Cojinete de rodillos con medios contra deslizamiento y juego.

Cojinete de rodillos mejorado del tipo que comprende un anillo exterior (2) y un anillo interior (3) y una pluralidad de rodillos (4) dispuestos entre los anillos exterior e interior,

teniendo los rodillos (4) al menos una parte (6) rebajada que se extiende al menos en una parte de su longitud axial, estando dotado el anillo exterior (2) en su superficie (7) radialmente interior al menos de una pista exterior (8) para cooperar con una parte (5) no rebajada de los rodillos (4) y estando dotado el anillo interior (3) en su superficie (9) radialmente exterior al menos de una pista interior (10) para cooperar con una parte (6) rebajada de los rodillos (4), y estando desplazadas axialmente de forma mutua las pistas exteriores (8) y las pistas interiores (10), caracterizado por el hecho de que unos medios (12) están dispuestos para eliminar el juego radial en el cojinete (1), de modo que dichos medios (12) son de tal manera que los mismos no generan fuerzas radiales adicionales entre las piezas que componen el cojinete (1), y dichos medios (12) están formados por un dispositivo (15) de accionamiento controlado por un circuito de control dotado de un detector (18) para determinar el juego en el cojinete (1) y controlar el dispositivo (15) de accionamiento para mantener un juego nulo, y por el hecho de que al menos dos pistas interiores (10) o dos pistas exteriores (8) están formadas por una superficie cónica que coopera con una superficie cónica de los rodillos (4), siendo el dispositivo (15) de accionamiento un dispositivo de accionamiento de desplazamiento que permite el desplazamiento axial de las pistas interiores o exteriores (8-10) con respecto a la superficie cónica de los rodillos (4) para eliminar el juego en el cojinete (1).

Cojinete de rodillos con medios contra deslizamiento y juego La presente invención se refiere a un cojinete de rodillos, de forma específica, un cojinete de rodillos que comprende un anillo exterior y un anillo interior y una pluralidad de rodillos dispuestos entre los anillos exterior e interior.

Los cojinetes de rodillos convencionales tienen unos rodillos con una superficie exterior continua ininterrumpida recta o curvada, que está en contacto con una pista exterior formada por la superficie radialmente interior del anillo exterior y con una pista interior formada por la superficie radialmente exterior del anillo interior.

En los cojinetes convencionales, la pista interior y la pista exterior están alineadas en la dirección axial del cojinete.

En uso, los anillos exterior e interior se mueven entre sí y los rodillos se desplazan en este movimiento y tienden a pivotar alrededor de sus ejes geométricos respectivos.

Debido a que el diámetro de la pista exterior es más grande que el diámetro de la pista interior, el punto de contacto de la pista exterior con un rodillo específico tenderá a moverse más rápido que el punto de contacto de la pista interior con ese rodillo, aunque, debido a que el diámetro del rodillo es el mismo en ambos puntos de contacto, la velocidad de giro de los puntos de contacto del rodillo será la misma.

La diferencia de velocidad entre los puntos de contacto en las pistas y los puntos de contacto en los rodillos da como resultado un deslizamiento estructural, que provoca pérdidas debidas a la fricción entre las pistas en los anillos interior y exterior y los rodillos.

Para permitir este deslizamiento estructural, unos tipos de cojinetes conocidos requieren un mínimo de juego radial estructural entre las piezas del cojinete.

Cuando tal cojinete conocido queda sometido a una carga radial, el juego radial, independientemente de lo pequeño que pueda ser, hará que los anillos interior y exterior del cojinete se desplacen a posiciones excéntricas entre sí, haciendo que el cojinete quede soportado solamente por dos rodillos al mismo tiempo y provocando por lo tanto cargas elevadas concentradas localmente en el cojinete, de forma específica, en los rodillos.

Este efecto limita la carga radial máxima admisible del cojinete o hace necesario un cojinete sobredimensionado para soportar las cargas locales excesivas.

Además, el uso de lubricantes adecuados resulta indispensable para minimizar los efectos de la fricción debidos al deslizamiento.

