en rigor de forma puntual, sino que puede presentar cierta amplitud de oscilación radial.

Las fuerzas que, debido a la carga radial, deben transmitirse desde la zona de carga que descansa sobre el asiento de cojinete constituyen un criterio esencial para un dimensionamiento fijo de por vida para la anchura del asiento de cojinete. Sin embargo, este criterio tiene solamente una importancia secundaria para la anchura necesaria fuera de la zona de carga, ya que aquí el asiento de cojinete está sometido a una carga mecánica netamente menor y, en algún caso particular, incluso ya no está sometido a ninguna carga mecánica. No obstante, los asientos de cojinete conocidos en el estado de la técnica están realizados en forma rotacionalmente simétrica con anchura constante y, por tanto, para el caso de carga puntual que aquí se presenta están sobredimensionados respecto de la capacidad de carga mecánica por fuera de la zona de carga. Pueden resultar de esto importantes inconvenientes en el sentido de que el asiento de cojinete, realizado casi siempre en forma realzada por motivos de fabricación, lleva consigo por fuera de la zona de carga una masa que no es deseable desde el punto de vista técnico y financiero y que también es evitable. Al mismo tiempo, esto conduce a un coste de mecanización innecesariamente elevado del asiento de cojinete, el cual, incluso por fuera de la zona de carga, se ha de mecanizar completamente con precisión en toda su anchura constante.

Problema de la invención

Por tanto, el problema de la invención consiste en configurar una disposición de cojinete radial de la clase citada al principio de modo que se eliminen los inconvenientes citados con medios sencillos. La configuración de la disposición de cojinete radial deberá conducir especialmente a ventajas de peso y de coste en comparación con disposiciones de cojinete conocidas en el estado de la técnica.

Sumario de la invención

Según la invención, este problema se resuelve por el hecho de que el árbol está construido como un árbol desequilibrado y el asiento de cojinete de anchura variable está formado en el árbol desequilibrado. La carga radial gira aquí juntamente con el árbol desequilibrado, cuyo centro de gravedad de masa dispuesto excéntricamente con respecto al eje longitudinal resulta de uno o varios vaciados realizados en el perímetro exterior del árbol desequilibrado. Los vaciados discurren, referido al centro de masa de gravedad del árbol desequilibrado, parcial o completamente al otro lado del eje longitudinal del árbol desequilibrado y limitan directamente con el cojinete de asiento de anchura variable.

Este caso de carga consiste en un desequilibrio definido que gira juntamente con el árbol y que puede ser reforzado ventajosamente por el asiento de cojinete de anchura variable junto con una reducción simultánea de la masa del árbol.

Con una disposición de cojinete radial construida de esta manera se tiene en cuenta óptimamente la circunstancia de que el asiento de cojinete solicitado con carga puntual puede ser considerablemente estrechado por fuera de la zona de carga y, por tanto, se puede agotar el potencial de las disposiciones de cojinete conocidas para reducir masa rotativamente movida, peso, complejidad de mecanización y costes, sin que se perjudiquen las propiedades de funcionamiento de la disposición de cojinete radial. Este perjuicio se produciría únicamente cuando, debido al estrechamiento del asiento de cojinete, se alcance una anchura crítica de dicho asiento de cojinete, por debajo de la cual no está ya garantizada una resistencia a la fatiga de la disposición de cojinete radial. Criterio decisivo para esto, en el caso de una disposición de cojinete radial configurada como un cojinete liso hidrodinámico, puede ser una película de lubricante ya no portante o, en el caso del rodamiento, una solicitación inadmisiblemente alta del asiento de cojinete por fuera de la zona de carga.

Con un árbol desequilibrado construido de esta manera se puede resolver de manera especialmente ventajosa el conflicto de objetivos generalmente existente de una masa lo más pequeña posible junto con un desequilibrio lo más grande posible del árbol. Esto tiene su fundamento sustancialmente en que los vaciados se extienden ahora hasta el asiento de cojinete estrechado y, por decirlo así, pueden aprovecharse como masa negativa incrementada para reforzar el desequilibrio. No obstante, frente a árboles convencionales con asientos de cojinete de anchura constante, no sólo se inaugura la posibilidad de incrementar el desequilibrio del árbol junto con una simultánea reducción de la masa. Por el contrario, en el caso de un desequilibrio inalterado es posible una reducción considerablemente mayor de la masa del árbol compensando el incremento original de desequilibrio por medio de otros vaciados que reduzcan la masa, pero que, referido al centro de gravedad de masa, han de disponerse en el árbol desequilibrado a este lado del eje longitudinal. Por supuesto, se puede encontrar también un ajuste del árbol desequilibrado, acomodado entre estos dos casos límite, según que el centro de gravedad del diseño esté más bien en una moderada reducción de la masa junto con un neto incremento del desequilibrio o más bien en una neta reducción de la masa junto con un incremento inalterado del desequilibrio.

