ES2633091T3

ES2633091T3 - Cojinete articulado con anillo exterior de plástico y procedimiento para su fabricación

Info

Publication number: ES2633091T3
Application number: ES07114760.7T
Authority: ES
Inventors: August Stadlmayr; Kamran Laal Riahi
Original assignee: Federal Mogul Deva GmbH
Current assignee: Federal Mogul Deva GmbH
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2017-09-19
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: JP2008069971A; EP1900948B1; EP1900948A2; PL1900948T3; HUE032652T2; BRPI0703518A; EP1900948A3; US8226297B2; US20080161117A1; BRPI0703518B1

Abstract

Anillo exterior (22) para un cojinete articulado (20) con una capa de deslizamiento interior (26) y una capa de soporte exterior (28), estando formadas la capa de deslizamiento y la capa de soporte por un material compuesto de fibras arroyado, caracterizado por exactamente una junta de separación (30) que abre el anillo exterior, conteniendo la capa de deslizamiento un hilo de material plástico (10) como elemento de refuerzo, que presenta filamentos de poliéster (12) y partículas de PTFE (14) incluidas, que están incluidas en el hilado de los filamentos de poliéster.

Description

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DESCRIPCION

Cojinete articulado con anillo exterior de plastico y procedimiento para su fabricacion

La presente invencion se refiere a un anillo exterior para un cojinete articulado, o a un cojinete articulado de este tipo, respectivamente, presentando el anillo exterior una capa de deslizamiento ubicado en el interior y una capa de deslizamiento ubicada en el exterior, y estando formadas la capa de deslizamiento y la capa de soporte por un material compuesto de fibras arrollado. La invencion se refiere adicionalmente a un procedimiento para la fabricacion de un anillo exterior de este tipo, en el que consecutivamente se arrollan una capa de deslizamiento y una capa de soporte de fibras impregnadas con resina sintetica sobre un mandril de arrollamiento y, despues del endurecimiento, se forman anillos exteriores a partir del cuerpo arrollado producido de esa manera.

Un procedimiento de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento DE 42 20 327. En el procedimiento all! desvelado para la fabricacion de cojinetes articulados, se emplea un mandril de arrollamiento que esta formado por una disposicion alternante de anillos perfilados para la formacion del perfil interior en forma de cuba del anillo exterior y anillos de separacion para formar las superficies frontales. Como material para la capa de deslizamiento se proponen fibras de resina sintetica impregnadas con PTFE y/o fibras de alta resistencia, que se enrollan sobre el mandril de arrollamiento. Despues del endurecimiento del cuerpo arrollado formado de esta manera y despues de la rectificacion del material en la circunferencia exterior, los anillos exteriores y los anillos de separacion se pueden remover individualmente del arbol. Con este procedimiento, los anillos perfilados permanecen dentro del anillo exterior despues de removerse del arbol y forman el anillo interior del cojinete. La desventaja consiste en que condicionado por el proceso de fabricacion no se puede ajustar ningun juego del cojinete y que el anillo exterior encierra estrechamente al anillo perfilado o anillo interior, respectivamente. Un cojinete de este tipo tiende a presentar un rapido desgaste.

Se conocen multiples otros procedimientos, en los que el anillo exterior y el anillo interior se fabrican por separado y posteriormente se unen entre si. A este respecto, siempre se plantea la pregunta sobre la manera en que el anillo exterior se ha de unir con el anillo interior. El documento DE 84 00 958 U1, por ejemplo, propone configurar el anillo exterior del cojinete articulado radial de tal manera que el mismo presente nervaduras elasticas orientadas axialmente sobre un lado frontal, que se deforman durante la insertion del cojinete en un agujero de carcasa, de tal manera que una parte del anillo exterior se pone en contacto con tension previa contra la superficie del munon esferico previamente introducido. Sin embargo, tambien aqul existe la desventaja de que el juego del cojinete de esta manera solo se puede ajustar de forma inexacta. Adicionalmente, la capacidad portante del cojinete no es ilimitadamente optima debido a las nervaduras elasticas dispuestas aisladamente en la circunferencia.

Por el documento WO 89/02542 se conoce un anillo exterior formado por dos potes de chapa prensados y/o soldados uno dentro del otro, entre los que se encierra el anillo interior. A este respecto, el espacio hueco encerrado entre los potes de chapa del anillo exterior y el anillo interior posteriormente se rellena con material plastico. De manera similar al documento DE 42 20 327, tampoco en este caso se puede ajustar ningun juego del cojinete. Ademas, el proceso de fabricacion es complejo y costoso y la precision de fabricacion es reducida.