Además, el juego o las tolerancias radiales constituyen un obstáculo real para producir máquinas y herramientas de alta precisión.

Debido a que el deslizamiento es proporcional al diámetro de los rodillos, este diámetro de los rodillos debe ser limitado, limitando de este modo las posibilidades de diseño de los fabricantes de cojinetes.

En teoría, es posible solucionar los inconvenientes mencionados anteriormente mediante un cojinete del tipo que comprende un anillo exterior y un anillo interior y una pluralidad de rodillos dispuestos entre los anillos exterior e interior, teniendo los rodillos al menos una parte rebajada que se extiende al menos en una parte de su longitud axial, estando dotado el anillo exterior en su superficie radialmente interior al menos de una pista exterior para cooperar con una parte no rebajada de los rodillos y estando dotado el anillo interior en su superficie radialmente exterior al menos de una pista interior para cooperar con una parte rebajada de los rodillos, y estando desplazadas axialmente de forma mutua las pistas exteriores y las pistas interiores.

Dicho tipo de cojinete está descrito por Sánchez en el documento EU 0.631.061 A1. En un cojinete de este tipo, el radio de los rodillos en las partes rebajadas en los puntos de contacto de los rodillos con la pista interior es más pequeño que el radio de los rodillos en las partes no rebajadas en los puntos de contacto de los rodillos con la pista exterior y, por lo tanto, la velocidad de estos puntos de contacto en el rodillo puede ser diferente en la pista exterior y en la pista interior.

Mediante este tipo de estructura del cojinete, es posible limitar o incluso eliminar totalmente el deslizamiento entre los rodillos y los anillos del cojinete durante su uso funcional.

Gracias a esto, el desgaste por fricción de las piezas del cojinete se reducirá muy considerablemente y la necesidad de lubricación también resultará menos crítica.

En el último tipo de cojinetes, es posible eliminar totalmente el deslizamiento cuando las dimensiones se seleccionan de modo que la relación entre el radio de la pista exterior y el radio de la pista interior es igual a la relación entre el radio de la parte no rebajada del rodillo y el radio de la parte rebajada del rodillo.

Debido a que el deslizamiento se elimina totalmente, no es necesaria la presencia de un juego estructural entre las piezas del cojinete, lo que resulta ventajoso al usar estos cojinetes en instrumentos y máquinas de alta precisión.

Además, los anillos del cojinete están siempre soportados por la mayor parte de los rodillos, y no solamente por dos rodillos. Esto permitirá que los cojinetes soporten cargas más grandes con las mismas dimensiones generales que los cojinetes conocidos, o permitirá usar cojinetes más pequeños y, por lo tanto, más baratos, en aplicaciones que implican las mismas cargas.

Además, debido a que no existe deslizamiento, no es necesario mantener el diámetro de los rodillos dentro de ciertos límites, de modo que los diseñadores de los fabricantes de cojinetes dejarán de estar limitados a este respecto.

Sin deslizamiento, todos los rodillos se mueven de forma sincronizada conjuntamente y mantienen sus distancias de separación mutuas entre sí.

Por lo tanto, la necesidad de una jaula no resulta crítica para mantener los rodillos separados y evitar que los rodillos contacten entre sí y, por lo tanto, provoquen pérdidas por fricción, como en los cojinetes conocidos.

Desafortunadamente, las ventajas mencionadas anteriormente son puramente teóricas y son solamente ciertas en casos teóricos ideales de cojinetes sin ningún juego radial, en los que todos los rodillos están en contacto permanente con las pistas en los anillos exterior e interior.

No obstante, en la práctica, tales cojinetes no existen, porque tal dimensionamiento perfecto de un cojinete es prácticamente imposible, debido al hecho de que no es posible descartar tolerancias de fabricación.

Además, durante el uso del cojinete, es posible que aparezca juego radial debido al desgaste del cojinete y debido a la expansión diferencial de las distintas piezas del cojinete provocada por las fluctuaciones de temperatura.

