Abstracto
El objetivo de la presente invención es proporcionar un rodamiento de rodillos cónicos de larga duración que comprende rodillos con superficies convexas grandes a un bajo coste, preferentemente como rodamiento de rodillos cónicos para soportar una parte de una biela de transmisión de un automóvil. La superficie periférica del rodillo (3) en el rodamiento de rodillos cónicos se procesa hasta obtener una superficie convexa mediante rectificado y, a continuación, se procesa finamente mediante pulido con tambor o pulido con barril para evitar dejar rayas de rectificado.
Descripción
Rodamientos de rodillos cónicos y métodos de mecanizado para rodillos cónicos
campo técnico
La presente invención se refiere a un rodamiento de rodillos cónicos adecuado para soportar, por ejemplo, una porción de una varilla de transmisión de automóvil utilizada en una desalineación significativa, y a un método para procesar sus rodillos cónicos.
Tecnología de fondo
La figura 3 muestra un ejemplo de un rodamiento de rodillos cónicos utilizado en una sección de varilla de transmisión manual típica. El rodamiento tiene un rodillo cónico 3 sostenido por una carcasa 4 y colocado entre el anillo interior 1 y el anillo exterior 2. El anillo interior 2 tiene una superficie de carril cónica 1a, y se proporciona una gran superficie de anillo de eje 1b en el lado de diámetro grande. El anillo exterior 2 no es un componente independiente, más precisamente, la superficie interior del rodamiento forma el anillo exterior 2. Debido a las limitaciones estructurales de la transmisión, los rodamientos utilizados para la pieza no pueden diseñarse con una altura de sección transversal más gruesa H. Sin embargo, debido a que se coloca en un entorno de carga pesada, debe tener una alta capacidad de carga, por lo que los rodamientos de rodillos cónicos tienen un ancho de rodamiento amplio y rodillos delgados y largos 3. Por ejemplo, los rodillos tienen una forma esbelta, donde la longitud del rodillo es mayor que el doble del diámetro del rodillo.
En términos generales, si el fabricante del rodamiento no lo suministra, la superficie interior del anillo exterior 2 (superficie interior del engranaje) no tiene una corona apropiada para el rodamiento. Mientras tanto, debido a la desalineación significativa y a los rodillos alargados de este tipo de rodamiento de rodillos cónicos, se requiere que este tipo de rodamiento de rodillos cónicos proporcione cierta capacidad antidesvío. Por lo tanto, como se muestra claramente en la Figura 4 (A), se aplica una superficie convexa más grande que la superficie convexa habitual a la superficie periférica del rodillo 3. El rodillo cónico 3 procesado con corona es tangente a las superficies de riel 1a y 2a del anillo interior 1 y del anillo exterior 2 en una determinada área de contacto que se extiende radialmente desde el centro de su dirección longitudinal. Debido a la desviación del eje acoplado a la superficie interior del anillo interior 1, la posición tangencial P puede cambiar.
Mientras tanto, durante el funcionamiento, el rodillo 3 del rodamiento de rodillos cónicos es impulsado y girado por la superficie del riel 1a del anillo interior 1 o la superficie del riel 2a del anillo exterior 2. El deslizamiento entre la cara del extremo grande 3a del rodillo 3 y la superficie 1b del anillo del eje grande del anillo interior 1 forma la parte utilizada para resistir la resistencia generada por la rotación del rodillo 3.
A medida que la posición tangencial P se acerca al lado de diámetro pequeño del anillo interior 1, la distancia entre la superficie grande del eje 1b y la posición tangencial P que genera resistencia se hace más larga. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 4 (B), el rodillo cónico 3 es propenso a la desviación (ángulo oblicuo θ). A medida que el rodillo 3 se hace más largo, esta tendencia se hace más evidente.
Además, si se produce una desalineación debido a una desviación del eje, como se indica en los puntos P1 y P2 de la Figura 4 (A), los puntos de contacto entre el anillo interior 1 y el anillo exterior 2 y el rodillo cónico 3 pueden estar separados en el lado de diámetro pequeño y en el lado de diámetro grande. En este caso, la fuerza motriz actúa directamente como la fuerza que hace que el rodillo cónico 3 se incline.