Para resolver el problema, los documentos DE 20 2004 013 251 U1 y DE 10 2004 041 084 A1 proponen un anillo exterior compuesto por dos anillos. Los dos anillos se unen entre si por el lado frontal de acuerdo con el documento DE 20 2004 013 251 U1 mediante una union en arrastre de material por soldadura. Como material para el anillo exterior se propone o bien metal o ceramica. En el caso del documento DE 10 2004 041 084 A1, los anillos del anillo exterior dividido se fijan radialmente y axialmente por medio de una carcasa arrollada. Como material para la carcasa se propone, entre otras cosas, un material compuesto de fibras.

Un desarrollo adicional del procedimiento conocido por el documento DE 42 20 327 se conoce por el documento DE 295 12 317 U1. En este caso, el mandril de arrollamiento se ha desarrollado adicionalmente en el sentido de que los anillos de separacion presentan respectivamente dos resaltos mutuamente opuestos, orientados axialmente. Estos resaltos proveen la forma para ranuras de insercion en los anillos exteriores conformados, los que estan dimensionados de tal manera que el anillo perfilado puede ser extraldo mediante un movimiento de giro fuera del anillo exterior endurecido, para posteriormente insertar el anillo interior propiamente dicho. De esta manera es posible ajustar individualmente el juego del cojinete. Sin embargo, este procedimiento presenta la desventaja de que debido a las ranuras de insercion se reduce la section transversal de carga del anillo exterior. Adicionalmente, las ranuras forman bordes que se extienden de manera transversal a la direction de marcha y que pueden causar un desprendimiento de la pellcula lubricante y, por lo tanto, una lubrication insuficiente del cojinete. Y por ultimo, en este caso tambien se incrementa el peligro de contamination.

El documento DE 20 2005 005 829 se refiere a carcasas de cojinete producidas por fundicion inyectada o a cuerpos de cojinete de material plastico, en los que el cuerpo del cojinete o la carcasa del cojinete, respectivamente, se puede usar directamente como forma para la respectiva contraparte. De manera similar al caso del documento DE 42 20 327, de esto se deriva la desventaja de que con este procedimiento no se puede ajustar ningun juego del cojinete.

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El documento DE 35 24 761 A1 plantea otra solucion diferente, proponiendo un anillo exterior cortado en un sitio, sobre cuya superficie interior se aplica un cojinete de deslizamiento por fundicion mediante el uso de un anillo de herramienta como molde de fundicion. Para remover el anillo de herramienta y para insertar posteriormente el anillo interior, el anillo exterior se separa abriendolo en la junta de separacion.

Todos los procedimientos arriba mencionados o bien presentan la desventaja de que los cojinetes no se pueden fabricar con suficiente precision y, por lo tanto, presentan caracterlsticas insuficientes, o que los procedimientos de fabricacion generalmente requieren varias etapas de proceso consecutivas y el mecanizado de diferentes materiales, lo que puede alargar el proceso de fabricacion y aumentar los costos, y ademas se puede reducir la durabilidad de los cojinetes.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invencion consiste en resolver las desventajas arriba mencionadas.

Este objetivo se consigue por medio de un anillo exterior de acuerdo con la reivindicacion 1, un cojinete articulado de acuerdo con la reivindicacion 8 y un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11.

La junta de separacion que abre el anillo exterior, provista de acuerdo con la presente invencion, de manera diferente al estado de la tecnica no sirve para desmoldar un anillo de herramienta o un anillo perfilado, sino solamente para el ensamblaje, es decir, para la insercion posterior de un anillo interior. En comparacion con los anillos exteriores conocidos con una capa de deslizamiento aplicada por fundicion, la capa de deslizamiento del anillo exterior de acuerdo con la presente invencion esta provista con un elemento de refuerzo y presenta una mejor union de adherencia a la capa de soporte, lo que conjuntamente provee una estabilidad mejorada del cojinete. De acuerdo con la presente invencion, se aprovecha la tension de material condicionada por la fabricacion del material compuesto de fibras arrollado. Esto se debe a que se ha determinado que los anillos de cojinete fabricados por medio de una tecnica de arrollamiento presentan una suficiente tension propia que actua en la direction circunferencial, la que se encarga de que la junta de separacion se vuelva a cerrar nuevamente por si misma.

En el procedimiento de acuerdo con la presente invencion, por lo tanto, la capa de deslizamiento y la capa de soporte se pueden arrollar de manera simple sobre un mandril de arrollamiento cillndrico. Esto se puede hacer, si la capa de deslizamiento o bien se arrolla o se enrolla alrededor del mandril de arrollamiento a partir de un hilo individual o una fibra individual, un haz de hilos o de fibras o de un tejido o genero prefabricado (pre-preg). El cuerpo arrollado tubular producido de esta manera, de section transversal circular, se desmolda despues de que se haya endurecido la matriz de material plastico. Un anillo exterior cillndrico que se separa, por ejemplo, por aserrado, se povee de exactamente una de tales juntas de separacion de apertura, que vuelve a cerrarse por efecto de la tension propia del material anular arrollado. La junta de separacion se extiende preferentemente en direccion axial, y de manera particularmente preferente en un plano que encierra el eje cillndrico del anillo, de tal manera que la fuerza elastica actua perpendicularmente sobre las dos superficies de corte frontales y no producen ningun desplazamiento relativo de los extremos anulares abiertos. En una forma de realization alternativa, la junta de separacion se extiende en un patron en zigzag o de manera irregular.

