Conjunto de unión mecánica, tal como un conjunto de rótula y procedimiento de fabricación de dicho conjunto de rótula.

Conjunto de unión mecánica, en particular un conjunto (1) de rótula,

que comprende un cuerpo (20) externo deun material compuesto con matriz de materia plástica, en el que está dispuesto un órgano interno de articulación, talcomo una pieza central (10) de rótula, con la interposición de un inserto (30) hueco rígido metálico que delimita, poruna parte, una superficie interior (30B) que coopera mediante contacto articulado con el órgano interno, y, por otraparte, una superficie exterior (30A) unida fijamente al cuerpo externo estando recubierta por este cuerpo para formaruna interfaz de transmisión de tensiones entre este inserto y este cuerpo externo, caracterizado porque la superficieexterior (30A) del inserto (30) es sensiblemente esférica truncada.

Conjunto de unión mecánica, tal como un conjunto de rótula y procedimiento de fabricación de dicho conjunto de rótula.

La presente invención se refiere a un conjunto de unión mecánica. También se refiere a un procedimiento de fabricación de un conjunto de rótula.

La invención trata más particularmente de los conjuntos de unión según el preámbulo de la reivindicación 1, es decir de los conjuntos de unión que comprenden, como componente externo, un cuerpo de un material compuesto con matriz de materia plástica y, como componente interno, un órgano de articulación tal como una pieza central de rótula, con la interposición de un inserto rígido metálico entre este cuerpo externo y este órgano interno. Presentado de otra forma, este tipo de conjunto de unión corresponde normalmente a una rótula o a un rodamiento, cuyo anillo denominado “exterior” está recubierto exteriormente por un material compuesto, de modo que este anillo “exterior” corresponde finalmente al inserto metálico citado anteriormente y está unido fijamente al material compuesto, formando este último el cuerpo externo mencionado anteriormente. En la práctica, este cuerpo externo de material compuesto está conformado en estructuras muy diversas, tales como un collar, una brida análoga a un herraje o un extremo de un tubo de biela u otra.

La invención se refiere por tanto preferentemente, pero no de manera exclusiva, al campo aeronáutico en el que se prefiere la utilización de materiales compuestos teniendo en cuenta su pequeño peso.

Este tipo de conjunto de unión no debe confundirse con los conjuntos propuestos por el documento US-A-6 139 788 y su perfeccionamiento, el documento WO-A-2007/009423, en los que una bola interna se monta por rótula en una coquilla de material compuesto, añadida mediante encaje alrededor de la bola, y después recubierta por un cuerpo externo de metal colado o de plástico inyectado. Esta estructura con coquilla intermedia compuesta permite obtener un efecto de deslizamiento notable entre la bola y la coquilla, pero sólo soporta solicitaciones mecánicas de intensidad muy limitada, salvo que se corra el riesgo de “desencajar” la bola de su coquilla.

Igualmente, el tipo de conjunto de unión del que trata la invención no corresponde a las estructuras de unión que integran un anillo sintético de relleno, que recubre un inserto antifricción. Un ejemplo de este tipo de anillo sintético se facilita en el documento FR-A-1 547 030. En efecto, en servicio, estas estructuras no transmiten esfuerzo a su anillo sintético, que está previsto que sea, por otra parte, blando y elástico, concretamente con fines de ajuste.

En lo relativo al tipo de conjunto de unión al que se refiere la invención, se constata no obstante una limitación técnica importante a nivel de la interfaz entre el inserto y el cuerpo de material compuesto. En efecto, es corriente que el inserto presente una geometría exterior de tipo cilíndrica con base circular, centrada sobre el eje de simetría de revolución de su superficie interior, normalmente esférica en el caso de una rótula. Esto se une al hecho de que este inserto corresponde, tal como se explicó anteriormente, a un anillo “exterior” de rótula o de rodamiento, cuya fabricación incluye sistemáticamente un mecanizado para llevar la superficie exterior de este anillo a sus cotas definitivas de cilindro, tal como se explica en el documento FR-A-2 796 110. En estas condiciones, cuando el conjunto de unión está fuertemente solicitado, la unión fija entre el cuerpo externo y el inserto presenta una tendencia a romperse, mediante cizallamiento de la materia plástica, facilitándose la rotura de la interfaz cuerpo/inserto por la geometría exterior cilíndrica del inserto, en particular cuando la unión está solicitada según el eje central de esta geometría cilíndrica.

