CONEXIÓN DE ÁRBOL - CUBO PRETENSADA CON UN CONO REAL.

Conexión de árbol - cubo (20) para la transmisión del par de fuerzas,

con los componentes que presentan un eje longitudinal (X-X) común: en la que a) un árbol (22) rotativo alrededor del eje longitudinal (X-X) con una sección longitudinal de arrastre con un contorno exterior (26) no redondo, b) un cubo (24) coaxial respecto al árbol (22) y que rodea el árbol (22) con su contorno interior (28) al menos en la zona de la sección longitudinal de arrastre, - el contorno exterior (26) de la sección longitudinal de arrastre del árbol (22) y el contorno interior (28) del cubo (24) presentan una forma cónica real tal que, en el ensamblaje del árbol (22) y el cubo (24), aparece un autobloqueo que mantiene la conexión de árbol - cubo (20), y - está previsto un medio de conexión que pretensa el árbol (22) y el cubo (24) en el estado ensamblado en la dirección del eje longitudinal (X-X), caracterizada porque el medio de conexión está formado por un anillo de pretensión (34), que envuelve las rampas (30) que están dispuestas periféricamente alrededor del eje longitudinal (X-X) en un lado exterior del árbol (22) y en un lado exterior del cubo (24) y por consiguiente mantiene bajo pretensión la conexión de árbol - cubo (20)

La presente invención se refiere a una conexión de árbol – cubo para la transmisión del par de fuerzas, con los componentes que presentan un eje longitudinal común:

a) un árbol rotativo alrededor del eje longitudinal con una sección longitudinal de arrastre con un contorno exterior no redondo,

b) un cubo coaxial respecto al árbol y que rodea el árbol con su contorno interior al menos en la zona de la sección longitudinal de arrastre,

en la que

- el contorno exterior de la sección longitudinal de arrastre del árbol y el contorno interior del cubo presentan una forma cónica real tal que, en el ensamblaje del árbol y el cubo, aparece un autobloqueo que mantiene la conexión de árbol – cubo, y

- está previsto un medio de conexión que pretensa el árbol y el cubo en el estado ensamblado en la dirección del eje longitudinal X-X.

En el documento DE 198 53 411 A1 se describe una conexión de árbol – cubo en la que el medio de conexión se forma por una rosca exterior con una tuerca correspondiente a ella, apoyándose la tuerca en una sección en el cubo.

Las conexiones de árbol – cubo se utilizan además en la construcción de máquinas de múltiples maneras para la transmisión del par de fuerzas entre el árbol y el cubo. Además de una pluralidad de requerimientos, el objetivo esencial de conexiones semejantes es la mayoría de las veces la transmisión de los elevados pares de fuerzas. Las conexiones deben ser lo más sencillas y compactas posibles, así como deben poder montarse sin demasiados trabajos de ajuste y reajuste. Básicamente es común a todas las formas de realización que la transmisión del par de fuerzas carga la conexión de árbol – cubo. En este caso las cargas dinámicas, la mayoría de las veces, son más elevadas que las cargas estáticas.

Ya que una conexión de árbol – cubo convencional no es la mayoría de las veces un ajuste prensado, sólo una parte consabida de las superficies de contacto toma parte verdaderamente en la transmisión del par de fuerzas. Esto provoca elevadas tensiones en los componentes que deben compensarse o reducirse por una conexión correspondientemente larga. Pero la longitud ampliada de la conexión provoca de nuevo excentricidades mayores y amplifica un movimiento relativo entre árbol y cubo, mientras que no tiene lugar una transmisión del par de fuerzas (el así denominado juego). El aumento de las excentricidades provoca adicionalmente ruidos y oscilaciones indeseados. Además, una conexión más larga facilita el deslizamiento de las superficies una sobre otra, por lo que de nuevo se favorece la formación de herrumbre de contacto. Finalmente estos efectos provocan una reducción de la vida útil de la conexión de árbol – cubo y por consiguiente de todo el sistema.

El documento DE 198 36 259 A1 muestra una conexión de árbol – cubo fija a rotación, en la que el cubo se puede comprimir para la reducción o para la prevención del juego indeseado mediante un dispositivo de prensado radial en la dirección al eje de rotación, de manera que el contorno interior del cubo se sitúa en engrane libre de juego con el árbol. En esta forma de realización es desventajosa la necesidad de componentes adicionales, que está unida con una mayor necesidad de espacio y mayores costes.