La seccion transversal del anillo despues de cerrarse la junta de separacion, cuando la misma presenta una anchura de corte finita, ya no es idealmente circular. Sin embargo, esto no es una desventaja, debido a que de acuerdo con la presente invencion se hace un mecanizado posterior por lo menos en el lado interior. All! se remueve material de la capa de deslizamiento del anillo, de tal manera que la capa de deslizamiento recibe un contorno interno semiesferico para alojar el anillo interior que presenta una superficie en forma de segmento esferico con la dimension deseada. De esta manera, al mismo tiempo se ajusta tambien del juego requerido del cojinete. Debido al cierre de la junta de separacion y el mecanizado posterior exacto, se asegura que la superficie de deslizamiento reciba una seccion transversal portante maxima a lo largo de toda la circunferencia.

Normalmente, el anillo exterior tambien se somete a un mecanizado posterior en su lado exterior. Esto dependera de la relation entre la circunferencia del anillo y la anchura de corte de la junta de separacion.

De acuerdo con la presente invencion, la capa de deslizamiento del anillo exterior presenta como elemento de refuerzo un hilo de material plastico con filamentos de poliester y partlculas de PTFE incluidas en el hilado. De manera correspondiente, en el procedimiento de acuerdo con la presente invencion se emplea un elemento de refuerzo de este tipo. Si la capa de deslizamiento se arrolla directa o indirectamente a partir de un hilo de material plastico con filamentos de poliester y partlculas de PTFE incluidas - donde la expresion “directa o indirectamente” en el sentido arriba mencionado se refiere a que la capa de deslizamiento se arrolla bien sea a partir de un hilo de material plastico individual, un haz de hilos de material plastico a partir de un genero o tejido formado por hilos de material plastico -, se logra una facilidad de mecanizado posterior sustancialmente mejorada en comparacion con los materiales compuestos de fibra conocidos.

Como material de lubrication solido para capas de deslizamiento autolubricantes se conoce el uso de PTFE (politetrafluoretileno) o de grafito. Estas sustancias se mezclan bien sea en forma de partlculas con la matriz de material plastico, o en el caso del PTFE, en forma de un filamento junto con otros filamentos plasticos para formar el hilo de material plastico de la capa de deslizamiento. Por lo demas, como material plastico para el hilo, se conoce

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generalmente el uso de poliester. Normalmente, para esto se retuercen dos filamentos de poliester y un filamento de PTFE para formar un hilo.

Sin embargo, no se han podido lograr propiedades tribologicas y mecanicas satisfactorias para todas las aplicaciones. Esto se debe a que el PTFE, condicionado por la fuerte ligadura intermolecular de los atomos de carbono y de fluor, presenta una gran inercia de reaccion y una tension superficial muy reducida. Por lo tanto, no se produce, o solo de manera insignificante, una reaccion qulmica de la matriz de plastico con el PTFE. En particular con el uso de los hilos de material plastico conocidos formados por dos filamentos de poliester y un filamento de PTFE, se ha determinado que los filamentos de PTFE solo alcanzan una union de adherencia muy reducida a la matriz de material plastico. Esto tiene como consecuencia que las capas de deslizamiento conocidas solo pueden ser sometidas diflcilmente, o practicamente de ninguna manera, a un mecanizado posterior, ya que los filamentos de PTFE en no pocos casos se separan del compuesto de fibras. La consecuencia casi siempre fue una deslaminacion de la capa de deslizamiento y un empeoramiento de las propiedades tribologicas y de la resistencia al desgaste de la capa de deslizamiento.

Este problema se resuelve por medio de una capa de deslizamiento basada en el hilo de material plastico de acuerdo con la presente invencion con filamentos de poliester y partlculas de PTFE incluidas en el hilado. En comparacion con las fibras retorcidas conocidas, este hilo adicionalmente presenta la ventaja de una mayor variabilidad del contenido de los diferentes componentes del hilo o de la fibra, respectivamente, en particular su contenido de PTFE. Por lo tanto, un dla durante la misma fabricacion del hilo de material plastico es posible modificar sus propiedades con una precision mucho mayor. Debido a que comparado con el filamento de PTFE las partlculas de PTFE no estan unidas, es decir, debido a que las partlculas de PTFE estan distribuidas aleatoriamente y ancladas dentro de los filamentos de poliester, el hilo de material plastico presenta una mayor aspereza y se logra una mejor union de adherencia entre los hilos de material plastico y la matriz de plastico. Asimismo, la inclusion de las partlculas de PTFE en los hilos de material plastico aumenta del sosten mecanico de los mismos, en particular por arrastre de forma.

