ES2305698T3 - Procedimiento de fabricacion de un organo que forma al menos una rotula y organo asi obtenido. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un órgano que forma por lo menos una rótula, en el cual se dispone de por lo menos un anillo metálico (14; 261, 262) destinado a formar una nuez interior (2; 221, 222) para la o cada rótula del órgano (1; 20), caracterizado porque el o los anillo(s) metálico(s) (14; 261, 262) se utiliza(n) como contramolde(s) de un cuerpo incorporado monobloque de estructura compuesta, destinado a constituir una carcasa exterior (4; 24) para la o las rótulas del órgano (1; 20), y porque durante el moldeo del cuerpo incorporado, se forma en la periferia exterior de este último una brida de fijación (10) de la carcasa (4).
Description
Procedimiento de fabricación de un órgano que
forma al menos una rótula y órgano así obtenido.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de un órgano que forma por lo menos una
rótula, así como a un órgano que forma por lo menos una rótula,
obtenido mediante un procedimiento del tipo mencionado.
Las rótulas se utilizan, en particular, en la
industria aeronáutica con el fin de inmovilizar, en cuanto a
traslación, un órgano, tal como una biela, con respecto a una pieza
estructural de la construcción, aunque permitiendo un movimiento
relativo de rotación.
Tal como es sabido, una rótula de este tipo
comprende una nuez interior, cuya superficie interior está adaptada
para ser montada en un árbol. A tal efecto, esta superficie interior
puede estar provista de estrías que cooperan con unas acanaladuras
realizadas en la superficie exterior del árbol, para garantizar una
mejor conexión mutua.
La nuez interior posee una superficie exterior
esférica truncada, apta para cooperar con la superficie interior
correspondiente de una carcasa exterior. La nuez interior y la
carcasa exterior poseen así tres grados de libertad mutua de
rotación, aunque las mismas quedan sujetas una con otra en la
traslación.
Se conocen diferentes procedimientos de
realización de rótulas del tipo mencionado.
Un primer procedimiento consiste en realizar, en
primer lugar, una nuez interior metálica según sus dimensiones
definitivas, y a continuación, incorporar alrededor de la periferia
externa un casquillo metálico que se embute contra la superficie
exterior de la nuez. El casquillo se mecaniza entonces al nivel de
su periferia exterior, para constituir la carcasa exterior
definitiva.
Sin embargo, la forma y el tamaño de la carcasa
exterior obtenidos mediante este procedimiento están limitados por
la dimensión de la prensa de embutición utilizada.
Una segunda solución consiste en realizar la
nuez interior metálica en dos elementos con forma de C. Este modo
de fabricación se conoce a partir de la patente francesa 2 770 597,
a nombre de la solicitante. Según este procedimiento, se realiza
una pieza metálica de partida, enteriza, que posee superficies
exterior e interior sensiblemente idénticas a las superficies
definitivas de la nuez, y a continuación se efectúa un corte de
esta pieza de partida para realizar los dos elementos, antes
citados, en forma de C.
Por otro lado, a partir de los documentos
FR-A-1 429 483,
US-A-3.082.485,
US-A-5.407.288,
US-A-3.700.295,
GB-A-1 295 258 y
US-A-4.111.499 se conoce la
interposición de una empaquetadura compuesta entre la nuez interior
metálica y la carcasa exterior metálica de una rótula. La colocación
de una empaquetadura de este tipo es una operación compleja, que
hace que aumente el número de etapas de fabricación de la rótula y
su precio de coste. Además, tal como se ha descrito más arriba, la
carcasa exterior metálica de esta rótula se debe incorporar, de
todos modos, por embutición, por ensamblaje de dos partes
elementales o por técnicas análogas.
Una vez planteado esto, el objetivo de la
invención es proponer un procedimiento de fabricación alternativo a
los procedimientos referidos más arriba, que permite obtener de
manera sencilla un órgano que forma por lo menos una rótula,
denominado en ocasiones "conjunto rotante", mecánicamente
satisfactorio y de una masa menor.