Para la reducción o prevención del juego indeseado se conocen conexiones de grupos de sujeción, en las que entre el árbol y el cubo está dispuesto un grupo de sujeción. Un grupo de sujeción semejante presenta al menos un elemento por el que se puede aumentar la sección transversal anular del grupo de sujeción y por ello el grupo de sujeción se presiona, por un lado, contra la superficie lateral del árbol y, por otro lado, contra la superficie interior del orificio del cubo y se crea una conexión sin juego. Las conexiones de árbol – cubo configuradas correspondientemente se describen, por ejemplo, en el documento DE 101 09 296 A1, el US 5,215,413 B1, el DE 94 03 483 U1 y el DE 195 22 736 A1. El documento DE 36 36 393 A1 describe grupos de sujeción, en los que la unión positiva se consigue porque tanto el árbol, como también el cubo están provistos de un dentado longitudinal y el grupo de sujeción presenta en el lado interior, así como en el lado exterior un respectivo dentado longitudinal correspondiente para ello. También esta forma de realización está unida con costes correspondientemente mayores y con una necesidad de espacio relativamente elevada debido a los componentes adicionales. Para el montaje del grupo de sujeción es necesario un paso de trabajo adicional, que requiere tiempo y por consiguiente implica costes.

El documento EP 1 225 356 B1 describe una conexión de árbol – cubo en la que al menos uno de los componentes presenta en la zona de la sección longitudinal de arrastre no redonda al menos dos secciones de sujeción desplazadas angularmente entre sí alrededor del eje longitudinal. Esto puede conseguirse, por ejemplo, por torsión que se extiende sobre toda la longitud de la sección longitudinal de arrastre o también por dos secciones longitudinales no retorcidas, unidas entre sí a través de una sección de conexión y desplazadas una respecto a otra. También son posibles varias secciones de conexión que desplazan entre sí respectivamente secciones longitudinales de forma escalonada o continua. Es desventajoso que la fabricación de los componentes sólo sea posible con máquinas especiales y muy caras. En particular la creación de un contorno interior retorcido es difícil. El montaje o ensamblaje de conexiones semejantes es posible sólo por aplicación de una gran fuerza axial, ya que durante el ensamblaje se deforman unas respecto a otras las secciones. No es posible un ensamblaje a mano.

También se conoce la utilización de elementos cuneiformes que se introducen entre árbol y cubo. No obstante, esto provoca una excentricidad del árbol y por consiguiente superficies de contacto puntuales o relativamente pequeñas entre árbol y cubo. Pero frecuentemente se cuenta con esto, ya que un aumento o una distribución uniforme de las superficies de contacto dentro de la sección de arrastre sólo parece posible, según se ha desarrollado, con componentes adicionales y coste considerable.

Partiendo de conexiones de árbol – cubo del tipo mencionado al inicio, la tarea objetiva de la invención consiste en preveer una conexión de árbol – cubo con un medio de conexión en el que se pueda reducir la fuerza de pretensión axial inicial y en la que todavía esté presente una fuerza de pretensión suficiente a través de un amplio desplazamiento axial por desgaste y apariciones de asentamiento.

Según la invención esto se consigue con una conexión de árbol – cubo genérica que se caracteriza porque el medio de conexión está formado por un anillo de pretensión que envuelve rampas que están dispuestas periféricamente alrededor del eje longitudinal en un lado exterior del árbol y en un lado exterior del cubo y por consiguiente mantiene bajo pretensión la conexión de árbol – cubo.

La invención se basa en el conocimiento de que las tensiones elevadas en el componente, la fatiga, la excentricidad y las oscilaciones se pueden reducir o suprimir sólo entonces guiadas al objetivo por una reducción del juego entre el árbol y el cubo si se puede realizar por un lado un autobloqueo entre el árbol y el cubo, por otro lado, permanece pretensada de forma duradera la conexión en la dirección axial.