Por lo tanto, la capa de deslizamiento se puede mecanizar muy bien con medios mecanicos, es decir, con desprendimiento de virutas. Por esta razon, el uso del hilo de material plastico con partlculas de PTFE en la capa de deslizamiento resulta particularmente apropiado para los anillos exteriores de acuerdo con la presente invencion, en los que el material de la capa de deslizamiento se retira posteriormente en el lado interior del cuerpo arrollado. Ademas de la mejor capacidad de mecanizado, mediante la inclusion mejorada de partlculas de PTFE tambien se alcanzan valores de desgaste mejorados, en particular en lo referente al desgaste de profundidad.

Tambien en comparacion con las capas de deslizamiento conocidas con partlculas de PTFE como lubricante solido en la matriz de plastico, una capa de deslizamiento de este tipo conforme a la invencion presenta ventajas especlficas. Tambien han usarse como lubricante solido en la matriz de plastico, el PTFE tiene un efecto reductor de dureza, lo que va en detrimento de las propiedades tribologicas bajo carga elevada en un medio acuoso, y mientras que las partlculas de PTFE en la matriz de plastico debido a la diferente densidad de material en general presentan una distribucion no homogenea, la distribucion de las partlculas, vista a lo largo de toda la superficie de deslizamiento entera, es muy homogenea, ya que las partlculas estan firmemente incluidas en la fibra/en el hilo, que se extiende a traves del espesor entero de la capa de deslizamiento. Debido a la homogeneidad mejorada y la inclusion mecanica mejorada, en definitiva tambien se alcanzan propiedades tribologicas mejoradas. Esto rige tanto para la marcha en seco como tambien para el funcionamiento en un medio acuoso.

Se ha comprobado que es ventajoso si el porcentaje en peso de las partlculas de PTFE en el hilo de material plastico se situa entre el 2 % en peso y el 60 % en peso, y si el porcentaje en peso de los filamentos de poliester en el hilo de material plastico se situa entre el 40 % en peso y el 98 % en peso. Con una proporcion mayor de partlculas de PTFE, empeora la union de las partlculas a las fibras y se reduce la capacidad de carga de la capa de deslizamiento. De manera particularmente preferente, el porcentaje en peso de las partlculas de PTFE en el hilo de material plastico se situa entre el 2 % en peso y el 40 % en peso, mientras que la de los filamentos de poliester se situa entre el 60 % en peso y el 98 % en peso, y de manera mas preferente aun, el porcentaje en peso de las partlculas de PTFE se situa entre el 30 % en peso y el 36 % en peso, mientras que el porcentaje en peso de los filamentos de poliester en el hilo de material plastico se situa entre el 64 % en peso y el 70 % en peso. En este alcance de composition, la relation entre durabilidad y propiedades tribologicas de la capa de deslizamiento esta ajustada de manera optima para la mayorla de las contrapartes de deslizamiento que pueden entrar en consideration.

Con esta relacion en peso, la adherencia entre el hilo de material plastico y la matriz de plastico sigue siendo suficientemente alta, de tal manera que se alcanza una buena capacidad de mecanizado. Por otra parte, el porcentaje de partlculas de PTFE es suficientemente alto para alcanzar una buena propiedad de deslizamiento.

Como se ha mencionado previamente, el elemento de refuerzo del material compuesto de fibras puede presentar la estructura de un tejido o genero hecho con el hilo de material plastico, o la simple estructura de arrollamiento de un hilo individual o de varios hilos paralelos o dispuestos en haz, que normalmente se produce por arrollamiento sobre un mandril de arrollamiento.

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En este aspecto se manifiestan particularmente bien las ventajas del hilo de material plastico usado de acuerdo con la presente invention. Debido a su aspereza, el mismo es excelentemente apropiado para la fabrication de capas de deslizamiento mediante un proceso de arrollamiento, en el que el hilo primero se hace pasar por una cuba de impregnation con resina sintetica, donde se impregna suficientemente con la resina sintetica. El proceso de arrollamiento ofrece la ventaja de que se puede producir una determinada estructura de arrollamiento, que se adapta al uso previsto para el elemento de deslizamiento o la capa de deslizamiento, respectivamente. De esta manera, las fibras se pueden posicionar dentro del compuesto de fibras de una manera tan acorde como sea posible con las cargas esperadas es decir, de manera correspondiente a la distribution de fuerzas y tensiones.

La capa de deslizamiento preferentemente presenta una matriz de material plastico de resina sintetica y de manera particularmente preferente una resina epoxldica.