A este efecto, la invención tiene como objetivo
un procedimiento de fabricación de un órgano que forma por lo menos
una rótula, tal como se define en la reivindicación 1.
Según el procedimiento de la invención, al
utilizar la o cada nuez interior como contramolde de la carcasa
exterior, se obtiene, de este modo, una o unas rótulas no
desmontables y cuya relación masa/rendimiento se ha optimizado. En
la medida en que la carcasa exterior se obtiene por moldeo de un
cuerpo incorporado sobre la o las nueces interiores, la forma y las
dimensiones de la carcasa exterior ya no quedan limitadas por
esfuerzos de embutición o de mecanizado. En particular, es posible
realizar la carcasa exterior en forma de un herraje monobloque y de
grandes dimensiones, en el cual se alojan una o varias nueces para
obtener tanto rótula(s) como nueces. Además, las operaciones
llevadas a la práctica durante este procedimiento de fabricación son
menos numerosas y más sencillas de realizar, especialmente debido a
que las mismas no necesitan una disposición dimensional previa muy
estricta entre la o las nueces interiores y la carcasa obtenida por
moldeo. Finalmente, la forma de la superficie de articulación
dispuesta sobre el cuerpo incorporado está adaptada siempre a la de
la superficie de articulación de la o cada nuez interior, con
independencia de las tolerancias de fabricación de esta nuez.
En las reivindicaciones dependientes 2 a 10 se
anuncian otras características de este procedimiento, consideradas
de forma aislada o según todas las combinaciones técnicamente
posibles.
La invención tiene también como objetivo un
órgano que forma por lo menos una rótula o "conjunto rotante",
particularmente obtenido mediante un procedimiento descrito más
arriba, tal como se define en la reivindicación 10.
En las reivindicaciones 12 y 13 se enuncian
características ventajosas de este órgano.
La invención se comprenderá bien al leer la
descripción que se ofrece a continuación, proporcionada únicamente
a título de ejemplo y realizada en referencia a los dibujos, en los
cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un
órgano que forma una rótula, según la invención;
- la figura 2 es una sección longitudinal
parcial del órgano de la figura 1;
- las figuras 3 y 4 son vistas en perspectiva
parcialmente truncadas, que ilustran dos etapas sucesivas del
procedimiento de fabricación, según la invención, del órgano de la
figura 1;
- la figura 5 es una vista en perspectiva de un
órgano que forma dos rótulas según la invención; y
- la figura 6 es una vista en planta que ilustra
una etapa del procedimiento de fabricación el órgano de la figura
5.
En las figuras 1 y 2 se representa un órgano 1
que forma una rótula, denominada en lo sucesivo "rótula 1". La
rótula 1 está constituida por una nuez interior 2 y una carcasa
exterior 4.
La nuez interior 2 es una pieza metálica
integral. Esta nuez presenta una superficie exterior 2A cuyo perfil
esférico truncado se corresponde con el de la superficie interior 4B
de la carcasa exterior 4, de manera que la nuez interior y la
carcasa exterior poseen, una con respecto a otra, tres grados de
libertad de rotación.
Las dimensiones y las curvaturas respectivas de
las superficies 2A y 4B son tales que la nuez interior 2 no es
desmontable con respecto a la carcasa exterior 4, es decir, la nuez
no se puede extraer de la carcasa sin provocar el deterioro
irremediable de la rótula 1.
La nuez interior 2 presenta también una
superficie interior 2B sensiblemente cilíndrica, adaptada para
montarse sobre un órgano tubular, tal como una biela.
La carcasa exterior 4 está realizada con un
material compuesto que incluye una matriz de materia plástica
termoendurecible o termoplástica, tal como una resina epoxídica,
poliamida o fenólica. A título de ejemplo, aproximadamente el 60%
en volumen del compuesto está constituido por fibras. En la parte
exterior 6 de la carcasa, esta matriz está reforzada con fibras de
carbono, especialmente fibras denominadas largas, es decir, cuya
longitud media es superior al grosor de la carcasa 4. La longitud
media de las fibras está comprendida, por ejemplo, entre unos
cuantos milímetros y varios metros.