Cuando existe un juego radial, independientemente de lo pequeño que pueda ser, los anillos exterior e interior adoptarán una posición excéntrica entre sí, provocando que no todos los rodillos estén en contacto simultáneamente con los anillos exterior e interior del cojinete y provocando que la carga radial del cojinete sea soportada solamente por dos cojinetes.

Esto provoca una sobrecarga repentina de los dos rodillos de soporte y de las áreas de contacto con los anillos exterior e interior.

Además, los elementos de rodillo no tendrán una tracción continua en la totalidad de la circunferencia de las pistas del cojinete, lo que pone en peligro la sincronización del movimiento de los rodillos y, de este modo, hace que se produzca deslizamiento. Con la existencia de un juego radial también existe un problema de lubricación, ya que es necesaria cierta tracción entre los rodillos y las pistas para conseguir un movimiento sincronizado de los rodillos, mientras que la lubricación disminuirá la tracción necesaria. Con aceleraciones o deceleraciones grandes de los rodillos, este problema aparecerá principalmente debido a la inercia de los rodillos.

La regulación del juego radial en un cojinete es conocida en el campo de la tecnología de cojinetes. Por ejemplo, en el documento DE 1.274.450 se describe un cojinete de rodillos que se usa para hacer girar una o más piezas de una tobera 180 grados a efectos de modificar la forma de la tobera.

Dicho documento da a conocer cómo mantener, independientemente de la carga de temperatura en la tobera, una tensión previa suficiente entre las piezas adyacentes... [Seguir leyendo]

1. Cojinete de rodillos mejorado del tipo que comprende un anillo exterior (2) y un anillo interior (3) y una pluralidad de rodillos (4) dispuestos entre los anillos exterior e interior, teniendo los rodillos (4) al menos una parte (6) rebajada que se extiende al menos en una parte de su longitud axial, estando dotado el anillo exterior (2) en su superficie (7) radialmente interior al menos de una pista exterior (8) para cooperar con una parte (5) no rebajada de los rodillos (4) y estando dotado el anillo interior (3) en su superficie (9) radialmente exterior al menos de una pista interior (10) para cooperar con una parte (6) rebajada de los rodillos (4) , y estando desplazadas axialmente de forma mutua las pistas exteriores (8) y las pistas interiores (10) , caracterizado por el hecho de que unos medios (12) están dispuestos para eliminar el juego radial en el cojinete (1) , de modo que dichos medios (12) son de tal manera que los mismos no generan fuerzas radiales adicionales entre las piezas que componen el cojinete (1) , y dichos medios (12) están formados por un dispositivo (15) de accionamiento controlado por un circuito de control dotado de un detector (18) para determinar el juego en el cojinete (1) y controlar el dispositivo (15) de accionamiento para mantener un juego nulo, y por el hecho de que al menos dos pistas interiores (10) o dos pistas exteriores (8) están formadas por una superficie cónica que coopera con una superficie cónica de los rodillos (4) , siendo el dispositivo (15) de accionamiento un dispositivo de accionamiento de desplazamiento que permite el desplazamiento axial de las pistas interiores o exteriores (8-10) con respecto a la superficie cónica de los rodillos (4) para eliminar el juego en el cojinete (1) .

2. Cojinete de rodillos mejorado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que una pista interior (10) y una pista exterior (8) , respectivamente, están formadas por la superficie exterior cónica y por la superficie interior cónica, respectivamente, de un anillo cónico (11) que está montado de forma deslizable en dirección axial (X-X') en el interior del anillo exterior (2) y en el exterior del anillo interior (3) , respectivamente, para cooperar con una superficie cónica de los rodillos (4) , permitiendo el dispositivo (15) de accionamiento el movimiento axial del anillo cónico (11) con respecto a los rodillos (4) .