El objetivo de la presente invención es proponer un conjunto de unión del tipo definido anteriormente, que ofrezca una buena resistencia mecánica en el sentido de que su interfaz cuerpo/inserto puede soportar sin ruptura tensiones mecánicas de funcionamiento intensas.

Para ello, la invención tiene por objeto un conjunto de unión mecánica, tal como se define en la reivindicación 1.

La idea en la que se basa la invención es la de “sustituir” la geometría cilíndrica de la superficie exterior del inserto por una geometría esférica. Esta disposición induce numerosas ventajas técnicas. Así, para una anchura de inserto dada, la interfaz entre el inserto y el cuerpo externo es mayor, lo que disminuye la concentración de tensiones mecánicas a nivel de la interfaz cuerpo/inserto. En otras palabras, a nivel de resistencia de a la ruptura constante y con respecto a un conjunto de unión relevante de la técnica anterior, el grosor del inserto y/o el del cuerpo externo, según la invención, pueden disminuirse entonces.

En la práctica, el conjunto de unión según la invención constituye ventajosamente un conjunto de rótula o un conjunto rodante, siendo entonces respectivamente el órgano interno de articulación una pieza central de rótula o una pluralidad de elementos rodantes, tales como bolas y agujas, con o sin caja.

Una forma de realización específica se define en la reivindicación 2, más específicamente en la reivindicación 3. Así, gracias a su definición geométrica, la forma esférica truncada de la superficie exterior del inserto refuerza la sujeción del inserto según direcciones transversales al/a los plano (s) de truncamiento de esta forma esférica, en particular según la dirección del eje de simetría de revolución de su superficie exterior.

Tal como se define en la reivindicación 4, en el caso de un conjunto de rótula, otra ventaja de la invención es que, en

el caso de gripaje de la pieza central de rótula en el inserto, este último sirve como fusible, en el sentido de que, tras la ruptura de la unión entre la superficie exterior del inserto y el cuerpo externo, mediante cizallamiento de la materia plástica de este cuerpo, el inserto y la pieza central gripada en este inserto constituyen un subconjunto de una sola pieza, que puede girar a modo de una pseudo-rótula en un alojamiento hueco delimitado por la interfaz rota entre el inserto y el cuerpo externo. Así, el conjunto de rótula según la invención puede funcionar entonces en un modo

degradado, garantizando una unión articulada cuyas características cinemáticas resultan de la actuación conjunta entre la superficie exterior esférica del inserto y la pared interior pseudo-esférica del alojamiento citado previamente, siendo estas características cinemáticas próximas a las que resultan inicialmente de la actuación conjunta entre la superficie exterior esférica de la pieza central y la superficie interior complementaria del inserto.

Una disposición particularmente ventajosa se define en la reivindicación 6. Gracias a esta disposición, la unión fija entre el inserto y el cuerpo externo se refuerza significativamente: el material compuesto que llena esta o estas ranuras crea una zona de resistencia a la propagación de la rotura de la interfaz cuerpo/inserto cuando esta interfaz comienza a cizallarse. En efecto, la presencia de esta o estas ranuras hace que el perfil de esta interfaz, cuya definición está relacionada con la forma esférica truncada de la superficie exterior del inserto, no sea rigurosamente

circular, sino que presenta huecos y salientes, lo que aumenta la interfaz entre el inserto y el cuerpo externo.

Características adicionales ventajosas del conjunto de unión según la invención, tomadas de forma aislada o según todas las combinaciones técnicamente posibles, se definen en las reivindicaciones dependientes 7 a 11.

La invención también tiene por objeto un procedimiento de fabricación de un conjunto giratorio, tal como se define en la reivindicación 12.

Este procedimiento permite fabricar un conjunto de unión mecánica tal como se definió anteriormente en el caso en el que el órgano interno de articulación perteneciente a este conjunto es una pieza central de rótula.

El procedimiento según la invención se aprovecha del hecho de que se busca disponer de una forma esférica para la superficie exterior del inserto. En efecto, al final de la tercera etapa, la superficie exterior del manguito presenta esta geometría esférica, debido al desarrollo de... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de unión mecánica, en particular un conjunto (1) de rótula, que comprende un cuerpo (20) externo de un material compuesto con matriz de materia plástica, en el que está dispuesto un órgano interno de articulación, tal como una pieza central (10) de rótula, con la interposición de un inserto (30) hueco rígido metálico que delimita, por una parte, una superficie interior (30B) que coopera mediante contacto articulado con el órgano interno, y, por otra parte, una superficie exterior (30A) unida fijamente al cuerpo externo estando recubierta por este cuerpo para formar una interfaz de transmisión de tensiones entre este inserto y este cuerpo externo, caracterizado porque la superficie exterior (30A) del inserto (30) es sensiblemente esférica truncada.