En la parte interior 9 de la carcasa 4, que
forma la superficie 4B y sobre la cual, durante el funcionamiento,
está destinada a apoyarse y a rotar la nuez interior 2, la matriz
plástica se mezcla con una empaquetadura fibrosa autolubricante 9,
es decir, que permite el contacto deslizante con la superficie
exterior 2A de la nuez 2 sin aporte de lubricante.
Esta empaquetadura autolubricante comprende
particularmente fibras antifricción realizadas con
politetrafluoroetileno (PTFE), así como fibras más rígidas en
condiciones de resistir las presiones de contacto ejercidas, durante
el funcionamiento, entre la nuez y la carcasa, por ejemplo, fibras
de carbono, aramida y/o vidrio.
La carcasa exterior 4 presenta una superficie
exterior 4A sensiblemente cilíndrica. Una brida 10 se extiende en
voladizo desde una extremidad de esta superficie 4A. La brida 10
está realizada en una sola pieza con la parte exterior 6 de la
carcasa y está adaptada para permitir la fijación de la carcasa a
una pieza estructural no representada. A tal efecto, la brida 10
está provista de orejetas de fijación 12.
A continuación se describirá, con respecto a las
figuras 3 y 4, un procedimiento de fabricación que permite obtener
la rótula 1.
En un primer momento, se dispone de un anillo
metálico 14 destinado a formar la nuez interior metálica 2. De
forma ventajosa, la geometría y las dimensiones del anillo 14 son
exactamente las de la nuez 2. Este anillo se obtiene mediante
cualquier procedimiento conocido, por ejemplo, por mecanizado,
seguido eventualmente por un rectificado y un tratamiento de
superficie.
Se dispone también de una preforma 16 de la
carcasa exterior 4, es decir, de un esqueleto fibroso cuya forma se
corresponde sensiblemente con la de la carcasa 4 que se obtendrá
posteriormente por moldeo, como se explica más adelante.
Tal como se representa en la figura 3, se
dispone además de la empaquetadura fibrosa autolubricante 9, la
cual se presenta, antes de cualquier operación de fabricación de la
rótula, en forma de un anillo esencialmente cilíndrico cuyas
dimensiones internas son ligeramente superiores a las dimensiones
exteriores máximas del anillo 14.
Tal como se representa en la figura 4, la
empaquetadura 9 se coloca alrededor del anillo 14, para conseguir
que ambos elementos sean sensiblemente coaxiales. Entonces,
alrededor del anillo 14 y de la empaquetadura 9 se dispone la
preforma fibrosa 16.
El conjunto así formado se coloca en un molde
estanco, por ejemplo, del tipo descrito en la patente
FR-B-2 769 866, en el cual se
inyecta resina de materia sintética en la preforma para moldear la
carcasa exterior 4 con material compuesto. La inyección está
prevista para que la resina se mezcle al mismo tiempo con la
preforma fibrosa 16 y con la empaquetadura fibrosa autolubricante 9
con el fin de que esta empaquetadura forme, una vez finalizado el
moldeo, una estructura compuesta que constituye una parte integrante
de la carcasa 4. Así, durante toda esta etapa de obtención del
cuerpo compuesto, el anillo 14, es decir, la nuez interior 2, forma
un contramolde de la carcasa exterior 4.
De forma ventajosa, en el mismo molde, se
inyecta la resina para formar también la brida 10.
La nuez interior 2 de la rótula 1 así obtenida
es no desmontable, incorporándose directamente la carcasa exterior
de material compuesto 4 sobre esta nuez y aprisionándola.
La rótula obtenida presenta también la ventaja
de integrar, en la materia de la carcasa exterior 4, la
empaquetadura autolubricante, evitando tener que recurrir a
materiales de encolado generalmente debilitados durante choques o
propagación de vibraciones térmicas o sonoras. Al estar la matriz
sintética de la carcasa exterior 4 mezclada con la fibra de esta
empaquetadura, se reducen claramente los problemas vinculados a las
dilataciones diferenciales entre la parte exterior 6 y la parte
interior 8 de la carcasa.