La varilla de transmisión puede tener estructuralmente una cantidad significativa de deflexión del eje causada por cargas de engranaje. Esto puede causar fácilmente errores de ángulo dentro del rodamiento, lo que resulta en la desviación del rodillo 3. Si el rodillo 3 está torcido, se produce el llamado pulido entre la cara final del rodillo 3a y la superficie 1b del anillo grande del eje. Además, si hay deslizamiento entre la superficie de contacto rodante del rodillo 3 y las superficies de la pista 1a y 2a del anillo interior 1 y el anillo exterior 2, provocará descascarillado, suciedad e incluso desprendimiento. Esto puede tener efectos adversos en la vida útil de los rodamientos.
Para los rodamientos de rodillos cónicos tradicionales, se han tomado las siguientes medidas para resolver estos problemas: (1) colocar ranuras en la sección del anillo del eje; (2) aplicar superficies convexas más grandes a los rodillos; (3) utilizar rodillos de tipo dividido (consulte la publicación de patente japonesa 2003-184885); (4) reducir la rugosidad de la superficie de la pista del anillo del rodamiento y aumentar la cantidad de aceite lubricante.
Sin embargo, los rodamientos suelen estar sometidos a entornos de cargas pesadas, pero no se pueden diseñar para que tengan una sección transversal más gruesa H (Figura 3), por lo que solo se consigue aumentar su anchura. En un entorno de este tipo, las medidas mencionadas anteriormente no son suficientes para resolver estos problemas.
Por ejemplo, si un rodillo tiene una superficie convexa con dimensiones mayores que el tamaño especificado, la superficie de contacto del rodillo tendrá una rugosidad desigual, lo que hará que el rodillo sea susceptible a sufrir daños en esta superficie (véase la publicación de patente japonesa {{0}}). Además, si se reduce la rugosidad de toda la superficie del rodillo para que tenga una altura irregular de diez puntos de 0,4 μm o menos (con una rugosidad media de 0,08 μm o menos en la línea central), el coste aumentará significativamente. Incluso los rodillos ensamblados tienen problemas de costes similares.
sumario de la invención
Los rodamientos de rodillos cónicos que se utilizan en automóviles suelen tener superficies convexas mediante superprocesamiento debido a su producción en masa. Sin embargo, es difícil producir superficies convexas de gran tamaño únicamente mediante superprocesamiento. Por este motivo, si se requiere una superficie convexa grande como la descrita anteriormente, se puede considerar el método de rectificar primero para formar una superficie convexa y luego supermecanizar la superficie convexa. Sin embargo, requerir equipo especializado para realizar supermecanizado en toda la superficie con grandes convexidades da como resultado un aumento significativo de los costos.
Mientras tanto, incluso si se realiza un súper mecanizado parcial en lugar de completo para evitar el uso de equipo especializado, es inevitable que las áreas que no se han sometido a un súper mecanizado provoquen daños por pelado en la superficie de la pista, lo que resulta en una vida útil más corta del rodamiento.
La presente invención es adecuada para cojinetes de rodillos cónicos utilizados para soportar la porción de varilla de transmisión de automóviles, y tiene como objetivo proporcionar un cojinete de rodillos cónicos de larga duración con rodillos de superficie convexa grande a bajo costo.
Para abordar los problemas antes mencionados, la presente invención proporciona un rodamiento de rodillos cónicos con rodillos cónicos, cada uno de los cuales está rectificado hasta una superficie convexa y pulido hasta un acabado mediante pulido de barril o pulido de barril, de manera que no dejen rayas de rectificado en la superficie (primer aspecto de la presente invención).
El pulido con rodillos o con barriles se puede realizar de cualquier manera, sin limitarse a un método específico. Por ejemplo, el pulido con tambor puede ser de tipo fluido, de tipo centrífugo, de tipo vibratorio o de tipo rotatorio. Además, el recubrimiento a base de MoS2 se puede utilizar junto con el pulido con tambor o con barriles (segundo aspecto de la presente invención).
Además, la presente invención proporciona un método para procesar rodillos de rodamientos de rodillos cónicos, en donde cada rodillo se mecaniza de forma convexa mediante rectificado y se mecaniza con precisión mediante pulido de tambor o pulido de barril para evitar dejar rayas de rectificado en la superficie (tercer aspecto de la presente invención).
Al implementar el método de procesamiento, se puede aplicar un recubrimiento a base de MoS2 simultáneamente con el pulido de tambor o de barril (un cuarto aspecto de la presente invención).
El rodamiento de rodillos cónicos de la presente invención es adecuado para soportar la parte de la varilla de transmisión de los automóviles, y también se puede utilizar para otros fines.