Para algunas aplicaciones, ademas de las partlculas de PTFE incluidas en el hilado de los hilos de material plastico, preferentemente tambien se anaden partlculas de PTFE a la matriz de material plastico. A este respecto, el porcentaje de partlculas de PTFE en la matriz de material plastico es como maximo del 40 % en peso.

Alternativamente, la matriz de material plastico puede contener partlculas de grafito. El porcentaje en peso de las partlculas de grafito en la matriz de material plastico preferentemente se situa entre el 1 % en peso y el 40 % en peso.

Adicionalmente, tambien se pueden anadir tanto partlculas de PTFE como partlculas de grafito a la matriz de material plastico, cuya proportion en peso total preferentemente no sera mayor del 40 % en peso.

Al igual que la capa de deslizamiento, tambien la capa de soporte esta hecha de un material compuesto de fibras arrollado. El material plastico reforzado con fibras de la capa de soporte preferentemente esta formado por una matriz de material plastico con una fibra de vidrio como elemento de refuerzo, en lo que la matriz de material plastico preferentemente esta formada por una resina sintetica, de manera particularmente preferente tambien una resina epoxldica.

Al igual que para la matriz de material plastico de la capa de deslizamiento, la resina epoxldica tambien es apropiada como matriz de material plastico para la capa de soporte, debido a sus excelentes propiedades de adherencia, as! como sus propiedades mecanicas y dinamicas. Debido a su estructura molecular, la resina epoxldica ademas presenta una muy buena resistencia a la humedad y una tendencia comparativamente reducida al hinchamiento. Debido al uso de la misma matriz de material plastico en la capa de deslizamiento y en la capa de soporte, se incrementan ademas las fuerzas de union entre la capa de deslizamiento y la capa de soporte. Tambien el elemento de refuerzo de la capa de soporte preferentemente presenta la estructura de un tejido o genero producido con la fibra de vidrio, que se arrolla sobre un mandril de arrollamiento, o en otra forma de realization preferente tambien presenta una estructura de arrollamiento que se produce mediante el arrollamiento de la fibra de vidrio o de un haz de fibras de vidrio sobre un mandril de arrollamiento.

Si la capa de deslizamiento y la capa de soporte se colocan consecutivamente sobre un mandril de arrollamiento en un procedimiento de arrollamiento, se aumenta la eficiencia de fabricacion del material compuesto del cojinete.

De manera particularmente preferente, la junta de separation esta realizada en forma de cuna, con una section transversal que se va estrechando hacia adentro.

A este respecto, el corte, con el que se produce la junta de separacion, se selecciona de tal manera que las dos superficies de corte frontales despues del cierre de la junta de separacion se ponen en contacto mutuo con la superficie entera. El angulo de cuna del corte de la junta de separacion debe corresponder, por lo tanto, a un segmento de angulo del clrculo formado por el anillo exterior.

La junta de separacion se puede producir mediante una fresa perfilada, una hoja de sierra o algo similar, o mediante corte con chorro de agua o corte con rayo laser. Debido a la elevada tension interna de la pieza de trabajo, se ha determinado que es preferente el uso del corte con chorro de agua por razones tecnicas del procedimiento. Adicionalmente, con este procedimiento no se produce ningun desgaste de herramienta, que en particular en el caso de materiales compuestos puede causar una corta durabilidad de las herramientas. Todas las juntas de separacion producidas de esta manera presentan una “anchura de corte finita”. Una junta de separacion sin anchura de corte y, por lo tanto, sin perjudicar la forma circular del anillo, tambien se puede producir de una manera conocida mediante separacion por fractura, el as! llamado “craqueo”.

Otros objetivos, caracterlsticas y ventajas de la presente invencion se describen mas detalladamente a continuation basandose en ejemplos de realizacion y haciendo referencia a los dibujos. Muestran:

la figura 1 una seccion transversal a traves del hilo de material plastico usado en la capa de deslizamiento de

acuerdo con la presente invencion.

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las figuras 2a,b una representacion en perspectiva del cojinete articulado de acuerdo con la presente invencion, como ilustracion en seccion parcial y en representacion completa.

las figuras 3a,b dos diagramas del coeficiente de friccion de un cojinete de deslizamiento radial de acuerdo con la presente invencion sometido a diversas cargas en la marcha en seco.

las figuras 4a,b dos diagramas del coeficiente de friccion de un cojinete de deslizamiento radial de acuerdo con la presente invencion sometido a diversas cargas en la marcha en humedo.

la figura 5

una seccion transversal a traves del cojinete articulado de acuerdo con la presente invencion.