Un centrado exacto del árbol en el cubo garantiza una transmisión uniforme del par de fuerzas. La reducción o supresión del juego en el árbol centrado provoca una distribución favorable de fuerzas durante la transmisión del par de fuerzas y reduce por ello las tensiones en el componente, la fatiga, la excentricidad y las oscilaciones. El ensamblaje, en particular ensartado o introducción de la conexión puede realizarse de forma sencilla y rápida.

La conexión de árbol – cubo según la invención puede producirse y montarse además de forma muy sencilla. El anillo de pretensión se coloca y contrae durante el montaje sobre estas rampas. Mediante la contracción se reduce el diámetro del anillo de pretensión, por lo que los flancos laterales del anillo de pretensión entran en contacto con las rampas y éstas presionan unas sobre otras. Si se ha realizado una pretensión suficiente, se fija el anillo de pretensión y permanece en su posición. El anillo de pretensión está fabricado de un material... [Seguir leyendo]

1. Conexión de árbol – cubo (20) para la transmisión del par de fuerzas, con los componentes que presentan un eje longitudinal (X-X) común:

a) un árbol (22) rotativo alrededor del eje longitudinal (X-X) con una sección longitudinal de arrastre con un contorno exterior (26) no redondo,

b) un cubo (24) coaxial respecto al árbol (22) y que rodea el árbol (22) con su contorno interior (28) al menos en la zona de la sección longitudinal de arrastre,

en la que

- el contorno exterior (26) de la sección longitudinal de arrastre del árbol (22) y el contorno interior (28) del cubo (24) presentan una forma cónica real tal que, en el ensamblaje del árbol (22) y el cubo (24), aparece un autobloqueo que mantiene la conexión de árbol – cubo (20), y

- está previsto un medio de conexión que pretensa el árbol (22) y el cubo (24) en el estado ensamblado en la dirección del eje longitudinal (X-X),

caracterizada porque el medio de conexión está formado por un anillo de pretensión (34), que envuelve las rampas (30) que están dispuestas periféricamente alrededor del eje longitudinal (X-X) en un lado exterior del árbol (22) y en un lado exterior del cubo (24) y por consiguiente mantiene bajo pretensión la conexión de árbol – cubo (20).

2. Conexión de árbol – cubo (20) según la reivindicación 1, caracterizada porque el contorno exterior (26) y el contorno interior (28) presentan una forma poligonal.

3. Conexión de árbol – cubo (20) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el contorno exterior (26) del árbol

(22) presenta un ángulo cónico exterior (A) de 0,5 a 7º en la zona de la sección longitudinal de arrastre.

4. Conexión de árbol – cubo (20) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la longitud axial de la sección longitudinal es de hasta el 40% del diámetro cónico medio de la sección transversal de la sección longitudinal de arrastre no redonda.

5. Conexión de árbol – cubo (20) según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque el árbol (22) presenta un contorno exterior (26) hexagonal y el cubo (24) un contorno interior (28) hexagonal, siendo la excentricidad E relativa entre 3 y 5% y calculándose según la fórmula E = (Do – D/Do – Di) x 50.

6. Conexión de árbol – cubo según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque los contornos poligonales se pueden determinar con las fórmulas siguientes:

x(γ) = (Dm/2) x cos (γ) + E x cos ((n-1) x γ)

y(γ) = (Dm/2) x sin (γ) – e x sin ((n-1) x γ).

7. Conexión de árbol – cubo (20) según la reivindicación 6, caracterizada porque las rampas (30) presentan respectivamente un bisel (32), los cuales confluyen unos hacia otros en la dirección que señala fuera de la conexión de árbol – cubo (20) y cooperan con un lado interior de las paredes laterales (38) del anillo de pretensión (34).

8. Conexión de árbol – cubo (20) según la reivindicación 7, caracterizada porque los biseles (32) de las rampas (30) encierran un ángulo de 20 a 28º y las paredes laterales (38) un ángulo de 14 a 22º, respectivamente con una perpendicular al eje longitudinal (X-X).

9. Conexión de árbol – cubo (20) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el anillo de pretensión

(34) presenta en su circunferencia una oreja (26) que sobresale hacia fuera a manera de una omega, mediante la que puede reducirse el diámetro del anillo de pretensión (34) por compresión de los brazos de la omega.

(34) está realizado de forma equilibrada para conexiones rotativas rápidas.

10. Conexión de árbol – cubo (20) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el anillo de pretensión