De la misma manera, la brida 10 es integral con
el resto de la carcasa 4, sin discontinuidad de las fibras.
En la figura 5 se representa un órgano 20 que
forma dos rótulas, variante, según la invención, de la rótula 1 de
las figuras 1 y 2. Este órgano 20 o "conjunto rotante" consta
de dos nueces interiores 22_{1} y 22_{2} metálicas,
sensiblemente análogas a la nuez 2 de la rótula 1, y de una única
carcasa exterior 24 compuesta, sensiblemente análoga a la carcasa
4. Las superficies de contacto esféricas truncadas respectivas de
cada nuez 22_{1}, 22_{2} y de cada parte circundante de la
carcasa 24 actúan de forma conjunta para formar dos rótulas cuyas
nueces no son desmontables con respecto a la carcasa.
El órgano 20 se distingue así, esencialmente, de
la rótula 1 por la forma de su carcasa exterior 24 que está
especialmente adaptada a su entorno de utilización posterior. A
título de ejemplo, este órgano constituye un elemento de fijación
de un accesorio a dos ejes, en el campo de la aeronáutica.
Para obtener este órgano, se lleva a la práctica
una variante del procedimiento descrito más arriba, según la cual,
como se representa en la figura 6, se dispone de dos anillos
metálicos 26_{1} y 26_{2} destinados a formar,
respectivamente, las nueces 22_{1} y 22_{2}, así como de una
única preforma fibrosa 28 de naturaleza análoga a la preforma 16.
La preforma 2B se corta con el fin de que su geometría exterior se
corresponda sensiblemente con la de la carcasa 24 a obtener, y de
que la misma pueda incorporarse alrededor de los anillos 26_{1} y
26_{2}. A tal efecto, se puede utilizar un patrón de corte
correspondiente. Entre cada anillo y la preforma se interpone una
empaquetadura fibrosa autolubricante 30_{1}, 30_{2}. De forma
ventajosa, estas empaquetaduras 30_{1} y 30_{2} se entretejen
con las zonas correspondientes de la preforma, antes de incorporar
esta última alrededor de los anillos.
A continuación se inyecta resina en la preforma
para, al mismo tiempo, obtener la estructura compuesta de la
carcasa 24, y penetrar en las empaquetaduras autolubricantes
30_{1}, 30_{2} para unirlas firmemente a la carcasa. Así, los
anillos 22_{1} y 22_{2} forman contramoldes de la carcasa
24.
Además, son posibles diversas adaptaciones y
variantes de los órganos que forman por lo menos una rótula y de
los procedimientos descritos más arriba. A título de ejemplo:
- la preforma fibrosa utilizada para formar la
parte exterior de la carcasa 4 ó 24 comprende fibras de vidrio y/o
de aramida, además de fibras de carbono;
- la preforma fibrosa 16 ó 2B consta de fibras
de carbono preimpregnadas con resina, de manera que, cuando la
estructura preforma/empaquetadura(s)
autolubricante(s)/nuez(nueces) interior(es) se
coloca en el molde de inyección y de tratamiento termomecánico, se
inyecta una cantidad menor de resina, incluso cualquier resina
suplementaria, para formar la matriz del material compuesto de la
carcasa 4 ó 24; y/o
- la superficie interior de la o cada
empaquetadura fibrosa autolubricante 9 ó 30_{1}, 30_{2} se
recubre, antes del moldeo de la carcasa, con un agente de desmoldeo
destinado a impedir cualquier adherencia entre el cuerpo compuesto
incorporado, obtenido durante el moldeo, y la superficie exterior de
la nuez correspondiente; y/o
- la superficie exterior de la o cada nuez
metálica 2 ó 22_{1}, 22_{2} se recubre con un fino depósito
antifricción, tal como un depósito PVD (depósito de vapores en
atmósfera de plasma), DLC (depósito de carbono en forma de diamante
amorfo, denominado "diamond like carbon") ó HVOF (depósito
denominado "hight velocity oxy-fuel").