El hilo de material plastico 10 empleado de acuerdo con la presente invencion como elemento de refuerzo para la capa de deslizamiento del anillo exterior se muestra en una representacion de seccion ampliada en la figura 1. El mismo esta formado por filamentos de poliester 12 orientados a lo largo del hilo y contiene como segundo componente partlculas de PTFE 14, que se incluyen en el hilado con una distribucion aleatoria en los filamentos de poliester 12. Durante el proceso de fabricacion existen numerosas posibilidades para modificar las propiedades del hilo. Por ejemplo, se puede variar el numero de filamentos de poliester 12 por cada hilo 10, dependiendo del caso de aplicacion. A este respecto, sin embargo, se deberla procurar que se logre una suficiente union por arrastre de forma con las partlculas de PTFE 14 incluidas.

Asimismo, se puede variar la relacion de peso entre los filamentos de poliester 12 y las partlculas de PTFE 14. En lo referente a la adherencia, friccion y propiedad de deslizamiento, se ha determinado que es particularmente preferente si en el hilo de material plastico el porcentaje en peso de las partlculas de PTFE 14 se situa entre el 30 % en peso y el 36 % en peso, y si el porcentaje en peso de los filamentos de poliester 12 se situa entre el 64 % en peso y el 70 % en peso.

El tltulo del hilo de material plastico 10 de acuerdo con la figura 1 tiene un valor preferido entre 100 dtex y 600 dtex, en particular entre 400 dtex y 550 dtex (1 dtex = 1 g/1000 m de hilo).

Con estos parametros se obtiene una inclusion suficiente de las partlculas de PTFE 14 en los filamentos de poliester 12, que encuentran suficiente sustento en beneficio tanto de la resistencia al desgaste como tambien de la capacidad de mecanizado. Por lo tanto, la capacidad de deslizamiento conserva sus buenas propiedades tribologicas incluso si se somete a un mecanizado posterior, por ejemplo, por fresado de ranuras o taladrado.

Las partlculas de PTFE 14 adicionalmente estan distribuidas homogeneamente a lo largo de la longitud del hilo y, por ende, a lo largo de toda la estructura del tejido, genero o estructura arrollada del elemento de refuerzo. Debido a su composicion parcialmente floja, que forma una pluralidad de canales, el hilo 10 se puede humectar excelentemente y, por lo tanto, se puede mecanizar muy bien. El reticulado de la matriz que penetra en la profundidad de los canales proporciona una union de adherencia mejorada.

En general, el hilo de material plastico 10, al igual que la capa de deslizamiento acabada, tiene una apariencia aspera o fibrosa. Esta aspereza optica se atribuye a la orientacion aleatoria de las partlculas de PTFE 14, y debido a las propiedades de deslizamiento de las mismas no esta asociada con un mayor valor de friccion. En general, las propiedades de deslizamiento de la capa de deslizamiento de acuerdo con la presente invencion permanece igualmente buena en diferentes aplicaciones, incluso a lo largo de un tiempo de carga prolongado, como se puede ver basandose en los diagramas representados en las figuras 3 y 4.

Las figuras 2a, 2b y 5 muestran el cojinete articulado 20 de acuerdo con la presente invencion en diferentes vistas. Esta formado por un anillo exterior 22 que encierra un anillo interior 24, es decir, que lo encierra en arrastre de forma y de manera imperdible. El anillo exterior 22 presenta en su lado interior una capa de deslizamiento 26 y en su lado exterior una capa de soporte 28.

Las dos capas 26, 28 se colocan consecutivamente en un proceso de arrollamiento sobre un mandril de arrollamiento, por lo que se forma una tlpica estructura arrollada. El arrollamiento representa un procedimiento de fabricacion particularmente simple y economico para elementos de deslizamiento rotacionalmente simetricos. Las estructuras de las dos capas pueden adaptarse de manera simple a los requisitos mecanicos del cojinete. Ademas de las sencillas estructuras en cruz de hilos colocados individualmente, los hilos tambien se pueden arrollar de forma agrupada en haces, por lo que la capa correspondiente se puede arrollar mas rapidamente. La capa de deslizamiento y la capa de soporte tambien se pueden fabricar a traves de procedimientos diferentes.

Mientras que en la capa de deslizamiento 26 y en la capa de soporte 28 se usan diferentes elementos de refuerzo, especlficamente el hilo de material plastico representado en la figura 1, por una parte, o las fibras de vidrio en la capa de soporte 28, por otra parte, la matriz de material plastico en ambas capas preferentemente es la misma, especlficamente resina epoxldica. Esta resina resulta muy apropiada debido a sus excelentes propiedades de adherencia y mecanicas. Alternativamente, tambien se pueden emplear, por ejemplo, resinas de poliester in saturadas o resinas de ester de vinilo.

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Ademas del uso comprobado de fibras de vidrio, para la capa de soporte 28 tambien se pueden usar, por ejemplo, fibras de carbono como elementos de refuerzo. Asimismo, el hilo primero puede ser preprocesado para producir un genero, tejido o cualquier otro tipo de genero.