En lugar de un mecanizado ultrafino, al utilizar pulido de tambor o pulido de barril para rectificar y terminar la superficie del rodillo, se forma una gran superficie convexa en el rodillo, que puede proporcionar rodamientos de rodillos cónicos anti-sesgo a bajo costo sin causar problemas como vida útil acortada y daños causados por pelado.
Ilustración
La figura 1 muestra el diagrama de flujo del mecanizado de rodillos cónicos.
La figura 2 ilustra los resultados de la prueba de pelado en rodamientos de rodillos cónicos.
La figura 3 muestra una vista en sección transversal de un rodamiento de rodillos cónicos utilizado para soportar una sección de varilla de transmisión automotriz típica.
La figura 4A es una vista lateral de un rodillo cónico con una superficie convexa, y la figura 4B es una vista en planta de un rodillo cónico con una superficie convexa.
Métodos de implementación específicos
A continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos para describir realizaciones de la presente invención.
La figura 1 muestra un método para procesar rodillos en un rodamiento de rodillos cónicos de la presente invención. En primer lugar, se utiliza un rectificado para procesar la superficie convexa del rodillo cónico. A continuación, se continúa realizando un pulido con tambor o con barril sobre la superficie del rodillo cónico con mecanizado convexo hasta que desaparezcan las rayas de rectificado.
Ensamble los cojinetes de rodillos cónicos utilizando los rodillos procesados mencionados anteriormente y realice una prueba para detectar daños por pelado en los cojinetes. La Figura 2 muestra el cojinete C relacionado con la presente invención y el cojinete A probado como un ejemplo comparativo en las mismas condiciones B. Los resultados del experimento se compararon con D. Cada rodillo de los cojinetes A a D tiene la misma superficie convexa formada por rectificado.
Toda la superficie convexa del cojinete A está mecanizada finamente mediante supermecanizado de rodillos. La rugosidad superficial general es buena, pero se requiere un mecanizado de alto costo para el cojinete. En el cojinete B, solo el centro de la superficie convexa del rodillo está mecanizado con precisión mediante supermecanizado, dejando algunas rayas de pulido. El cojinete C tiene todo el rodillo mecanizado con precisión mediante procesamiento de barril y, en comparación con el uso del supermecanizado, toda su rugosidad superficial es mayor y no quedan rayas de pulido. El cojinete D tiene rodillos que no han sido procesados excepto por la superficie convexa. En comparación con la rugosidad del cojinete C, su rugosidad es menor, pero quedan algunas rayas de pulido en toda la superficie.
Este experimento ha revelado que la presencia de rayas de pulido provoca daños por pelado, y la ausencia de rayas de pulido no provoca daños por pelado incluso cuando la superficie es rugosa.
Suponiendo que la punta de la banda está sometida a erosión y pulido, provocando el desprendimiento de las superficies orbitales de los objetos opuestos, es decir, los anillos interior y exterior. Como apoyo a esta hipótesis, al comparar la asimetría (Rsk), se encontró que el cojinete C era -2.6 porque su protuberancia fue aplanada por el mecanizado del tambor. Esto significa que su superficie está en un estado cóncavo (las protuberancias de las bandas de pulido se redondean). Por otro lado, el cojinete D es -0.3 porque no ha sufrido ningún procesamiento más que el pulido. Esto significa que su superficie está en un estado en el que las protuberancias y las depresiones están casi a la misma altura (las protuberancias de las bandas de pulido se vuelven más afiladas).
En resumen, proporcionar un mecanizado de precisión aplanando las protuberancias causadas por el rectificado mediante mecanizado de tambor puede dar como resultado una producción de bajo costo de cojinetes que incluyen rodillos con grandes superficies convexas que no causan problemas como daños por pelado.
Además, en el caso de utilizar rodamientos de rodillos cónicos sin lubricación suficiente, se puede utilizar un recubrimiento con disulfuro de molibdeno (MoS2) para el pulido final junto con el pulido de tambor o de barril para reducir el desgaste de los rodillos causado por la desalineación. Debido a que este proceso de recubrimiento se puede llevar a cabo junto con el pulido de tambor o de barril, se pueden tomar medidas de resistencia al desgaste de una manera económica y eficaz sin requerir ningún paso de procesamiento adicional.
La descripción anterior se refiere únicamente a una realización de la presente invención. La presente invención no se limita a las realizaciones anteriores y puede modificarse de diversas formas, siempre que sea coherente con las ideas técnicas descritas en las reivindicaciones.
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