2. Conjunto según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie exterior esférica (30A) del inserto (30) define un eje de simetría de revolución (X30) que pasa por su centro (O) , estando recubierta esta superficie exterior esférica por el cuerpo (20) externo a uno y otro lado de su centro (O) según este eje de simetría de revolución.

3. Conjunto según la reivindicación 2, caracterizado porque la superficie exterior esférica (30A) del inserto (30) está truncada por dos planos imaginarios, perpendiculares a su eje de simetría de revolución (X30) y situados a uno y otro lado de su centro (O) .

4. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en el caso en el que el órgano interno de articulación es una pieza central (10) de rótula y cuando esta pieza central de rótula se gripa en el inserto (30) , la interfaz entre el inserto y el cuerpo (20) externo es apta para romperse, mediante cizallamiento de la materia plástica del cuerpo externo, y para delimitar entonces un alojamiento hueco sensiblemente esférico, en el que el subconjunto de una sola pieza, constituido por el inserto y por la pieza central gripada en este inserto, puede girar globalmente a modo de una rótula.

5. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el órgano interno de articulación consiste en elementos rodantes, tales como bolas, rodillos o agujas.

6. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie exterior (30A) del inserto (30) está provista de al menos una ranura (321, 322, 323) llenada por una parte (22) correspondiente del cuerpo (20) externo.

7. Conjunto según la reivindicación 6, caracterizado porque la superficie exterior (30A) del inserto (30) está provista de varias ranuras (321, 322, 323) que se entrecruzan.

8. Conjunto según una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque la o cada ranura (321, 322, 323) se extiende en longitud según una dirección periférica de la superficie exterior (30A) del inserto (30) .

9. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la o al menos una de las ranuras

(321) se extiende en longitud en un plano sensiblemente perpendicular a un eje de simetría de revolución (X30) definido por la superficie exterior (30A) del inserto (30) .

10. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la o al menos una de las ranuras (322, 323) se extiende en longitud según una dirección helicoidal centrada sobre un eje de simetría de revolución (X30) definido por la superficie exterior (30A) del inserto (30) .

11. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque la o al menos una de las ranuras se extiende en longitud según una dirección sensiblemente paralela a un eje de simetría de revolución (X30) definido por la superficie exterior (30A) del inserto (30) .

12. Procedimiento de fabricación de un conjunto (1) de rótula, que comprende sucesivamente:

- una primera etapa en la que se dispone de una pieza central (10) de rótula, que delimita una superficie exterior (10A) esférica truncada;

- una segunda etapa en la que se acopla alrededor de la pieza central (10) un manguito (30’) tubular metálico;

- una tercera etapa en la que se ejerce un esfuerzo de embutición o de conformación (F) sobre la superficie exterior (30’A) del manguito (30’) para aplicar toda la superficie interior (30’B) del manguito contra la superficie exterior (10A) de la pieza central (10) , hasta hacerla complementaria a la superficie exterior de la pieza central, siendo entonces la superficie exterior del manguito sensiblemente esférica truncada; y

- una cuarta etapa en la que se añade, en particular mediante moldeo, alrededor del manguito (30’) un cuerpo (20) externo de un material compuesto con matriz de materia plástica, de manera que el manguito constituye un inserto (30) , cuya superficie exterior (30A) está unida fijamente al cuerpo externo estando recubierta por este cuerpo para formar una interfaz de transmisión de tensiones entre este inserto y este cuerpo externo,

caracterizado porque, entre el final de la tercera etapa y el comienzo de la cuarta etapa, se conserva la envuelta (31) sensiblemente esférica definida por la superficie exterior (30’A) del manguito (30’) .

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque, en la primera etapa, la pieza central (10) de rótula de la que se dispone define un eje de simetría de revolución (X10) , que pasa por el centro (O) de su superficie exterior esférica (10A) y que se extiende perpendicularmente a dos planos imaginarios de truncamiento de esta superficie, situados a uno y otro lado del centro, y porque, durante la tercera etapa, se ejerce el esfuerzo de embutición o de conformación (F) sobre el manguito (30) a uno y otro lado de este centro (O) .

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque, al final de la tercera etapa, se perfora, en particular mediante mecanizado, al menos una ranura (321, 322, 323) en la superficie exterior (30’A) del manguito (30’) , llenándose esta o estas ranuras por el material compuesto del cuerpo (20) externo durante la cuarta etapa.