En numerosos casos de aplicacion, a la matriz de material plastico de la capa de deslizamiento 26 se anaden lubricantes solidos, tales como, por ejemplo, partlculas de grafito o partlculas de PTFE. En cambio, la capa de soporte 28 en general presenta una matriz de material plastico sin anadidura de otros componentes.

La capa de deslizamiento 26 presenta en su lado orientado hacia adentro un perfil superficial esferico, que es complementario al segmento de esfera formado por el anillo interior 24. Este perfil superficial se produce despues del endurecimiento del cuerpo arroyado acabado, la separacion de un anillo y la separacion del anillo a lo largo de la junta de separacion 30 por taladrado o torneado. A este respecto, debido a las propiedades previamente descritas del hilo usado de acuerdo con la presente invencion como elemento de refuerzo se alcanza una muy elevada exactitud, sin que por ello se perjudiquen las propiedades tribologicas de la capa de deslizamiento. En particular, de esta manera es posible ajustar con alta precision del juego deseado del cojinete. La capa de deslizamiento 26, debido al perfil en la zona del vertice 27, tiene una configuracion radialmente mas delgada que la capa de soporte 28. Por lo tanto, durante el proceso de arroyado ya se debe tener en cuenta la geometrla del cojinete articulado 20 y se debe aplicar una capa de deslizamiento 26 suficientemente espesa.

El anillo interior 24 posteriormente se inserta dentro del anillo exterior 22 acabado, en lo que este ultimo se expande en la zona de la junta de separacion 30. La expansion se puede efectuar mediante la insercion a presion del anillo interior 24, o complementariamente tambien mediante el montaje del anillo exterior 22. Despues de esto, el anillo exterior se contrae elasticamente debido a su tension propia y fija el anillo interior de manera imperdible. La junta de separacion 30 se cierra.

El anillo interior 24 normalmente presenta en la direccion axial una mayor longitud que el anillo exterior 22, de tal manera que, cuando ambos anillos estan orientados coaxialmente, sobresale del mismo simetricamente por ambos lados. El anillo interior 24 tambien presenta normalmente un agujero de paso central 32 para alojar un arbol a ser apoyado en el cojinete.

Las figuras 3a,b muestran el comportamiento del coeficiente de friccion entre un casquillo de cojinete de deslizamiento radial conforme a la presente invencion y un arbol de acero apoyado dentro del mismo, que fue determinado mediante un ensayo de prueba de marcha en seco. A este respecto, el arbol se hizo girar de un lado a otro con un valor de aspereza de Ra = 0,4 a 0,8 alrededor de un angulo de 45° a una velocidad circunferencial de 0,01 m/s. La carga especlfica aplicada radialmente con ello, en el caso de la curva de medicion superior fue de 25 MPa (Fig. 3a). En el caso de la curva de medicion inferior (Fig. 3b), bajo condiciones por lo demas identicas se aplico una carga especlfica radial de 50 MPa.

Los resultados demuestran que despues de una breve fase inicial de aproximadamente de 2000 ciclos se alcanzo respectivamente un coeficiente de friccion mlnimo, que en el caso de la carga mayor a lo largo de la duracion total del ensayo de 60.000 ciclos se ubico de manera aproximadamente constante en 0,05. En el caso de la carga menor, el coeficiente de friccion, despues de alcanzar el valor mlnimo, primero aumento lentamente desde aproximadamente 0,06, pero despues de una duracion de aproximadamente 15.000 ciclos alcanzo una saturacion en aproximadamente 0,1. El coeficiente de friccion ligeramente aumentado en el caso de la carga menor concuerda con el Indice de desgaste. Este se ubico con 25 MPa en un valor de aproximadamente 5,1 pm/km (trayecto de deslizamiento), mientras que en el caso de la carga mayor de 50 MPa alcanzo un valor de 10,7 pm/km. Debido al mayor desgaste general bajo una carga mayor de 35 pm frente a 17,5 pm bajo una carga menor, se libera una mayor cantidad de lubricante solido, que reduce el valor de friccion. Por lo tanto, en particular en el caso de la mayor carga tambien se pudo observar un alisamiento significativo de la superficie sometida a carga del cojinete de deslizamiento.

Las figuras 4a y 4b muestran el comportamiento del coeficiente de friccion del arbol apoyado en un casquillo de cojinete de deslizamiento radial bajo condiciones de marcha en humedo, es decir, en agua. Por lo demas, las condiciones de ensayo fueron identicas a las que se han descrito mas arriba. Tambien en este caso se demostro que el coeficiente de friccion en el caso de la carga mayor de 50 MPa, diagrama inferior en la figura 4b, fue menor que en el caso de la carga mas baja de 25 MPa, diagrama superior en la figura 4b. Despues de una fase inicial un poco prolongada, el coeficiente de friccion, en comparacion con el ensayo de marcha en seco, a 25 MPa alcanzo aproximadamente el mismo valor de 0,1. Con 50 MPa se determino un valor medio ligeramente aumentado en comparacion con el ensayo de marcha en seco de 0,06. Tambien en este caso se observo un menor Indice de desgaste con 25 MPa de 8,1 pm/km y, por lo tanto, a lo largo de la duracion total del ensayo de aproximadamente 47.000 ciclos, un menor desgaste de 21,25 pm frente a 27,2 pm/km o 70 pm con 50 MPa, respectivamente. Nuevamente se observo, en particular en el caso de la mayor carga, un alisamiento significativo de la superficie sometida a carga del cojinete de deslizamiento.