Claims (12)
1. Procedimiento de fabricación de un órgano que
forma por lo menos una rótula, en el cual se dispone de por lo
menos un anillo metálico (14; 26_{1}, 26_{2}) destinado a formar
una nuez interior (2; 22_{1}, 22_{2}) para la o cada rótula del
órgano (1; 20), caracterizado porque el o los
anillo(s) metálico(s) (14; 26_{1}, 26_{2}) se
utiliza(n) como contramolde(s) de un cuerpo
incorporado monobloque de estructura compuesta, destinado a
constituir una carcasa exterior (4; 24) para la o las rótulas del
órgano (1; 20), y porque durante el moldeo del cuerpo incorporado,
se forma en la periferia exterior de este último una brida de
fijación (10) de la carcasa (4).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque, para obtener el cuerpo incorporado, se
coloca sobre la cara exterior (2A) del (o de los) anillo(s)
metálico(s) (2; 26_{1}, 26_{2}) una preforma fibrosa
(16; 28), y a continuación dicha preforma se trata para formar una
estructura compuesta que comprende una matriz de materia sintética
reforzada por las fibras de la preforma.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque, durante el tratamiento de la preforma
fibrosa (16; 28), en la misma se inyecta resina sintética para
formar la matriz.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque las fibras de la
preforma se preimpregnan con una sustancia sintética que, durante
el tratamiento de la preforma, forma por lo menos en parte la
matriz.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque las fibras de la
preforma (16; 28) constan de fibras de carbono, particularmente
fibras de longitud media superior al grosor final de la carcasa
exterior (4; 24).
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque, antes de tratar
la preforma (16; 28), se interpone, entre la preforma y el o cada
anillo metálico (14; 26_{1}, 26_{2}), una empaquetadura
autolubricante (9; 30_{1}, 30_{2}) adaptada para, durante el
tratamiento de la preforma, solidarizarse con la estructura
compuesta y formar así una parte integrante del cuerpo
incorporado.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque la empaquetadura autolubricante (9;
30_{1}, 30_{2}) es de naturaleza fibrosa y eventualmente está
entretejida con la preforma (28).
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque la empaquetadura autolubricante (9;
30_{1}, 30_{2}) contiene fibras antifricción, tales como de
politetrafluoroetileno, y/o fibras resistentes a las presiones de
contacto destinadas a ser ejercidas entre la o cada nuez interior
(2; 20_{1}, 20_{2}) y la carcasa exterior (4; 24) del órgano
(1; 20) durante el funcionamiento.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, durante el
moldeo del cuerpo incorporado, se realiza la carcasa exterior (4;
24) en forma de un herraje monobloque de estructura compuesta.
10. Órgano que forma por lo menos una rótula,
que comprende una carcasa exterior (4; 24) y por lo menos una nuez
interior (2, 22_{1}, 22_{2}), que cooperan mediante superficies
de contacto esféricas truncadas (2A, 4B) respectivas,
caracterizado porque un cuerpo incorporado, que forma la
carcasa exterior para la o las rótulas del órgano (1; 20), se forma
durante su moldeo, en la periferia exterior del mismo, con una brida
de fijación (10) de la carcasa (4), y está constituido por un
cuerpo monobloque realizado de un material compuesto que comprende
una matriz de materia sintética y fibras, realizándose la o cada
nuez interior (2; 22_{1}, 22_{2}) de una sola pieza no
desmontable, particularmente metálica.
11. Órgano según la reivindicación 11,
caracterizado porque en la o las partes (8) de la carcasa
exterior (4; 24) que son periféricas a la o las nueces interiores
(2; 20_{1}, 20_{2}), las fibras del material compuesto son
autolubricantes.
12. Órgano según una de las reivindicaciones 11
ó 12, caracterizado porque la carcasa exterior (4; 24) está
adaptada para ser fijada a una pieza estructural.
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