3. Cojinete de rodillos mejorado según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que al menos dos pistas interiores (10) y dos pistas exteriores (8) , respectivamente, están formadas por la superficie exterior cónica y la superficie interior cónica, respectivamente, de dos anillos cónicos (11) que están montados de forma deslizable en dirección axial (X-X') entre sí en el interior del anillo exterior (2) y en el exterior del anillo interior (3) , respectivamente, para cooperar con superficies cónicas de los rodillos (4) , estando estrechadas las superficies cónicas de las pistas (8-10) en direcciones opuestas y permitiendo el dispositivo (15) de accionamiento el movimiento axial de ambos anillos cónicos (11) entre sí.

4. Cojinete de rodillos mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el ángulo (A) entre la superficie cónica y la dirección axial es inferior a 5º , preferiblemente inferior a 1º .

5. Cojinete de rodillos mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (15) de accionamiento de desplazamiento es un elemento fabricado en un material que se expande con la temperatura, cuya expansión es controlada por un elemento de calentamiento o enfriamiento.

6. Cojinete de rodillos mejorado según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (15) de accionamiento de desplazamiento controlado por calor está aislado térmicamente del resto del cojinete por un material aislante térmico.

7. Cojinete de rodillos mejorado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (15) de accionamiento de desplazamiento es un elemento piezoeléctrico.

8. Cojinete de rodillos mejorado del tipo que comprende un anillo exterior (2) y un anillo interior (3) y una pluralidad de rodillos (4) dispuestos entre los anillos exterior e interior, teniendo los rodillos (4) al menos una parte (6) rebajada que se extiende al menos en una parte de su longitud axial, estando dotado el anillo exterior (2) en su superficie (7) radialmente interior al menos de una pista exterior (8) para cooperar con una parte (5) no rebajada de los rodillos (4) y estando dotado el anillo interior (3) en su superficie (9) radialmente exterior al menos de una pista interior (10) para cooperar con una parte (6) rebajada de los rodillos (4) , y estando desplazadas axialmente de forma mutua las pistas exteriores (8) y las pistas interiores (10) , caracterizado por el hecho de que unos medios (12) están dispuestos para eliminar el juego radial en el cojinete (1) , de modo que dichos medios (12) son de tal manera que los mismos no generan fuerzas radiales adicionales entre las piezas que componen el cojinete (1) , y dichos medios (12) están formados por un dispositivo (15) de accionamiento controlado por un circuito de control dotado de un detector (18) para determinar el juego en el cojinete (1) y controlar el dispositivo (15) de accionamiento para mantener un juego nulo, y por el hecho de que las pistas exteriores (8) y las pistas interiores (10) son cilíndricas y cooperan con una superficie cilíndrica correspondiente de las partes (5) no rebajadas y de las partes (6) rebajadas de los rodillos (4) , respectivamente, y por el hecho de que el dispositivo (15) de accionamiento está formado por un elemento (21) de calentamiento y/o enfriamiento que permite calentar o enfriar el anillo exterior (2) o el anillo interior (3) al menos localmente para hacer que la pista exterior (8) o la pista interior (10) se expanda o contraiga en dirección radial.

9. Cojinete de rodillos mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que al menos un plano transversal perpendicular a la dirección axial (X-X') del cojinete (1) , la relación entre el radio

(R1) de la pista exterior (8) y el radio (R2) de la pista interior (10) es igual a la relación entre el radio (r1) de la parte (5) no rebajada del rodillo (4) y el radio (r2) de la parte rebajada (6) del rodillo (4) .

10. Cojinete de rodillos mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el circuito de control detiene la activación del dispositivo (15) de accionamiento cuando el juego alcanza el valor mínimo y reinicia la activación del dispositivo (15) de accionamiento cuando el juego se desvía de este valor mínimo.

11. Cojinete de rodillos mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el cojinete (1) no comprende una jaula para los rodillos (11) .

12. Cojinete de rodillos mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho

de que está dotado de medios antideslizantes adicionales para evitar que los rodillos (1) deslicen con respecto a las pistas interiores y/o exteriores (10-8) , estando formados dichos medios por un piñón dentado (22) dispuesto coaxialmente en uno o más de los rodillos (4) y que engrana con una corona (23) dispuesta en el anillo interior o exterior (2-3) del cojinete (1) .