En un perfeccionamiento de la invención el árbol desequilibrado deberá pertenecer a un dispositivo para compensar fuerzas de masa y/o momentos de masa de un motor de combustión interna de pistones alternativos con un cigüeñal de dicho motor que está dispuesto paralelamente al eje longitudinal del árbol desequilibrado y que acciona dicho árbol desequilibrado en forma al menos indirecta. Este dispositivo de compensación es conocido del experto en el sector de los motores de combustión interna de pistones alternativos, especialmente en disposición en línea o en V, como medida eficaz para reducir vibraciones a consecuencia de fuerzas de masa oscilantes. Sin embargo, particularmente en motores de combustión interna de pistones alternativos para el sector de los vehículos aumentan crecientemente los requisitos impuestos a la calidad de construcción ligera del motor de combustión interna de pistones alternativos, con lo que las posibilidades...

1. Disposición de cojinete radial (1a) para soportar un árbol (4a) alojado en una carcasa, cuya carcasa (2a) y cuyo árbol (4a) giran una con relación a otro alrededor de un eje longitudinal común (5), comprendiendo la disposición de cojinete radial (1a) un asiento de cojinete (8a) que se extiende a lo largo de un perímetro de 360º, que está sustancialmente parado con relación a una carga radial (10a) que solicita al asiento de cojinete (8a) en una zona de carga (12a), y que presenta en la dirección del eje longitudinal (5) una anchura variable en todo su perímetro de tal manera que, partiendo de la zona de carga (12a), el asiento de cojinete (8a), se estrecha netamente por fuera de dicha zona de carga (12a), caracterizado porque el árbol (4a) está construido como un árbol desequilibrado (23) y el asiento de cojinete (8a) de anchura variable está formado en dicho árbol desequilibrado (23), girando la carga radial (10a) juntamente con el árbol desequilibrado (23), cuyo centro de gravedad de masa (29) dispuesto excéntricamente con respecto al eje longitudinal (5) resulta de uno o varios vaciados (30) realizados en el perímetro exterior del árbol desequilibrado (23), cuyos vaciados (30), referido al centro de gravedad de masa (29) del árbol desequilibrado (23), discurren parcial o completamente al otro lado del eje longitudinal (5) del árbol desequilibrado (23) y limitan directamente con el asiento de cojinete (8a) de anchura variable.

2. Disposición de cojinete radial según la reivindicación 1, caracterizada porque el árbol desequilibrado (23) pertenece a un dispositivo (16) para compensar fuerzas de masa y/o momentos de masa de un motor de combustión interna (17) de pistones alternativos con un cigüeñal (21) de dicho motor (17) que está dispuesto paralelamente al eje longitudinal (5) del árbol desequilibrado (23) y que acciona dicho árbol desequilibrado (23) de una manera al menos indirecta.

3. Disposición de cojinete radial según la reivindicación 2, caracterizada porque el dispositivo (16) comprende dos árboles desequilibrados (23) que giran en sentidos contrarios con doble número de reivindicaciones que el cigüeñal.

4. Disposición de cojinete radial según la reivindicación 1, caracterizada porque está previsto para la disposición de cojinete radial (1a) del árbol desequilibrado (23) al menos un rodamiento (9) configurado como cojinete de agujas sin aro interior y preferiblemente como casquillo de agujas (25).

5. Disposición de cojinete radial según la reivindicación 4, caracterizada porque la anchura del cojinete de agujas (25) corresponde sustancialmente a un anchura máxima (26) del asiento de cojinete (8a) de anchura variable asociado al cojinete de agujas (25), mientras que una anchura mínima (27) del asiento de cojinete (8a) es más pequeña que la longitud de las agujas (28) del cojinete de agujas (25), estando prevista únicamente una niebla de lubricante exenta de presión para lubricar el cojinete de agujas (25).

6. Árbol (4a) con un asiento de cojinete (8a) que se extiende a lo largo de un perímetro de 360º y que está destinado a proporcionar una disposición de cojinete radial (1a) para soportar el árbol (4a) en una carcasa (2a), en la que el árbol (4a) gira con relación a la carcasa (2a) alrededor de un eje longitudinal común (5), caracterizado porque el árbol (4a) está concebido como un árbol desequilibrado (23) cuyo centro de gravedad de masa (29) dispuesto excéntricamente con respecto al eje longitudinal (5) resulta de uno o varios vaciados (30) realizados en el perímetro exterior del árbol desequilibrado (23), cuyos vaciados (30), referido al centro de gravedad de masa (29) del árbol desequilibrado (23), discurren parcial o completamente al otro lado del eje longitudinal (5) del árbol desequilibrado (23) y limitan directamente con el asiento de cojinete (8a), estando el asiento de cojinete (8a) sustancialmente parado con relación a una carga radial (10a) que solicita al asiento de cojinete (8a) en una zona de carga (12a) y que gira juntamente con el árbol desequilibrado (23), y presentando dicho asiento de cojinete en la dirección del eje longitudinal (5) una anchura variable en todo su perímetro de tal manera que, partiendo de la zona de carga (12a), el asiento de cojinete (8a) se estrecha netamente por fuera de dicha zona de carga (12a).