En ambos casos de carga, sin embargo, no se determino ningun desprendimiento significativo de la capa de deslizamiento. Los valores de desgaste se situaron claramente por debajo de los que corresponden a los elementos

de deslizamiento de material plastico conocidos.

Los resultados arriba expuestos y las conclusiones correspondientes son aplicables al cojinete articulado de acuerdo con la presente invencion, si como contraparte de deslizamiento para el anillo exterior de material compuesto de 5 fibras con la fibra que contiene partlculas de PTFE se usa un anillo interior de acero, o por lo menos con una superficie de acero, preferentemente de una cero con una dureza superficial > 120 HB, y particularmente preferente con una dureza superficial > 180 HB. Alternativamente, tambien es posible el uso de combinaciones del material compuesto de fibras de acuerdo con la presente invencion con un anillo interior de ceramica o un material de metalceramica.

10

Lista de simbolos de referencia

10: Hilo de material plastico

12: Filamento de poliester

15 14: Partlcula de PTFE

20: Cojinete articulado

22: Anillo exterior

24: Anillo interior

20 26: Capa de deslizamiento

28: Capa de soporte

30: Junta de separacion

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

REIVINDICACIONES

1. Anillo exterior (22) para un cojinete articulado (20) con una capa de deslizamiento interior (26) y una capa de soporte exterior (28), estando formadas la capa de deslizamiento y la capa de soporte por un material compuesto de fibras arroyado, caracterizado por exactamente una junta de separacion (30) que abre el anillo exterior, conteniendo la capa de deslizamiento un hilo de material plastico (10) como elemento de refuerzo, que presenta filamentos de poliester (12) y partlculas de PTFE (14) incluidas, que estan incluidas en el hilado de los filamentos de poliester.
2. Anillo exterior de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que en el hilo de material plastico (10) el porcentaje de las partlculas de PTFE se situa entre el 2 % en peso y el 60 % en peso, y el porcentaje de los filamentos de poliester se situa entre el 40 % en peso y el 98 % en peso.
3. Anillo exterior de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado por que en el hilo de material plastico (10) el porcentaje de las partlculas de PTFE se situa entre el 30 % en peso y el 36 % en peso y el porcentaje de los filamentos de poliester se situa entre el 64 % en peso y el 70 % en peso.
4. Anillo exterior de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa de deslizamiento (26) presenta una matriz de material plastico de resina sintetica.
5. Anillo exterior de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que la matriz de material plastico esta formada por resina epoxldica.
6. Anillo exterior de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por que la matriz de material plastico contiene partlculas de PTFE.
7. Anillo exterior de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la junta de separacion (30) esta realizada en forma de cuna, con una seccion transversal que se va estrechando radialmente hacia adentro.
8. Cojinete articulado (20) con un anillo exterior (22) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores y con un anillo interior (24).
9. Cojinete articulado de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que el anillo interior (24) presenta una superficie de acero con una dureza superficial mayor de 120 HB.
10. Cojinete articulado de acuerdo con la reivindicacion 9, caracterizado por que el anillo interior (24) presenta una superficie de acero con una dureza superficial mayor de 180 HB.
11. Procedimiento para la fabrication de un anillo exterior (22) para un cojinete articulado (20), en el que consecutivamente se arrollan una capa de deslizamiento (26) y una capa de soporte (28) de fibras impregnadas con resina sintetica sobre un mandril de arrollamiento y, despues del endurecimiento, se forman anillos exteriores a partir del cuerpo arroyado producido de esta manera, caracterizado por que la capa de deslizamiento (26) y la capa de soporte (28) se arrollan sobre un mandril de arrollamiento cillndrico, el anillo exterior se dota de exactamente una junta de separacion (30) que lo abre y el material de la capa de deslizamiento se retira en su lado interior, de tal manera que se obtiene un contorno parcialmente esferico para alojar un anillo interior complementario, y por que la capa de deslizamiento se arrolla directa o indirectamente a partir de un hilo de material plastico (10) con filamentos de poliester (12) y con partlculas de PTFE (14) incluidas en el hilado.
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11, caracterizado por que la junta de separacion (30) se produce con una seccion transversal en forma de cuna que se va estrechando radialmente hacia adentro.
13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por que la junta de separacion (30) se produce mediante corte por chorro de agua.